工程訓(xùn)練中心開放式教學(xué)體系的研究與實(shí)踐

陳進(jìn)武　王群英　方亮

【摘 要】本文針對工程訓(xùn)練中心傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)存在管理落后、設(shè)備資源利用率較低、教學(xué)模式單一、教學(xué)效果評價機(jī)制不合理、學(xué)生創(chuàng)新能力得不到發(fā)揮等問題，對工程訓(xùn)練中心開放式教學(xué)體系進(jìn)行了研究與實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】工程訓(xùn)練中心 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn) 開放式教學(xué)體系

一、前言

現(xiàn)代高校工程訓(xùn)練中心是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、加工等實(shí)踐和創(chuàng)新能力的基地，是由傳統(tǒng)的金工實(shí)習(xí)基地或校辦工廠傳承下來，即在普通的機(jī)加工和材料成形加工車間基礎(chǔ)上，通過增加機(jī)械基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊、數(shù)控加工模塊、CAD/CAE/CAM/CAPP模塊、先進(jìn)材料成型（成形）模塊、逆向設(shè)計及快速成型模塊、機(jī)電一體化模塊、大學(xué)生科技創(chuàng)新基地等，形成了一個綜合性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性為一體的大學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。近年來，通過投入大量財力和物力，不斷完善設(shè)備規(guī)模和先進(jìn)設(shè)備的購置以及實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件的改善，特別是多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的引入、管理人員的素質(zhì)培養(yǎng)，滿足應(yīng)用型本科大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求，也為工程訓(xùn)練中心實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革提供了便利的條件。

開放式教學(xué)打破了傳統(tǒng)的知識技能灌輸型教學(xué)，是以學(xué)生為本，學(xué)生作為教學(xué)的主體，教師為輔助，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和學(xué)會學(xué)習(xí)，并在此過程中掌握相關(guān)的知識和技能，注重學(xué)生崗位能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。開放式教學(xué)的重點(diǎn)在于開放，即學(xué)習(xí)不再固定時間、空間和內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)，創(chuàng)新思想，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下，制定大學(xué)期間的學(xué)習(xí)計劃，根據(jù)計劃預(yù)約時間和空間、教師和設(shè)備等完成學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式能最大化地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造性。開放式實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式是通過建立資源配置合理與共享的開放式實(shí)驗實(shí)訓(xùn)中心，學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)和科研團(tuán)隊，并配備相應(yīng)的指導(dǎo)老師，在掌握相關(guān)理論知識的前提下，自主選定內(nèi)容，有針對性地完成實(shí)驗實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的能力，注重理論聯(lián)系實(shí)際，同時擴(kuò)展了學(xué)生的個性創(chuàng)造空間。提倡開放式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生崗位實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，搭建高等教育和企業(yè)人才需求的橋梁，符合國家對應(yīng)用型本科創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求。

二、工程訓(xùn)練中心傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)存在的問題

（一）實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容陳舊，與社會需求脫節(jié)，無法滿足應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求

機(jī)械設(shè)計與自動化本科專業(yè)開設(shè)的實(shí)訓(xùn)課程主要包括：金工實(shí)習(xí)、機(jī)械設(shè)計實(shí)驗實(shí)訓(xùn)、電加工實(shí)驗實(shí)訓(xùn)、機(jī)械制造工藝實(shí)訓(xùn)、模具崗位實(shí)驗實(shí)訓(xùn)、數(shù)控編程及操作實(shí)訓(xùn)等。新建應(yīng)用型本科院校由于資金投入和教學(xué)模式轉(zhuǎn)型等問題，實(shí)驗設(shè)備陳舊，部分實(shí)驗內(nèi)容已是現(xiàn)代制造工業(yè)淘汰的內(nèi)容，實(shí)踐環(huán)節(jié)現(xiàn)代科技含量低，不符合高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求。

（二）教學(xué)模式單一，學(xué)生缺乏實(shí)驗實(shí)訓(xùn)的興趣，無法滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求

