“2+X”工程訓(xùn)練模式下項(xiàng)目教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

羅　瑋，　邵　霞

(湖南大學(xué) a.現(xiàn)代工程訓(xùn)練中心；b.電氣信息與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410082)

0　引　言

經(jīng)過實(shí)習(xí)工廠、學(xué)習(xí)工場(chǎng)及創(chuàng)新工場(chǎng)三個(gè)階段的建設(shè)，我校現(xiàn)代工程訓(xùn)練中心已發(fā)展成為以大工程理念為背景，學(xué)科力量為支撐，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、綜合素質(zhì)為核心的綜合性、開放式、先進(jìn)性、創(chuàng)新型工程教育平臺(tái)。自2014年以來(lái)，工程訓(xùn)練中心在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過程中，改變以往“教師講，學(xué)生聽”被動(dòng)的工種式訓(xùn)練模式，推行“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的“2+X”即“基礎(chǔ)訓(xùn)練+自選項(xiàng)目”訓(xùn)練模式?；A(chǔ)訓(xùn)練包括機(jī)械制造、電工電子和經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)仿真的傳統(tǒng)訓(xùn)練項(xiàng)目；X是自選創(chuàng)新項(xiàng)目，由指導(dǎo)老師研究開發(fā)或?qū)W生自己申請(qǐng)?zhí)岢?。?shí)行基于真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的“2+X”訓(xùn)練模式，便于學(xué)生將在基礎(chǔ)訓(xùn)練時(shí)間學(xué)習(xí)的獨(dú)立的、離散的工程訓(xùn)練單元有機(jī)串接和高度揉合，形成高品質(zhì)的工程素養(yǎng)，有利于對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新思維的訓(xùn)練及工程訓(xùn)練質(zhì)量的提高。

以電工電子實(shí)訓(xùn)課程為例，在傳統(tǒng)的授課過程中，普遍采用固定實(shí)訓(xùn)時(shí)間和內(nèi)容，由指導(dǎo)老師準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)設(shè)備及材料、設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)操作步驟并講解，學(xué)生重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程等方式。當(dāng)然，這樣的基礎(chǔ)類實(shí)踐訓(xùn)練是必要的，但僅限于此，則遠(yuǎn)不能達(dá)到國(guó)家現(xiàn)階段對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)培養(yǎng)和教育的要求。因此，“2+X”模式的應(yīng)運(yùn)而生對(duì)于電工技術(shù)實(shí)踐課程提出了更高層次的要求，需要將新的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、教學(xué)模式融入到教學(xué)過程中，作為傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)更深層次的補(bǔ)充；同時(shí)，改變教學(xué)的均一特征，使用更新的評(píng)價(jià)體系，有層次有差別的激發(fā)學(xué)生的自主思維的潛能，突出學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。本文在此背景下展開了“2+X”電工類項(xiàng)目課程的實(shí)踐研究，基于真實(shí)項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)，并制定了有效的項(xiàng)目實(shí)踐考核及評(píng)價(jià)體系，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生通過工程項(xiàng)目實(shí)踐以鍛煉全面的工程能力，包括理解能力、學(xué)習(xí)能力、分析能力、動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、工作態(tài)度、表達(dá)能力等。

1　工程項(xiàng)目的選取

針對(duì)電工類實(shí)踐訓(xùn)練課程，項(xiàng)目的選取一方面要符合電工電子技術(shù)工程實(shí)踐應(yīng)用的要求，另一方面還要考慮接近學(xué)生的實(shí)際能力，貼近日常生活，貼近工程。采用真實(shí)存在的工程實(shí)例作為訓(xùn)練項(xiàng)目，按照工程項(xiàng)目的實(shí)施流程讓學(xué)生全程參與，熟悉并操作項(xiàng)目每個(gè)階段的內(nèi)容，在實(shí)施的過程中一方面培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、解決問題的能力，另一方面在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中增強(qiáng)學(xué)生的合作能力，充分發(fā)揮他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

建筑電氣是以電能、電氣設(shè)備、電氣技術(shù)為手段，創(chuàng)造、維持與改善室內(nèi)空間的電、光、熱、聲環(huán)境的一門科學(xué)[2]。在電氣工程應(yīng)用上, 建筑電氣綜合了電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)與信息技術(shù)，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，同時(shí)也是與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)且隨處可見的工程技術(shù)。將建筑電氣相關(guān)工程項(xiàng)目導(dǎo)入本科生的電工技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，能極大的豐富大學(xué)生對(duì)電氣工程技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，體驗(yàn)到工程實(shí)踐身臨其境的感受。因此，筆者將住宅類建筑電氣設(shè)計(jì)項(xiàng)目融入電工技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，連續(xù)4個(gè)學(xué)期對(duì)電氣類和電氣相關(guān)專業(yè)學(xué)生分批次開展項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)，用分階段分任務(wù)的評(píng)價(jià)體系綜合打分，讓一部分思維活躍、求知欲強(qiáng)且具有創(chuàng)新能力的學(xué)生脫穎而出，并以點(diǎn)帶面，激發(fā)了學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐活動(dòng)的興趣，對(duì)電工技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用有了更深刻的認(rèn)識(shí)和體會(huì)[3]。

