工業(yè)技術(shù)實(shí)踐課程群教材構(gòu)建研究

王 棟，張新娜，邵鐵鋒，唐建祥，陸萍藍(lán)

（中國(guó)計(jì)量學(xué)院 工程訓(xùn)練中心，浙江 杭州 310018）

【課程建設(shè)】

工業(yè)技術(shù)實(shí)踐課程群教材構(gòu)建研究

王 棟，張新娜，邵鐵鋒，唐建祥，陸萍藍(lán)

（中國(guó)計(jì)量學(xué)院 工程訓(xùn)練中心，浙江 杭州 310018）

工業(yè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程群是以培養(yǎng)學(xué)生工程綜合實(shí)踐和創(chuàng)新能力訓(xùn)練為目標(biāo)的高層次工程實(shí)踐訓(xùn)練課程。面對(duì)豐富的以工業(yè)化包裝物流生產(chǎn)線為核心的情境化工業(yè)實(shí)踐環(huán)境，需要將工程資源轉(zhuǎn)化、充實(shí)為科學(xué)、系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)素材，以適應(yīng)多專業(yè)多學(xué)科、層次各異的教學(xué)對(duì)象，為拓展工程綜合實(shí)踐教學(xué)新模式奠定了良好的基礎(chǔ)。

綜合性；系統(tǒng)性；分層分類；遞進(jìn)有序；項(xiàng)目導(dǎo)航

一、引言

邁進(jìn)21世紀(jì)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)日益迫切，現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)呈現(xiàn)出機(jī)、電、測(cè)、控、計(jì)多技術(shù)綜合，技術(shù)與管理緊密結(jié)合的特點(diǎn)，新形勢(shì)下的高等工程教育，也應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生大工程知識(shí)視野，現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用以及系統(tǒng)集成創(chuàng)新的能力與意識(shí)。

基于這一理念，依托中心的工業(yè)化包裝生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)環(huán)境自主構(gòu)建了具有工業(yè)大系統(tǒng)背景的工業(yè)技術(shù)實(shí)踐平臺(tái)，面向全校工科大類，包括二本和三本不同層次十多個(gè)專業(yè)學(xué)生，開設(shè)了以大型工程項(xiàng)目實(shí)踐為主導(dǎo)的實(shí)踐課程群，形成了由“實(shí)訓(xùn)環(huán)境—工程案例—實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目—教學(xué)活動(dòng)”等關(guān)鍵要素組成的以學(xué)生為主體的實(shí)踐學(xué)習(xí)鏈，為提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和解決實(shí)際問(wèn)題的能力提供多角度的訓(xùn)練。

圖1 教材綜合性和系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)圖

鑒于配套的實(shí)訓(xùn)教材是上述實(shí)踐學(xué)習(xí)鏈構(gòu)建中極為重要的一環(huán)，同時(shí)，教材市場(chǎng)又缺少既能承載工業(yè)大系統(tǒng)背景知識(shí)，又能與我校工業(yè)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)貼近，以工程案例和項(xiàng)目為主線介紹技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用和設(shè)計(jì)實(shí)踐方法的教材。因此，為達(dá)到上述目標(biāo)，我們結(jié)合前期積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與成果，提出編著總體思路為：教材知識(shí)內(nèi)容模塊化、案例化，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)層次化、項(xiàng)目化，有效解決課程群的教學(xué)對(duì)象基礎(chǔ)水平和內(nèi)容側(cè)重差異大的問(wèn)題。以下我們將從理論教材內(nèi)容的遴選、分層分類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)內(nèi)容的組織、以及項(xiàng)目評(píng)價(jià)的方法四方面做出具體論述。

二、教材內(nèi)容選擇

為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)相契合，教材內(nèi)容要體現(xiàn)工程實(shí)踐背景的綜合性和系統(tǒng)性[1]。內(nèi)容綜合性包含了“平臺(tái)—技術(shù)—項(xiàng)目”三綜合，如圖1所示。

在理論教材內(nèi)容選擇方面，緊密圍繞工業(yè)化包裝生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)涉及的機(jī)電測(cè)控管等多學(xué)科交叉融合的現(xiàn)代工程技術(shù)內(nèi)涵，遴選出機(jī)電傳動(dòng)模塊、測(cè)控儀器單元、工業(yè)系統(tǒng)分析、機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)案例、檢測(cè)測(cè)試技術(shù)案例、機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)等系列化教材內(nèi)容，其技術(shù)內(nèi)涵豐富，涵蓋了現(xiàn)代工控軟件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件控制、生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、伺服電機(jī)與電器、復(fù)雜機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)等諸多領(lǐng)域，便于不同專業(yè)有側(cè)重地進(jìn)行技術(shù)強(qiáng)化訓(xùn)練，利于培養(yǎng)學(xué)生大工程知識(shí)視野。

