大工業(yè)時(shí)代以工程意識培養(yǎng)為導(dǎo)向的工程訓(xùn)練教學(xué)改革

鄭朝霞+馬紅兵

摘 要 介紹以工程意識培養(yǎng)為導(dǎo)向的工程訓(xùn)練教學(xué)改革，通過采用以項(xiàng)目為載體、多種項(xiàng)目形式相結(jié)合，學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師指導(dǎo)相結(jié)合，給定零件與自主設(shè)計(jì)相結(jié)合，給定材料與市場采購相結(jié)合的教學(xué)改革實(shí)踐，能有效提升大學(xué)生的工程意識。

關(guān)鍵詞 工程訓(xùn)練教學(xué)；教學(xué)改革；工程訓(xùn)練中心；工程意識

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）22-0147-03

Engineering Training Teaching Reform Driven by Engineering Consciousness Cultivating in Big Industrial Age//ZHENG Zhao-xia， MA Hongbing

Abstract The paper introduces the engineering training teaching reform based on the cultivation of engineering consciousness. It can

effectively improve the engineering consciousness of college stu-dents by combining the project as a carrier of a variety of forms， stu-

dents autonomous learning and teachers guidance， given parts and independent design， given material and market procurement.

Key words engineering training instruction； teaching reform； engi-neering training centre； engineering consciousness

1 工程訓(xùn)練教學(xué)應(yīng)強(qiáng)化大學(xué)生的工程意識培養(yǎng)

中國工程院的相關(guān)報(bào)告指出，綜合性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性是工程教育的重要特點(diǎn)。大工業(yè)時(shí)代，科技的發(fā)展、社會的進(jìn)步、知識的更新和傳播速度的加快以及知識傳播方式的變化，對工程活動的影響是巨大的，工程活動已不再是純粹的科學(xué)技術(shù)范疇，而是對知識、技術(shù)、能力的高度綜合運(yùn)用過程，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)、文化、法律、生態(tài)等方面。這就要求工科學(xué)生具有現(xiàn)代工程意識、熟悉工程背景與環(huán)境、掌握最新工程知識與技術(shù)、具備工程方案擇優(yōu)和創(chuàng)造性實(shí)施能力、主動適應(yīng)現(xiàn)代工程建設(shè)及發(fā)展的需求[1]。

工程意識是工程師最重要、最基本的素質(zhì)之一，是工程行為的統(tǒng)帥和指揮者，有助于工程人多視角、全方位地認(rèn)識工程并優(yōu)化集成地解決工程問題，將工程活動導(dǎo)向成功。因此，培養(yǎng)大學(xué)生的工程意識，對其成長及更好服務(wù)社會非常重要。

關(guān)于工程意識的內(nèi)涵和構(gòu)成要素的研究，多數(shù)學(xué)者普遍認(rèn)同的是：工程意識具有現(xiàn)代工程活動本身所具有的實(shí)踐性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性等本質(zhì)屬性，其內(nèi)涵和構(gòu)成要素復(fù)雜而豐富，主要包括實(shí)踐意識、系統(tǒng)意識、創(chuàng)新意識、質(zhì)量意識、經(jīng)濟(jì)意識、團(tuán)隊(duì)意識、競爭意識、安全意識、環(huán)保意識等。其中實(shí)踐意識、系統(tǒng)意識和創(chuàng)新意識是工程意識中具有統(tǒng)領(lǐng)意義的構(gòu)成要素[1-3]。

我國高等工程教育正在逐步加強(qiáng)大學(xué)生的工程意識培養(yǎng)，各高校關(guān)于實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建、工程訓(xùn)練教學(xué)改革、學(xué)科建設(shè)以及學(xué)校、社會和企業(yè)整體化教育模式構(gòu)建等方面均有研究。資料顯示，各高校的研究有個(gè)共同點(diǎn)，即重視工程實(shí)踐過程。工程意識的形成和發(fā)展源于工程實(shí)踐活動，同時(shí)又反作用于工程實(shí)踐活動。但我國高等工程教育中大學(xué)生的工程意識培養(yǎng)仍是薄弱環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)在畢業(yè)生的工程意識淡漠，工程實(shí)踐能力有待提高，面對工程實(shí)際問題，缺乏系統(tǒng)分析能力和靈活解決問題能力，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，社會交往、協(xié)調(diào)合作也相對不足，等等[1，4-5]。因此，高等工程教育應(yīng)加強(qiáng)大學(xué)生工程意識培養(yǎng)。