傳統(tǒng)的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式中，教師是傳授知識和技能的主體，而學(xué)生則被動地接受知識和技能。這種教學(xué)多采用注入式，其實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課題的選擇、加工工藝路線的制定和儀器設(shè)備的選擇等概由教師指定或者按照任務(wù)書和指導(dǎo)書進(jìn)行，實(shí)驗實(shí)訓(xùn)時學(xué)生只需按規(guī)定的步驟機(jī)械地操作即可。比如在機(jī)械設(shè)計實(shí)訓(xùn)中，實(shí)驗實(shí)訓(xùn)任務(wù)書給定設(shè)計題目為齒輪減速器，設(shè)計步驟按照實(shí)驗實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書來進(jìn)行，學(xué)生在設(shè)計時只需按照給定公式計算，再依葫蘆畫瓢選擇相應(yīng)的帶傳動、電動機(jī)、軸、軸承等。這種教學(xué)模式限制了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，因此喪失了實(shí)驗實(shí)訓(xùn)的興趣，無法滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。

（三）管理落后，設(shè)備資源利用率低

對于新建應(yīng)用型本科院校來說，一是原有師資力量較薄弱，專職實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師崗位少，專業(yè)水平不高，部分實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)由專任教師兼職指導(dǎo)；先進(jìn)設(shè)備培訓(xùn)機(jī)制不完善，部分新進(jìn)設(shè)備出現(xiàn)長期空閑的問題；實(shí)驗室管理混亂，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)設(shè)備無專人負(fù)責(zé)，日常維護(hù)和管理存在較大問題。二是按照教學(xué)計劃安排的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時間較為集中，加上設(shè)備資源和指導(dǎo)教師較少，考慮安全因素，部分同學(xué)真正動手機(jī)會較少。相反，一些設(shè)備每年大部分時間空閑，造成非人為使用損耗和失效，設(shè)備資源利用率低。

（四）教學(xué)效果評價機(jī)制不合理，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺乏

教學(xué)評價體系能幫助教師充分了解學(xué)生的專業(yè)技能掌握情況。目前，工程訓(xùn)練中心開設(shè)的很多實(shí)驗實(shí)訓(xùn)缺乏教學(xué)效果評價體系，學(xué)生是否掌握該項技能無從知曉，不能因材施教。部分實(shí)驗實(shí)訓(xùn)內(nèi)容安排在理論課程中，缺乏有效的評價體系，學(xué)生也感到無所適從。大部分實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置為專業(yè)選修課，課時較少，教學(xué)考核為合格或不合格。學(xué)生無論從考研究生或評獎學(xué)金角度，對實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程的重視程度不夠，而指導(dǎo)老師因?qū)嵙?xí)實(shí)訓(xùn)設(shè)備少、學(xué)生多，對很多走過場的學(xué)生睜一只眼閉一只眼，造成學(xué)生對實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)缺乏興趣，實(shí)踐動手能力得不到鍛煉，導(dǎo)致人才培養(yǎng)質(zhì)量的下降。

三、工程訓(xùn)練中心開放式教學(xué)體系的研究與建立

（一）基于開放式教學(xué)模式，建立以項目驅(qū)動任務(wù)為導(dǎo)向的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)體系

以桂林航天工業(yè)學(xué)院為例，機(jī)械設(shè)計及自動化本科專業(yè)劃分為幾個方向，包括機(jī)械制造、機(jī)電一體化、模具設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)等。根據(jù)培養(yǎng)計劃和培養(yǎng)目標(biāo)，將實(shí)驗實(shí)訓(xùn)模塊化，根據(jù)崗位需求和開放式教學(xué)模式對相應(yīng)的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)內(nèi)容做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力，適合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求。