在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐指導(dǎo)書的編寫中，項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容充分體現(xiàn)以工業(yè)設(shè)備為背景的實(shí)踐平臺(tái)技術(shù)內(nèi)涵的綜合性、系統(tǒng)性。依托各個(gè)鮮活的項(xiàng)目載體，在上述技術(shù)要素之間，應(yīng)體現(xiàn)彼此密切的聯(lián)系與相關(guān)性。使每個(gè)項(xiàng)目子單元具備的功能內(nèi)聚性與對(duì)外關(guān)聯(lián)性，技術(shù)彼此依托、內(nèi)容相互支撐、各部分有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)較完整的設(shè)備系統(tǒng)。例如依托生產(chǎn)線智能傳送、中包機(jī)平臺(tái)的藥盒在線重量檢測(cè)、包裝加工控制系列項(xiàng)目中，包含了從現(xiàn)場(chǎng)底層單元到基于工控機(jī)、單片機(jī)、PLC測(cè)控單元再到設(shè)備監(jiān)控與信息監(jiān)測(cè)實(shí)踐，內(nèi)容既綜合又系統(tǒng)。

三、教材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。既要適應(yīng)教學(xué)對(duì)象基礎(chǔ)水平和內(nèi)容側(cè)重差異大的問(wèn)題，又要體現(xiàn)教材內(nèi)容的綜合性與系統(tǒng)性，這對(duì)教材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)容組織提出了很多挑戰(zhàn)。最初編寫的教材存在工程項(xiàng)目系統(tǒng)個(gè)體與整體分離、松散與繁雜并存的問(wèn)題?；诜謱臃诸?、功能集約和遞進(jìn)有序的思想[2]，我們分技術(shù)教程和項(xiàng)目實(shí)踐指導(dǎo)書兩部分進(jìn)行編排。教材整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 教材整體結(jié)構(gòu)示意圖

作為各個(gè)綜合大類項(xiàng)目的母體，整個(gè)生產(chǎn)線就是一個(gè)有機(jī)的工業(yè)大系統(tǒng)，生產(chǎn)線的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)無(wú)不體現(xiàn)著個(gè)體與整體的關(guān)系。案例教程的重點(diǎn)任務(wù)是基于工業(yè)大系統(tǒng)環(huán)境案例分析，引導(dǎo)學(xué)生完成技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)梳理，樹立學(xué)生工業(yè)大工程的視野，為項(xiàng)目綜合實(shí)踐鑒定技術(shù)基礎(chǔ)。但課程群各課程教學(xué)內(nèi)容各有側(cè)重，同一課程不同專業(yè)教學(xué)對(duì)象基礎(chǔ)差異大，進(jìn)行綜合性技術(shù)系統(tǒng)案例學(xué)習(xí)之前，技術(shù)教程首先以應(yīng)用為導(dǎo)向進(jìn)行功能單元基礎(chǔ)知識(shí)介紹，為教師通過(guò)學(xué)情分析，針對(duì)特定教學(xué)班有選擇地彌補(bǔ)學(xué)生的技術(shù)知識(shí)缺口提供素材。

表1 教材系列化綜合大類項(xiàng)目示意表

由于本課程群是面向工程實(shí)際的綜合實(shí)踐課程，側(cè)重于工程綜合實(shí)踐能力和集成創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。項(xiàng)目實(shí)踐指導(dǎo)書的任務(wù)是緊密結(jié)合工業(yè)大系統(tǒng)實(shí)踐資源，根據(jù)學(xué)情專情、為學(xué)生提供多層次、多類型、功能集約和遞進(jìn)有序的工程項(xiàng)目實(shí)踐[5]，使學(xué)生熟悉工程項(xiàng)目研發(fā)程序，體驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程，從而加強(qiáng)對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解，提高工程實(shí)踐能力。教材系列化綜合大類項(xiàng)目示意表如表1所示。

這樣，實(shí)踐指導(dǎo)書與技術(shù)教程教材內(nèi)容相融互補(bǔ)，使理論與實(shí)踐內(nèi)容以及教學(xué)過(guò)程緊密聯(lián)系起來(lái)，更重要的是能讓學(xué)生清楚了解所學(xué)知識(shí)之間的相互關(guān)系，有利于掌握技術(shù)綜合應(yīng)用方法。

2.實(shí)踐教材編排。為使教材豐富的技術(shù)案例和實(shí)踐項(xiàng)目能得到充分應(yīng)用，更好地滿足多專業(yè)多層次學(xué)生的需要，我們遵循學(xué)生學(xué)習(xí)與認(rèn)知的科學(xué)性，樹立以學(xué)習(xí)者為中心的設(shè)計(jì)理念[3]，提出以下教材編排思路。

（1）建立項(xiàng)目導(dǎo)航，使學(xué)生能夠快速而全面地了解項(xiàng)目庫(kù)的全貌、找到適合自己學(xué)情的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，明確具體項(xiàng)目的技術(shù)脈絡(luò)與知識(shí)的前沿與后續(xù)。為學(xué)情各異的學(xué)生順利而持續(xù)地實(shí)踐投入以及教師在具體教學(xué)時(shí)的酌情遴選創(chuàng)造條件。具體項(xiàng)目導(dǎo)航路線圖如圖3所示。