高校工程訓(xùn)練中心是非常重要的工程實(shí)踐基地，實(shí)踐環(huán)境更接近于企業(yè)。將學(xué)生置于這種真實(shí)的工程環(huán)境中認(rèn)識和體驗(yàn)工程實(shí)踐活動，有利于學(xué)生培養(yǎng)工程意識，掌握工程知識，理解工程活動所具有的系統(tǒng)性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性等本質(zhì)特征，了解實(shí)踐、創(chuàng)新、合作、質(zhì)量、成本、安全等元素的內(nèi)涵，學(xué)會運(yùn)用工程思維分析問題和解決問題。

2 以工程意識培養(yǎng)為導(dǎo)向的工程訓(xùn)練教學(xué)改革的幾點(diǎn)做法

以項(xiàng)目為載體，多種項(xiàng)目形式相結(jié)合 項(xiàng)目教學(xué)法源自德國的“行為引導(dǎo)式”教學(xué)，教學(xué)過程以項(xiàng)目為主線，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)。近年來，部分高校的工程訓(xùn)練教學(xué)對項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行探索和實(shí)踐，并取得一定效果[6-7]。但多數(shù)高校的項(xiàng)目設(shè)置及實(shí)施方式比較單一。西南交通大學(xué)工程訓(xùn)練中心承擔(dān)著多個(gè)學(xué)院的工程訓(xùn)練教學(xué)任務(wù)，各學(xué)院人才培養(yǎng)計(jì)劃的差異，導(dǎo)致對工程訓(xùn)練的要求和學(xué)分的設(shè)置不盡相同。為此，進(jìn)行以工程意識培養(yǎng)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目為載體，多種項(xiàng)目形式相結(jié)合的教學(xué)改革，并具有成效。

1）多工種結(jié)合項(xiàng)目。以項(xiàng)目為載體，將多個(gè)工種、多種加工工藝有效結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)給定圖紙制作一個(gè)包含多個(gè)工種、多種加工工藝的項(xiàng)目作品。在完成項(xiàng)目過程中，學(xué)生掌握了相關(guān)工種的基本知識和操作技能，具有了產(chǎn)品的概念，體驗(yàn)了產(chǎn)品從圖紙到實(shí)物的真實(shí)生產(chǎn)過程，了解了一個(gè)作品的完成需要多個(gè)工種、多種加工工藝的有效配合，學(xué)習(xí)了加工精度、檢驗(yàn)方法、各工藝間的銜接與配合、裝配等知識，建立了初步的工程意識。多工種結(jié)合項(xiàng)目，對項(xiàng)目載體的選擇和設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵，要綜合考慮項(xiàng)目的難易程度、學(xué)生的加工能力、工種的選用、時(shí)間安排、成本控制等諸多因素。

通過安全錘項(xiàng)目，將車削、銑削、鉗工、熱處理、3D打印、機(jī)械測量技術(shù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)冷加工、熱加工、先進(jìn)制造加工的有效結(jié)合；通過機(jī)電一體化作品，將車削、銑削、鉗工、數(shù)控車削、電器、機(jī)械測量技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電的有效結(jié)合；通過筆和多功能筆筒的組合，將車削、銑削、鉗工、焊接、數(shù)控車削、數(shù)控銑削、線切割、3D打印、數(shù)控雕刻、機(jī)械測量技術(shù)等工種進(jìn)行結(jié)合。endprint

