構建綜合工程實踐能力培養(yǎng)體系的探討

張乃龍?趙京

摘要：培養(yǎng)大學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力是當前高等教育的重要任務。針對當前高校工程實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)存在的問題，基于機械課程實驗和機械創(chuàng)新設計基金項目，構建綜合工程實踐能力培養(yǎng)體系，以機械創(chuàng)新設計大賽為目標，強調(diào)課堂與實踐結(jié)合，實驗課堂為實踐訓練服務，進行系統(tǒng)的、連續(xù)的實踐鍛煉，建立項目指導制度，指導老師進行項目的跟蹤和階段指導，逐步完成對學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、工程設計能力和工程技能的訓練、團隊合作精神的培養(yǎng)，使學生真正成為具有綜合工程實踐能力的應用型人才。

關鍵詞：創(chuàng)新訓練；創(chuàng)新能力；實驗教學；工程實踐能力

作者簡介：張乃龍（1976-），男，山東郯城人，北京工業(yè)大學機電學院，講師。（北京 100124）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0023-02

在當前快速發(fā)展和激烈競爭的經(jīng)濟環(huán)境下，創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的根本，而大學畢業(yè)生是企業(yè)的新生力量，企業(yè)對學生的工程實踐能力和團隊合作精神的要求也越來越高，因此如何培養(yǎng)具備較強的工程實踐技能和良好的團隊合作精神的學生受到各工科院校的重視。當前機械類學生的工程實踐能力距離合格的機械類工科專業(yè)人才要求尚有一定的距離。如何培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)大批適應時代需要具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和工程實踐能力的高素質(zhì)工程技術人才，就顯得更為迫切。針對綜合工程實踐能力培養(yǎng)要求，各高校都開展了相關研究，主要包括調(diào)整實驗教學內(nèi)容[1，2]，構建實踐教學體系[3-5]，加強實踐教學基地建設[6]，構建不同的工程訓練體系與方案[7-8]和加強產(chǎn)學研合作[9，10]等，為學生提供實踐鍛煉機會，如機械創(chuàng)新設計大賽對大學生綜合工程能力的培養(yǎng)具有很好的效果。[11-12]但如何如課堂教學相結(jié)合，進行長期的系統(tǒng)的創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和工程實踐能力的訓練，還有待深入探討。

一、當前教學環(huán)節(jié)和學生培養(yǎng)存在的問題

一是教學環(huán)節(jié)偏離實際。為了適應現(xiàn)代教學要求，雖然學校采取多項措施增加學生的工程實踐訓練機會，但絕大數(shù)訓練停留在理論層面，教學方式以模擬操作或參觀為主，學生真正動手的機會較少，缺乏結(jié)合實際的訓練。

二是片段式實踐導致學習不系統(tǒng)。當前的多數(shù)實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)是結(jié)合課堂教學計劃進行，實踐內(nèi)容僅限于課程內(nèi)容，學生在實踐過程中不能體會到前期設計對當前工作的影響，也就不會考慮當前工作對后期工程的影響，因此訓練過程中隨意性較強，以完成任務為目標，而不考慮結(jié)果的可行性和經(jīng)濟性。

三是創(chuàng)新意識不強。課堂實踐訓練環(huán)節(jié)由于每年重復進行，可參考性較強。學生訓練過程中一方面對所學知識缺乏靈活運用，缺乏創(chuàng)新意識；另一方面對設計結(jié)果缺乏探求為什么的主動性，滿足于模仿和生搬硬套，缺乏創(chuàng)新的主動性。

四是缺乏團隊協(xié)作精神。當前大學生絕大多數(shù)是獨生子女，個性都非常強，不擅于處理同學矛盾，難于和別人長期合作。而現(xiàn)有培養(yǎng)環(huán)節(jié)更強調(diào)個體知識和個體能力的培養(yǎng)，且時間相對較短，難以有效培養(yǎng)和訓練團隊合作意識和團隊精神。

二、工程實踐能力培養(yǎng)教學體系構建

為了有效提高學生的綜合工程實踐能力，北京工業(yè)大學結(jié)合自身成功承辦多屆首都高校機械創(chuàng)新設計大賽的經(jīng)驗和指導學生參加大賽的組織和管理經(jīng)驗，構建以創(chuàng)新工程能力訓練為導向的工程實踐能力培養(yǎng)體系。大學生綜合工程實踐能力的培養(yǎng)和訓練，包括創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神培養(yǎng)，創(chuàng)新設計訓練、工程設計能力（三維仿真設計、零部件設計、工程圖紙設計）、工程技能（零部件加工和裝配）等環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。工程實踐能力教學體系基于機械類專業(yè)課程和創(chuàng)新實踐訓練基金項目構建，創(chuàng)新項目的實施過程貫穿機械原理、機械設計和機械制造教學的整個過程，探索讓學生在課堂上學習，在項目中實踐，同時在項目中發(fā)現(xiàn)問題，回到課堂解決問題的培養(yǎng)模式。整個體系力求各環(huán)節(jié)緊密銜接，保證學生訓練的連續(xù)性和完整性。該體系強調(diào)實踐培養(yǎng)與課堂教學緊密結(jié)合，相輔相成進行。

該體系要求在機械原理開課初期學生自由組建項目團隊，共同學習和完成一項創(chuàng)新項目，在項目的實施過程中，逐步培養(yǎng)學生綜合工程能力和團隊協(xié)作精神。系統(tǒng)框架如圖1所示。