（2）以感性認(rèn)知、案例分析為切入點(diǎn)，先建立工業(yè)大系統(tǒng)觀，現(xiàn)場(chǎng)拋出針對(duì)性的技術(shù)問(wèn)題，學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、問(wèn)題客觀真實(shí)，契合未來(lái)工程師的角色與職責(zé)，凸顯投入項(xiàng)目實(shí)踐的價(jià)值、激勵(lì)的學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐動(dòng)機(jī)。

（3）貫徹學(xué)習(xí)者為中心的設(shè)計(jì)理念，以自主實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為宗旨，結(jié)合腳手架原則，在十多個(gè)適應(yīng)專業(yè)特點(diǎn)綜合類設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容中，搭建了七分的知識(shí)、案例和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停驖u進(jìn)、逐步深入[4]，使學(xué)生能夠較順利地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的基本任務(wù)。同時(shí)，預(yù)留三分的選修任務(wù)并給予技術(shù)探究路線拓?fù)鋱D，賦予學(xué)生思考、聯(lián)想、創(chuàng)新啟迪的空間。項(xiàng)目技術(shù)探究思路引導(dǎo)圖如圖4所示。

圖3 項(xiàng)目導(dǎo)航路線圖

圖4 項(xiàng)目技術(shù)探究思路引導(dǎo)圖

四、教材過(guò)程評(píng)價(jià)方法探究

上述教材架構(gòu)的設(shè)計(jì)、內(nèi)容的選擇以及科學(xué)的組織較好地適應(yīng)了工程綜合實(shí)訓(xùn)對(duì)象的多專業(yè)多層次特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生較好、較順利地進(jìn)入到工程綜合項(xiàng)目情景氛圍中。為了使師生明確工程實(shí)訓(xùn)目標(biāo)，進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，在教材的項(xiàng)目的導(dǎo)航與附件當(dāng)中建立了“三表一章程”的過(guò)程評(píng)價(jià)與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的多樣化和真實(shí)性，以及過(guò)程評(píng)價(jià)的科學(xué)性。

通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程及績(jī)效評(píng)價(jià)表的科學(xué)設(shè)計(jì)，能夠較客觀合理地評(píng)價(jià)、考量每個(gè)小組從項(xiàng)目方案構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到調(diào)試驗(yàn)收整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程，便于在較短的課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，全面地體現(xiàn)項(xiàng)目合作運(yùn)作的關(guān)鍵要素，同時(shí)將技術(shù)、管理、人文精神的考量融入評(píng)價(jià)方法，提升項(xiàng)目小組成員團(tuán)隊(duì)合作的原動(dòng)力和凝聚力。

五、小結(jié)

將工業(yè)生產(chǎn)線搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，凸顯的真實(shí)工程實(shí)踐特色讓我們?cè)诮┠甑慕虒W(xué)改革實(shí)踐中收益良多，上述工業(yè)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)踐指導(dǎo)教材的編著出版是我們的教研成果之一。要將豐富的工程硬件資源充分轉(zhuǎn)化為科學(xué)、系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)素材，我們還有很長(zhǎng)的路需要不斷進(jìn)取與探索。隨著自主研制的生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置類型、數(shù)量的逐漸增加，我們將進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，完善綜合項(xiàng)目體系，使各個(gè)綜合項(xiàng)目，在內(nèi)容上相互銜接、技術(shù)上有穿插有交融，真正形成多種技術(shù)平臺(tái)支撐下的系統(tǒng)化、綜合化、開放化的工程項(xiàng)目實(shí)踐鏈，為新時(shí)期工程人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)力量。

[1]盧廣，宋曉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程精品教材建設(shè)案例分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2012，（1）.

[2]姜世華，陳新紅，梁鵬.高校計(jì)算機(jī)教材編寫研究[J].計(jì)算機(jī)教育.2012，（2）.

[3]馬哲倫.教材改革應(yīng)凸顯“以人為本”的現(xiàn)代教育理念[J].中國(guó)電力教育，2010，（13）.

[4]楊帆，王興達(dá).試論適應(yīng)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的高校教材建設(shè)[J].科教文匯（上旬刊），2010，（1）.

[5]李英姿.應(yīng)用型多層次的專業(yè)課程系列教材建設(shè)[J].中國(guó)電力教育.2012，（35）.

G642.0

A

1674-9324（2014）28-0223-03

中國(guó)計(jì)量學(xué)院2010、12年度高教研究課題（HEX2010069、HEX2012043）中國(guó)計(jì)量學(xué)院2013年校重點(diǎn)建設(shè)教材。

王棟（1968-），男，浙江樂(lè)清人，本科，高工，機(jī)電綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主任，從事機(jī)電一體化等方面的教學(xué)與研究工作。