2）單工種創(chuàng)新項(xiàng)目。各學(xué)院對工程訓(xùn)練的學(xué)分設(shè)置不同，相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)時(shí)間也不同。中心采用不同工種不同實(shí)訓(xùn)時(shí)間的做法，由4學(xué)時(shí)至32學(xué)時(shí)不等。在8學(xué)時(shí)以上的工種實(shí)訓(xùn)時(shí)，學(xué)生先學(xué)習(xí)該工種的基礎(chǔ)知識和操作技能，之后預(yù)留一段時(shí)間進(jìn)行自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)。學(xué)生自由選用給定的材料和零件，利用該工種學(xué)到的知識獨(dú)立制作實(shí)體作品，教師在各環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)。學(xué)生對自主設(shè)計(jì)制作的作品有情感的注入，充分調(diào)動了參與性和積極性，增強(qiáng)了工程訓(xùn)練效果。重要的是，學(xué)生體驗(yàn)了一件作品從構(gòu)思到完成的全過程，對工程活動有了較為系統(tǒng)的認(rèn)知和體驗(yàn)，具有了初步的制造工程概念，進(jìn)一步提高了學(xué)生的工程意識。

3）多工種創(chuàng)新項(xiàng)目。多工種創(chuàng)新項(xiàng)目以CDIO模式進(jìn)行，屬于多學(xué)科、多工藝結(jié)合的綜合性創(chuàng)新項(xiàng)目。項(xiàng)目主題可以給定或自選，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立或分組設(shè)計(jì)完成項(xiàng)目作品。項(xiàng)目實(shí)施包括市場調(diào)查、主題確定、設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案優(yōu)化、圖紙繪制、材料選擇、加工制作、裝配調(diào)試、成本核算、項(xiàng)目總結(jié)、答辯考核等環(huán)節(jié)。項(xiàng)目還要求學(xué)生考慮材料的回收再用，以培養(yǎng)學(xué)生的成本意識?？梢姡ㄟ^CDIO模式進(jìn)行的多工種創(chuàng)新項(xiàng)目訓(xùn)練，學(xué)生吸收了與項(xiàng)目實(shí)施相關(guān)的知識——工程訓(xùn)練知識、必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識以及拓展學(xué)習(xí)的知識，理解了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，提高了設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、分析問題和解決問題能力、項(xiàng)目管理和總結(jié)能力以及知識的綜合運(yùn)用能力，具有了系統(tǒng)、實(shí)踐、創(chuàng)新、成本、質(zhì)量、合作等意識，全面提升了現(xiàn)代工程意識。

在多工種創(chuàng)新項(xiàng)目中，學(xué)生設(shè)計(jì)制作出許多優(yōu)秀作品，如可折疊滑板車、火車頭模型、復(fù)古電話機(jī)、樓梯清掃機(jī)器人、電動搖籃、機(jī)電玩具、足球機(jī)器人、電影放映機(jī)、燈具、機(jī)器人瓦力等。

4）多種項(xiàng)目形式相結(jié)合。承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)中，有1個(gè)學(xué)分、1.5個(gè)學(xué)分、2個(gè)學(xué)分和4個(gè)學(xué)分四種類型，相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)時(shí)間、內(nèi)容安排、不同工種的學(xué)時(shí)安排也不同。將上述多種項(xiàng)目設(shè)置與各學(xué)院工程訓(xùn)練的學(xué)分設(shè)置相結(jié)合，實(shí)施以項(xiàng)目為載體、多種項(xiàng)目形式并存的教學(xué)改革，具體情況見表1。其中，多工種結(jié)合項(xiàng)目中，根據(jù)各學(xué)院的專業(yè)性質(zhì)和學(xué)分設(shè)置，靈活選擇不同的載體。

學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師指導(dǎo)相結(jié)合 上述項(xiàng)目的實(shí)施過程中均以學(xué)生為主體，教師在各環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)。鼓勵(lì)學(xué)生在遇到問題時(shí)自主學(xué)習(xí)、查閱資料，嘗試用不同方法解決問題，比如材料替換、機(jī)構(gòu)改進(jìn)、工藝調(diào)整和優(yōu)化等，力圖達(dá)到最佳效果。這個(gè)過程體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的理念，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，既鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、查閱資料的能力，又使其對相應(yīng)的知識點(diǎn)有更深入的理解、掌握和應(yīng)用，學(xué)生吸收了解決問題所需要的知識，構(gòu)建和完善了自己的知識結(jié)構(gòu)，學(xué)會了用理論知識解決實(shí)際問題。