開放式的教學(xué)體系，一是在時間上開放。工程訓(xùn)練中心在工作時間內(nèi)全方位開放，學(xué)生可先在網(wǎng)上查看儀器設(shè)備的使用空閑情況，然后根據(jù)自己的課余時間和學(xué)習(xí)情況，預(yù)約設(shè)備使用時間和指導(dǎo)老師，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。二是在空間上開放。有些實(shí)驗項目，比如CAD/CAE/CAM實(shí)訓(xùn)等，并不一定在工程訓(xùn)練中心完成，學(xué)生可用自己的電腦在宿舍完成后提交給老師；另外一些實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，比如設(shè)備操作規(guī)范、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書等實(shí)驗前的準(zhǔn)備內(nèi)容、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)報告、課后思考等相關(guān)資料，指導(dǎo)教師可掛在網(wǎng)上，學(xué)生在實(shí)驗前下載預(yù)習(xí)和實(shí)驗實(shí)訓(xùn)后完成并提交，教師可直接在網(wǎng)上查看后評定成績。三是內(nèi)容上開放。對于機(jī)械類專業(yè)來說，工程性較強(qiáng)，需要完成的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容非常多，可采用項目驅(qū)動為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的崗位能力為目標(biāo)，打破傳統(tǒng)的單一的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)模式，建立適合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的開放性教學(xué)體系。

對于模具方向來說，核心技能為沖壓和塑料模具的設(shè)計與制造，可圍繞這條主線，以項目驅(qū)動為導(dǎo)向，科學(xué)合理安排實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。學(xué)生可從大二學(xué)期開始，指導(dǎo)教師將一個相對獨(dú)立的任務(wù)項目交予學(xué)生獨(dú)立完成，從信息的收集、方案的設(shè)計與實(shí)施，到完成后的評價，都由學(xué)生具體負(fù)責(zé)，教師起到咨詢、指導(dǎo)與解答疑難的作用，通過項目的實(shí)地進(jìn)行， 要使所有學(xué)生能夠了解和把握完成項目的每一環(huán)節(jié)的基本要求與整個過程的重點(diǎn)難點(diǎn)。這樣，學(xué)生畢業(yè)后能很快適應(yīng)社會和企業(yè)，成為獨(dú)當(dāng)一面的人才。如塑料模具的設(shè)計，教師指定或?qū)W生自行尋找身邊的塑料零件，完成此零件的模具設(shè)計和主要成型零部件的加工，如圖1所示：

（二）基于開放式教學(xué)模式，建立以崗位能力需求為導(dǎo)向的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)體系

崗位能力需求為導(dǎo)向的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系主要包括：一是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)與企業(yè)需求保持一致，結(jié)合社會對應(yīng)用型本科人才的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)能力要求，調(diào)整實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程的邏輯結(jié)構(gòu)體系，建立以用人單位為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)機(jī)制；二是實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)以學(xué)生為主體，并體現(xiàn)以學(xué)生職業(yè)能力為本位的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和技能興趣，根據(jù)人才市場的需求適時調(diào)整。

例如，機(jī)械設(shè)計與自動化本科專業(yè)（模具方向）的培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生能夠完成與模具相關(guān)的設(shè)計、研發(fā)、維護(hù)、調(diào)試等工作，根據(jù)崗位需求，建立如圖2所示的實(shí)訓(xùn)體系，且都能在工程訓(xùn)練中心完成。學(xué)生可從大二下學(xué)期根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)能力，自主選定題目，自由組成團(tuán)隊，制定實(shí)驗實(shí)訓(xùn)計劃，到大四上學(xué)期完成所有與模具相關(guān)的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。這樣既實(shí)現(xiàn)了開放式實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目的，也培養(yǎng)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和分析問題、解決問題的能力，適應(yīng)社會對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求。

圖2 基于模具專業(yè)崗位能力需求的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)體系

（三）建立開放式的大學(xué)生科技創(chuàng)新基地，提供大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的平臺

建立開放式的大學(xué)生創(chuàng)新基地的目的，是要進(jìn)一步激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力以及動手能力，調(diào)動全院師生投身課外科技創(chuàng)新活動的積極性，營造濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，推動大學(xué)生科技活動蓬勃發(fā)展，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量的全面提高。

