學(xué)生自主定制式工程綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法探索

王棟　張新娜　邵鐵鋒　唐建祥　陸萍藍(lán)

摘要：強(qiáng)化工程綜合實(shí)踐能力是現(xiàn)代工程教育變革的迫切需要。本文從解決我校工程綜合實(shí)踐課程大規(guī)模實(shí)踐教學(xué)與個(gè)性化培養(yǎng)要求之間存在的矛盾切入，通過分層分類、豐富多樣的工業(yè)性實(shí)踐項(xiàng)目指導(dǎo)方法，以及虛實(shí)結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方法、科學(xué)的教學(xué)組織與督導(dǎo)評(píng)價(jià)方法的探索與實(shí)踐，明顯提高了學(xué)生綜合實(shí)踐的主觀能動(dòng)性和課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：個(gè)性化培養(yǎng)；自主定制；工程綜合實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）17-0138-02

一、綜合實(shí)踐教學(xué)改革背景

80年代以來，國外工程教育界根據(jù)時(shí)代的變化與發(fā)展，推動(dòng)了一系列的教育改革措施。如美國麻省理工學(xué)院提出的“回歸工程”[1]，重視對(duì)整個(gè)工程系統(tǒng)的研究，將不同的工程學(xué)科整合重構(gòu)，形成集成性知識(shí)體系，將科學(xué)、技術(shù)和非技術(shù)要素融合引入工程活動(dòng)。德國的高等工業(yè)院校將部分教研室、科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立在相關(guān)企業(yè)、工廠和科研設(shè)計(jì)單位，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、教學(xué)、科研一體化，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。我國教育部提出的“卓越工程師計(jì)劃”，倡導(dǎo)在教學(xué)方法改革方面著力推行符合工程能力培養(yǎng)規(guī)律的學(xué)習(xí)方法，這給綜合型工程訓(xùn)練課程的改革提供了良好的契機(jī)和明確的導(dǎo)向。

10多年來，我校機(jī)電綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室分期建設(shè)一套帶有系列實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的工業(yè)化藥品包裝物流生產(chǎn)線，開設(shè)了工程綜合實(shí)踐為核心的系列化課程。我們結(jié)合省課題教學(xué)改革項(xiàng)目研究，進(jìn)行學(xué)生自主定制式工程綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)探索與實(shí)踐。

二、綜合實(shí)踐教學(xué)改革的策略

工程綜合實(shí)踐平臺(tái)課程量大面廣，涉及我校十多個(gè)專業(yè)。教學(xué)改革的首要任務(wù)是找準(zhǔn)切入點(diǎn)。自主定制式教學(xué)改革需要學(xué)生發(fā)揮主體作用，考慮到學(xué)校的王牌專業(yè)——測(cè)控專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐主動(dòng)性強(qiáng)，首先確定測(cè)控類專業(yè)作為試點(diǎn)專業(yè)，并在對(duì)不同興趣方向和技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行分層自選項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)改革探索的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)改革目標(biāo)：（1）從實(shí)驗(yàn)主題、項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)組織方式和考核方法等角度，探索工程綜合實(shí)踐平臺(tái)課實(shí)現(xiàn)自主定制、因材施教的具體教學(xué)方法，提高學(xué)生實(shí)踐的主觀能動(dòng)性。（2）充分利用現(xiàn)代工具和信息化技術(shù)，建立與現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)相輔相成的虛擬實(shí)驗(yàn)和輔助教學(xué)系統(tǒng)，以突破時(shí)空和硬件資源的限制，搭建一個(gè)支撐規(guī)?；瘜?shí)踐與自主化定制二者兼顧的綜合教學(xué)平臺(tái)。

針對(duì)改革目標(biāo)落實(shí)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確立課程改革的策略：（1）在按專業(yè)大類分類教學(xué)的基礎(chǔ)上，考慮剖析學(xué)生個(gè)體興趣和基礎(chǔ)的差異，從實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)方式和考核方法角度，探索體現(xiàn)因材施教理念的學(xué)生自主定制式工程綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法。（2）充分依托工業(yè)化生產(chǎn)線裝備系統(tǒng)，從包裝控制—物流自動(dòng)化—在線檢測(cè)三個(gè)主題方向分層分類篩選主題、組織典型測(cè)控案例[2]，作為學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)認(rèn)知和實(shí)踐主題選擇的核心素材。（3）以工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)組成為主線，按照在線檢測(cè)分選機(jī)械裝置—測(cè)控電路—測(cè)控主機(jī)的層次化結(jié)構(gòu)重構(gòu)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目層次。（4）同時(shí)，積極發(fā)揮課程組的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以測(cè)控電路和算法為突破口，研究借助仿真工具和虛擬實(shí)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生開展多樣化的技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)踐探索的有效教學(xué)方法。（5）在項(xiàng)目評(píng)價(jià)方面，借鑒企業(yè)崗位責(zé)任制，建立基于過程的能力性分層分類考核體系，既客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生技術(shù)知識(shí)應(yīng)用情況，又體現(xiàn)對(duì)不同類型學(xué)生綜合實(shí)踐能力的增量合理考評(píng)。