2　項(xiàng)目課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施

設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是國(guó)外教育界悄然興起的一種新的學(xué)習(xí)方式，可以界定為一種基于項(xiàng)目探究的科學(xué)教育方法，即設(shè)定在一種真實(shí)的任務(wù)環(huán)境中，學(xué)生通過完成某個(gè)特定的設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)習(xí)相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)和技能。這種界定實(shí)際上是將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)視為基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)(或項(xiàng)目型學(xué)習(xí))的一種具體形式，學(xué)生以小組協(xié)作的方式參與科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，在完成作品設(shè)計(jì)的過程中，及時(shí)學(xué)習(xí)所需要的知識(shí)和技能，掌握科學(xué)概念[4]。由此可見，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與特征與“2+X”工程訓(xùn)練模式下的項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)高度契合，為后續(xù)項(xiàng)目課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施提供了可以借鑒的理論框架和操作模型。

中海國(guó)際社區(qū)是長(zhǎng)沙近年在建的規(guī)模較大的高檔住宅小區(qū)工程，我校建筑設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)了其二期工程約20萬(wàn)m2的設(shè)計(jì)任務(wù)，其中筆者負(fù)責(zé)電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)，熟悉并掌握有該工程的相關(guān)設(shè)計(jì)資料。通過將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)理論與案例教學(xué)法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用這些真實(shí)的工程素材，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深以電氣設(shè)計(jì)工程師的角色實(shí)戰(zhàn)演練了住宅建筑電氣設(shè)計(jì)的全過程，具體實(shí)施流程如圖1所示。

圖1項(xiàng)目分階段實(shí)踐環(huán)節(jié)

筆者熟悉設(shè)計(jì)行業(yè)生產(chǎn)第一線的技術(shù)項(xiàng)目和操作流程，具備相關(guān)技術(shù)項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)項(xiàng)目課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施提供了可靠的技術(shù)保障。針對(duì)學(xué)生的實(shí)際能力，對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行局部瘦身規(guī)劃，但整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)際的工程設(shè)計(jì)完全一致。從住宅小區(qū)的電氣方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)這3個(gè)階段引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，完全按照實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)作進(jìn)程進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練。讓學(xué)生了解并掌握整個(gè)過程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本知識(shí)、基本原理、基本要求；讓學(xué)生體驗(yàn)到似曾相識(shí)的理論應(yīng)用到技術(shù)項(xiàng)目中的系統(tǒng)性與復(fù)雜性[5]。

(1) 項(xiàng)目開展的準(zhǔn)備階段。將學(xué)生分成3人一組，以組為單位分階段開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)。準(zhǔn)備階段也是知識(shí)儲(chǔ)備階段，通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等查找資料，了解建筑電氣的設(shè)計(jì)內(nèi)容。學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)圖集、國(guó)家現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程；提供專業(yè)的電氣AutoCAD制圖軟件，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軟件的安裝和具體使用。

(2) 項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)及匯報(bào)階段。提供中海國(guó)際社區(qū)二期的總圖資料，引導(dǎo)學(xué)生全局考慮小區(qū)的供電方案和布局。并要求撰寫方案設(shè)計(jì)說(shuō)明，設(shè)計(jì)繪制電氣方案總圖。此階段作為進(jìn)入項(xiàng)目實(shí)踐的開始和入門，需要對(duì)前期的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備工作進(jìn)行階段總結(jié)，對(duì)方案的規(guī)劃和設(shè)計(jì)進(jìn)行匯報(bào)，采取方案匯報(bào)互評(píng)討論會(huì)的形式，每一批次學(xué)生以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)，其他組進(jìn)行評(píng)議，模擬真實(shí)工程項(xiàng)目中的方案專家評(píng)審會(huì)的過程。這作為一種交流形式，既能讓學(xué)生了解到別組成員的學(xué)習(xí)過程，又能認(rèn)識(shí)到自身工作中的優(yōu)勢(shì)和欠缺，起到了開拓思維、互相激勵(lì)的作用[6]。