給定零件與自主設(shè)計(jì)相結(jié)合 上述項(xiàng)目均采用給定零件與自主設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式進(jìn)行。其中，在多工種結(jié)合項(xiàng)目中，給定部分零件的圖形和尺寸，還留有部分零件讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)，既考核學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，又促使學(xué)生兼顧與給定零件間的配合及作品的完整性；在單工種創(chuàng)新項(xiàng)目中，學(xué)生自主選用材料和給定零件，如小尺寸的板材、螺釘、螺帽、墊圈、鋼珠等，利用該工種學(xué)到的知識和技能制作出實(shí)體作品。學(xué)生通過這種方式將自己的創(chuàng)意完美體現(xiàn)出來；在多工種創(chuàng)新項(xiàng)目中，中心統(tǒng)一購買給定零件，如主動輪、萬向輪、電機(jī)、蓄電池等，其他零件及整體框架的設(shè)計(jì)、制作、裝配調(diào)試均由學(xué)生獨(dú)立完成。學(xué)生自由選擇給定零件，既要考慮給定零件與設(shè)計(jì)零件間的尺寸、精度配合，又要考慮所選零件與設(shè)計(jì)框架的結(jié)合；既要考慮已有零件的參數(shù)，又要兼顧整個(gè)作品的功能與合理性。學(xué)生充分體驗(yàn)到一個(gè)作品從無到有、從設(shè)計(jì)到完成的全過程，大大提高了工程意識。

給定材料與市場采購相結(jié)合 在多工種創(chuàng)新項(xiàng)目中，中心集中采購大部分材料，部分零散材料或零件則由學(xué)生自行購買。項(xiàng)目要求成本控制，并提交成本核算表。學(xué)生自行采購時(shí)要多方比較、全面兼顧，既要兼顧作品的整體框架設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)，又要考慮零件間的連接方式、尺寸的匹配、零件的性價(jià)比等，通過體驗(yàn)真實(shí)的市場采購過程，學(xué)習(xí)材料和零件的名稱、型號、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等知識，培養(yǎng)成本意識和經(jīng)濟(jì)意識。

3 結(jié)語

實(shí)踐表明，以工程意識培養(yǎng)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目為載體，多種項(xiàng)目形式相結(jié)合、學(xué)生自主學(xué)習(xí)與教師指導(dǎo)相結(jié)合、給定零件與自主設(shè)計(jì)相結(jié)合、給定材料與市場采購相結(jié)合的工程訓(xùn)練教學(xué)改革是切實(shí)有效的。學(xué)生通過體驗(yàn)作品的真實(shí)生產(chǎn)過程，構(gòu)建了自己的知識結(jié)構(gòu)，提高了綜合能力，對大工業(yè)時(shí)代的工程活動有了較為系統(tǒng)的認(rèn)知，具有了實(shí)踐、系統(tǒng)、創(chuàng)新、成本、質(zhì)量、合作、安全等意識，特別是對現(xiàn)代工程活動本身所具有的實(shí)踐性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性等本質(zhì)屬性有了更深入的理解，有效培養(yǎng)了現(xiàn)代工程意識，為將來服務(wù)社會奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王寶璽.論工程意識[J].自然辯證法研究，2012，28（9）：50-55.

[2]王章豹，吳娟.論工程意識的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能[J].自然辯證法研究，2012，28（4）：51-56.

[3]任正義，劉思嘉，王冬.現(xiàn)代工程師的工程意識[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（3）：194-198.

[4]左延紅，張克仁.工科院校應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識[J].高等建筑教育，2010，19（2）：14-17.

[5]曾麗娟.工科大學(xué)生工程精神與工程意識的培養(yǎng)[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版，2013，29（3）：110-113.

[6]張樹國，王家宣，劉超.以項(xiàng)目為載體的工程訓(xùn)練教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（7）：307-309，33.

[7]于兆勤，吳福根，郭鐘寧，等.基于項(xiàng)目驅(qū)動的現(xiàn)代工程訓(xùn)練方法研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（8）：131-133.endprint