三、工程實(shí)踐教學(xué)改革的實(shí)施方法

工程綜合實(shí)踐改革實(shí)施的難點(diǎn)就在于如何確定切實(shí)可行的實(shí)施方案。在仔細(xì)分析自主定制式工程綜合實(shí)踐課程改革內(nèi)容、課程資源配置，綜合項(xiàng)目教學(xué)特點(diǎn)和工科大類專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了分步引導(dǎo)、全程督導(dǎo)的四步式教學(xué)改革實(shí)施方案。

1.引導(dǎo)小組成員自主選擇綜合實(shí)踐項(xiàng)目主題?？紤]到自主項(xiàng)目與測(cè)控專業(yè)方向的銜接問題，將相關(guān)的生產(chǎn)線技術(shù)案例融入到設(shè)備的具體裝置中，引導(dǎo)便于小組成員根據(jù)自身興趣以及專業(yè)基礎(chǔ)特長選擇系統(tǒng)案例和項(xiàng)目任務(wù)學(xué)習(xí)主題[3]，部分主題如表1所示。

2.引導(dǎo)實(shí)踐小組自主選擇個(gè)性化的綜合實(shí)踐路線。針對(duì)項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)涵豐富與層次清晰的技術(shù)陣列和項(xiàng)目導(dǎo)航系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生自主選定實(shí)踐路線。

學(xué)生根據(jù)自身基礎(chǔ)與特長組隊(duì)，借助項(xiàng)目導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，針對(duì)所選定主題，自主定制項(xiàng)目技術(shù)內(nèi)容[4]，包括4個(gè)階段的任務(wù)組成、所需技術(shù)類型編排以及難易程度選擇。教師對(duì)學(xué)生總體設(shè)計(jì)方案、所需材料、項(xiàng)目進(jìn)度安排進(jìn)行督導(dǎo)，與學(xué)生共同約定考核方式和指標(biāo)要求。典型測(cè)控類項(xiàng)目技術(shù)任務(wù)技術(shù)陣列圖如圖1所示。

3.促進(jìn)學(xué)生進(jìn)入多樣化、深層次的工程綜合實(shí)踐探索。通過搭建多功能化的子項(xiàng)目實(shí)踐平臺(tái)，可以讓不同的小組成員在目前實(shí)驗(yàn)室有限的時(shí)空環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用、一崗多為”，滿足多對(duì)象、多層次的教學(xué)實(shí)施要求。在項(xiàng)目基本任務(wù)完成后，進(jìn)一步挖掘個(gè)性潛能，鼓勵(lì)學(xué)生總結(jié)其中經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步從不同設(shè)備、同一設(shè)備不同工況，功能相同實(shí)現(xiàn)方法不同，功能不同實(shí)現(xiàn)原理相同等角度，探索多樣化的測(cè)控電路和算法的應(yīng)用方法。教師為學(xué)生提供適用的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和仿真工具應(yīng)用方法指導(dǎo)，使學(xué)生“做中學(xué)”[5]，并在“理論—實(shí)踐”的循環(huán)中積極推進(jìn)一體化的學(xué)習(xí)進(jìn)程，提高實(shí)踐內(nèi)涵。部分典型項(xiàng)目有：傳送檢測(cè)與故障報(bào)警控制設(shè)計(jì)、在線質(zhì)量分選與剔除設(shè)計(jì)與控制實(shí)現(xiàn)、稱重?cái)?shù)據(jù)整周期濾波處理與計(jì)算、信號(hào)頻譜分析與濾波處理等。

4.探索基于實(shí)踐項(xiàng)目過程的教學(xué)組織與個(gè)性化考核方法。教師針對(duì)項(xiàng)目小組學(xué)生的整個(gè)實(shí)踐過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)踐小組組成形式和考核方法，具體設(shè)計(jì)了三個(gè)級(jí)別（整體項(xiàng)目的難度級(jí)別；個(gè)人所選任務(wù)的難度級(jí)別；小組人數(shù)規(guī)模級(jí)別）四個(gè)區(qū)域（共性域；測(cè)控域；機(jī)電域；力學(xué)環(huán)境域）的靈活多樣、分層分類的考評(píng)體系，促進(jìn)學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐質(zhì)量與積極性的提高，充分體現(xiàn)考評(píng)的科學(xué)化、人性化。

四、結(jié)束語

不斷研究實(shí)踐教學(xué)的新思路、新方法是提高工程人才培養(yǎng)水平的有利保障。在基于大型綜合項(xiàng)目的工程實(shí)踐教學(xué)探索中，通過構(gòu)建個(gè)性化、多樣化的技術(shù)項(xiàng)目和導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、將虛擬實(shí)驗(yàn)方法與現(xiàn)有實(shí)踐環(huán)境相結(jié)合，提升理論實(shí)踐互動(dòng)方法，再造集約化實(shí)驗(yàn)環(huán)境，創(chuàng)新現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法，大力提升了學(xué)生個(gè)體對(duì)技術(shù)知識(shí)應(yīng)用方法的深度理解以及解決實(shí)際問題的能力，是落實(shí)因材施教，教師主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)理念的一種有效模式。

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