(3) 初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段。這兩個(gè)階段本身就是遞進(jìn)關(guān)系的進(jìn)程，引導(dǎo)學(xué)生在完成初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)內(nèi)容使之成為施工圖。以組為單位分配住宅小區(qū)中的一棟住宅樓單體作為設(shè)計(jì)對(duì)象，提供建筑單體的建筑圖資料，交付設(shè)計(jì)任務(wù)書，要求學(xué)生在弄清楚相關(guān)設(shè)計(jì)深度要求的基礎(chǔ)上，按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求開展建筑單體的電氣初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括配電、照明設(shè)計(jì)，弱電管線的預(yù)留預(yù)埋設(shè)計(jì)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。最后以組為單位設(shè)計(jì)并繪制出一套完整的施工藍(lán)圖，以個(gè)人為單位提交項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告。其中施工圖設(shè)計(jì)階段是最復(fù)雜也是最重要的部分，采取老師指導(dǎo)和提供范例學(xué)習(xí)同步進(jìn)行。采用案例引導(dǎo)的方法，將類似項(xiàng)目的電氣施工圖提供給學(xué)生參考，邊學(xué)習(xí)邊模仿，最后變成自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容[7]。

(4) 結(jié)題匯報(bào)階段。結(jié)題匯報(bào)作為項(xiàng)目課程的終期考核，既要有成果展示，又要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行全程總結(jié)。要求學(xué)生走上講臺(tái)，以組為單位，組長(zhǎng)作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人作全面匯報(bào)，組員將自己承擔(dān)的項(xiàng)目任務(wù)作總結(jié)回顧。這一階段，學(xué)生既對(duì)個(gè)體的學(xué)習(xí)過程有了全面的認(rèn)知，同時(shí)又能對(duì)其他組同學(xué)的項(xiàng)目開展過程和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行對(duì)比性了解，在團(tuán)隊(duì)合作能力、口頭表達(dá)能力、總結(jié)能力方面是一次綜合性的實(shí)踐體驗(yàn)[8]。

3　項(xiàng)目實(shí)踐的考核與成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)

項(xiàng)目的實(shí)踐以學(xué)習(xí)和合作為基礎(chǔ)，個(gè)人在團(tuán)隊(duì)合作中展現(xiàn)的學(xué)習(xí)、交流、領(lǐng)導(dǎo)組織、設(shè)計(jì)創(chuàng)新等能力是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。對(duì)項(xiàng)目過程的每個(gè)階段都進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，并按各階段內(nèi)容的難易乘以系數(shù)，得出最后的項(xiàng)目考評(píng)分?jǐn)?shù)。其成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)系數(shù)如表1所示。

表1

項(xiàng)目實(shí)踐每個(gè)階段的訓(xùn)練重點(diǎn)不同，第一個(gè)階段的方案設(shè)計(jì)由3人小組的團(tuán)隊(duì)共同完成，因此該階段的評(píng)價(jià)屬于團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)，其結(jié)果即得分對(duì)于每個(gè)組員都是一樣的。而初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段將項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行具體分工，每個(gè)組員負(fù)責(zé)一個(gè)分項(xiàng)，需要協(xié)同進(jìn)行。這樣不僅能確保每個(gè)學(xué)生真正參與到其中，同時(shí)能各負(fù)其責(zé)、提高效率，加快整個(gè)項(xiàng)目開展的進(jìn)程；因此這兩個(gè)階段與終期的結(jié)題匯報(bào)同屬于個(gè)人評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果即個(gè)人得分因人而異。最后，以團(tuán)隊(duì)和個(gè)人表現(xiàn)以及項(xiàng)目方案、設(shè)計(jì)圖紙和結(jié)題報(bào)告為依據(jù)，基于各階段的打分，得出個(gè)人在項(xiàng)目制課程中的總成績(jī)。由于項(xiàng)目制課程采取開放式的實(shí)施模式，沒有固定的上課時(shí)間，使學(xué)生有較大的自由度。而評(píng)價(jià)與考核的階段化讓彈性的項(xiàng)目制學(xué)習(xí)過程在時(shí)間上具有可控性，保證了收集學(xué)生學(xué)習(xí)證據(jù)的全面性，為評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度和公平性奠定了基礎(chǔ)[9]。