三、工程實踐能力培養(yǎng)教學體系實施

工程實踐能力培養(yǎng)重點要求實踐教學環(huán)節(jié)滿足實踐訓練需要，課堂教學以傳授基礎理論知識為主，保持原有內(nèi)容不變，實驗課程突出與實踐相關內(nèi)容的教學，為創(chuàng)新項目的實施打好基礎。體系的實施以創(chuàng)新項目為導向，課堂教學為主體，實驗課程為輔協(xié)調(diào)開展，具體實施內(nèi)容如圖2所示。

1.建立創(chuàng)新訓練基金，明確學生培養(yǎng)任務

為了解決學生參加實踐訓練的積極性問題和學生實踐培養(yǎng)連續(xù)性問題，基于學生創(chuàng)新科技活動平臺，以參加機械創(chuàng)新設計大賽為目標，設立院校兩級創(chuàng)新實踐基金項目，學生組建課題研究小組承擔創(chuàng)新基金項目，在項目選拔、執(zhí)行過程中嚴格進行過程跟蹤和階段考核，學生通過實驗室提供的設備進行創(chuàng)新項目的研究，項目考核內(nèi)容包括創(chuàng)新性、設計合理性、圖紙規(guī)范性和圖紙質(zhì)量、零部件加工質(zhì)量、作品功能等多方面。通過各環(huán)節(jié)的具體要求，逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識、工程圖紙設計能力、零部件加工能力等工程實踐技能。

2.完善機械原理及機械設計實驗教學

改革實驗教學方法和教學要求，以引導實驗教學方式為主，增加學生主動動手實踐機會，增強主動思考、主動參與的意識，在實驗中逐步了解和掌握基本工程技能。針對項目實施過程所需技術，實驗課程中添加Triz創(chuàng)新理論教學、基本科研工具Matlab和Adams教學、三維建模軟件SolidWorks培訓和工程圖紙設計基礎公差配合教學等內(nèi)容。

3.完善機械設計課程設計改革，提高工程制圖技能

目前公差配合的內(nèi)容被分散穿插到其他課程內(nèi)進行講解，由于缺少系統(tǒng)的學習和鍛煉，學生難以掌握公差配合的標注和使用，在課程設計過程中照搬書本上的標注，根本不理解為什么。為了解決“為什么”的問題，我們開發(fā)了一套公差配合教學設備，通過設備的演示讓學生更好、更直觀理解。在課程設計中增加公差配合實驗環(huán)節(jié)，提高學生對公差配合的認識和使用技能，并利用機械設計課程設計環(huán)節(jié)對學生進行鍛煉和考核。

4.建全創(chuàng)新基地管理體制，建立基地正常運行機制

在綜合工程實踐能力培養(yǎng)體系的實施過程中，逐步建立完善的創(chuàng)新基地管理體制，確立基地正常運行機制，保證每一屆學生都有機會到創(chuàng)新基地鍛煉。基地內(nèi)建立完整的項目申報、評審、日常管理、過程考核、培訓、結(jié)題等流程制度，重點強調(diào)過程技術培訓和過程管理與考核，確保學生在項目執(zhí)行過程中，主動動手、主動操作解決自己的問題。

5.培養(yǎng)團隊合作意識和團隊精神

通過團隊合作申請創(chuàng)新基金項目和共同協(xié)作完成項目，讓學生了解單打獨斗很難取得成功；在項目合作過程中，引導學生正確處理組員之間的關系和矛盾，解決成員分工協(xié)作等問題，逐步鍛煉和培養(yǎng)學生的團隊合作意識和合作精神。

四、創(chuàng)新訓練項目實施

創(chuàng)新項目實施過程見圖3。通過創(chuàng)新基金設置，調(diào)動學生參與基地創(chuàng)新科技活動的積極性。創(chuàng)新基金與校學生星火基金關聯(lián)，通過創(chuàng)新基金評審的題目推薦到校學生星火基金給予資助。每年通過專家討論設置一定數(shù)量的創(chuàng)新題目，由學生選擇，學生也可自主選題，經(jīng)專家組討論可行后，進行資助。

在機械創(chuàng)新設計大賽舉辦年度，根據(jù)大賽主題確定創(chuàng)新題目，然后進行選拔，推薦學生參加首都高校機械設計大賽。

在課題執(zhí)行期間，每個題目指定一名教師進行指導，基地為學生提供活動所需設備、常用加工材料和場地。每個課題的執(zhí)行按照創(chuàng)新設計、詳細設計、模型制作及功能驗證、零部件加工、零部件精度檢測和產(chǎn)品裝配等系環(huán)節(jié)進行，使學生在各個環(huán)節(jié)都能夠獲得鍛煉。對于成績優(yōu)秀的作品可以深入完善，并推薦參加首都高校機械創(chuàng)新設計大賽、挑戰(zhàn)杯和ASME大學生機械設計競賽。

五、總結(jié)

通過建立系統(tǒng)性的綜合實踐能力培養(yǎng)體系，把日常實驗教學和工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，把實踐教學和創(chuàng)新項目相結(jié)合，做到目標明確，項目實施過程中指導老師進行過程跟蹤、實時指導及過程管理，實現(xiàn)了在實驗中學習、在項目中鍛煉，教學和實踐鍛煉得到較好的結(jié)合，為學生綜合工程實踐能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺。

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（責任編輯：劉輝）