在工程訓(xùn)練中心內(nèi)建立開放式的大學(xué)生科技創(chuàng)新基地，包括一個學(xué)生科研活動室，并同時劃撥一定經(jīng)費(fèi)用于實(shí)驗基地建設(shè)，購買相關(guān)儀器、工具等設(shè)備，配備指導(dǎo)老師，規(guī)范管理。創(chuàng)新基地將以良好的創(chuàng)業(yè)氛圍、一流的創(chuàng)新服務(wù)，為大學(xué)生創(chuàng)新活動的開展提供平臺，為社會培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)造型人才。大學(xué)生創(chuàng)新基地將建成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的成長基地、制度創(chuàng)新的試驗基地。

創(chuàng)新基地建立后，定期舉辦校級活動和比賽，如技能型比賽（機(jī)床操作、CAD制圖等）和創(chuàng)新型比賽（機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計大賽等），形成比賽機(jī)制，在全校營造創(chuàng)新能力培養(yǎng)的氛圍，調(diào)動學(xué)生投身課外科技創(chuàng)新活動的積極性，并為全國性創(chuàng)新比賽選拔人才。2013年我院機(jī)械工程訓(xùn)練中心組織參加全國高校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，2項獲得廣西區(qū)一等獎，并獲得中南地區(qū)一等獎和二等獎各一項；2014年共推薦8件作品參加高校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，全部獲獎，其中1等獎和2等級各3項，還有一件作品獲得全國賽2等獎。通過比賽，極大地提高了學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和參與課外科技創(chuàng)新活動的興趣。

（四）研究開發(fā)開放式實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理平臺，科學(xué)管理，提高教學(xué)質(zhì)量

工程訓(xùn)練中心是對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)專業(yè)崗位技術(shù)技能培訓(xùn)與鑒定的實(shí)踐教學(xué)單位，是實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)的重要條件之一，其教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施與工作狀況直接反映學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)水平。工程訓(xùn)練中心的建設(shè)，為學(xué)生提供了完全模擬真實(shí)環(huán)境的訓(xùn)練場所，使廣大學(xué)生能適應(yīng)未來的工作環(huán)境，熟練掌握工作流程，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力。如何應(yīng)用信息化手段，提高工程訓(xùn)練中心的應(yīng)用效果，使訓(xùn)練中心的軟、硬件基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)到期望的水平，是擺在我們面前的一個重要課題?，F(xiàn)在眾多的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)設(shè)備、機(jī)房、教學(xué)、學(xué)分等多方面的資源，迫切需要一個平臺，能夠使決策層在統(tǒng)一平臺上對實(shí)踐教學(xué)各個方面進(jìn)行全方位的管理。

圖3 開放式實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理平臺

我院在探索應(yīng)用型本科院校工程訓(xùn)練中心開放式實(shí)驗實(shí)訓(xùn)的建設(shè)改革中，開發(fā)了適合我院的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理平臺，如圖3所示。通過平臺，學(xué)生可完成信息查詢、網(wǎng)上預(yù)約、在線學(xué)習(xí)、提交作業(yè)并查看成績，指導(dǎo)教師可發(fā)布信息、評定成績、查看教學(xué)效果評價等。教學(xué)管理平臺極大地開放了學(xué)生實(shí)驗實(shí)訓(xùn)的時間和空間，為實(shí)現(xiàn)開放式教學(xué)提供了基礎(chǔ)保障。

四、結(jié)束語

近年來，隨著應(yīng)用型本科辦學(xué)條件的日益完善和成熟，我校工程訓(xùn)練中心始終堅持加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在人才培養(yǎng)模式、創(chuàng)新活動機(jī)制、工程實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)、雙師型師資隊伍建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系建設(shè)等方面做了有意義的探討與實(shí)踐，積極探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的教學(xué)模式和方法，逐步完善教學(xué)管理各項規(guī)章制度來保障教學(xué)模式的實(shí)施。以我院機(jī)械設(shè)計及自動化模具方向為試點(diǎn)，在工程訓(xùn)練中心實(shí)施開放式教學(xué)以后，教學(xué)模式和教學(xué)方法受到學(xué)生的歡迎，學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的積極性提高，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)效果顯著，可推廣至機(jī)械類其他專業(yè)。

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