4　應(yīng)用情況與實(shí)施效果

自2014年我校工程訓(xùn)練中心全面啟動(dòng)“2+X”工程訓(xùn)練模式以來(lái)，筆者開展了5批次的“建筑電氣設(shè)計(jì)”項(xiàng)目制課程教學(xué)，選此課程的學(xué)生人數(shù)達(dá)到150余人，參加項(xiàng)目制訓(xùn)練的學(xué)生主要以電氣工程以及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生為主。參訓(xùn)學(xué)生對(duì)電氣工程技術(shù)僅限于一些書本理論知識(shí)，他們對(duì)于民用建筑內(nèi)的電氣工程技術(shù)是既熟悉又陌生，所謂熟悉是因?yàn)閼魞?nèi)戶外的燈具、開關(guān)、插座、配電箱、變壓器等都是日常生活中常見的電氣設(shè)備設(shè)施，但對(duì)于這些設(shè)備設(shè)施是如何設(shè)計(jì)、聯(lián)絡(luò)使用以及相關(guān)隱蔽工程的安裝過程都是非常陌生的。如何將理論與實(shí)踐在項(xiàng)目中有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，一方面需要指導(dǎo)老師進(jìn)行答疑解惑，另一方面需要鼓勵(lì)學(xué)生“做中學(xué)”，體驗(yàn)誤入歧途的苦惱和解決問題之后的興奮，由此學(xué)生受益頗多[10-11]。

另外，設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)理論為項(xiàng)目制課程教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐提供了可操作模型，在設(shè)計(jì)性學(xué)習(xí)中提倡自下而上的逆向?qū)W習(xí)[12]。對(duì)于指導(dǎo)老師而言，教學(xué)并不始于講授課程知識(shí)，而是先讓學(xué)生在設(shè)計(jì)任務(wù)中自主學(xué)習(xí)和探究與項(xiàng)目有關(guān)的知識(shí)和技能，在設(shè)計(jì)過程中，老師根據(jù)項(xiàng)目階段以及學(xué)生具體情況，結(jié)合案例分析講解每個(gè)階段設(shè)計(jì)需要掌握的課程內(nèi)容，鞏固學(xué)生在設(shè)計(jì)任務(wù)過程中已經(jīng)自主學(xué)會(huì)的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)講解大部分學(xué)生碰到的重難點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生再根據(jù)老師的補(bǔ)充知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改完善。這種逆向?qū)W習(xí)方式即讓學(xué)生有意義地學(xué)習(xí)了知識(shí)技能，也讓學(xué)生在一堂課中能把握重難點(diǎn)，并及時(shí)學(xué)以致用[13-14]。學(xué)生們普遍反映通過該項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜和嚴(yán)謹(jǐn)，投入其中獲益頗多，是一次令人難忘的工程實(shí)踐訓(xùn)練；有的同學(xué)則認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，只有個(gè)人分工明確，時(shí)間規(guī)劃合理，團(tuán)隊(duì)協(xié)同才能有效地完成設(shè)計(jì)任務(wù)；還有同學(xué)認(rèn)為在動(dòng)手設(shè)計(jì)制作過程中鍛煉了自己解決陌生問題的能力，盡管在設(shè)計(jì)成果上表現(xiàn)不佳，留有遺憾，但期望多開放這樣的實(shí)踐教學(xué)課程，得到更多的鍛煉機(jī)會(huì)。

5　結(jié)　語(yǔ)

“2+X”訓(xùn)練模式是大學(xué)工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與方式的突破，目前我校已有機(jī)械類、電氣類、電子類、信息類等專業(yè)1 100名學(xué)生通過該訓(xùn)練模式完成了一批項(xiàng)目成果并獲獎(jiǎng)。其作為創(chuàng)新工程實(shí)踐教育的改革模式，在理論探索、教改思想及實(shí)踐創(chuàng)新等方面成效顯著，推廣應(yīng)用效果突出，受益面廣，對(duì)全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)特別是工程素質(zhì)，提升實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及就業(yè)能力，起到了十分重要的作用，因此也在2016年省級(jí)高等教育成果獎(jiǎng)評(píng)比中榮獲一等獎(jiǎng)。

當(dāng)然，“2+X”訓(xùn)練模式中的項(xiàng)目?jī)?nèi)容隨著更多專業(yè)的參與還需要不斷地豐富和完善，其項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)的方式方法在吸收設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)相關(guān)理論如“逆向思維學(xué)習(xí)過程模型”[15]等的基礎(chǔ)上，還需要在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的可持續(xù)性上做進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用研究。因?yàn)?，?xiàng)目對(duì)于參與的每一批學(xué)生是階段性的，但對(duì)于項(xiàng)目成果的形成甚至到成熟產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過程，如何將這一過程進(jìn)行有效的延續(xù)，在每批學(xué)生之間進(jìn)行無(wú)縫連接，這都有待進(jìn)一步研究和深入實(shí)踐。

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