基于工程訓(xùn)練教學(xué)培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的探索與實(shí)踐

徐玉東，韓運(yùn)華，霍 瑩，陳宏博，徐 學(xué)

(吉林化工學(xué)院 工程訓(xùn)練中心，吉林 吉林 132022)

工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)是我國高校人才培養(yǎng)過程中重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是符合現(xiàn)階段中國國情并獨(dú)具特色的校內(nèi)工程實(shí)踐教學(xué)模式[1]。工程創(chuàng)新訓(xùn)練旨在為學(xué)生的創(chuàng)意、創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)提供全方位的支持平臺(tái)，并通過創(chuàng)新實(shí)踐課程、創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目、科技競賽活動(dòng)等培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力[2-3]。工程訓(xùn)練中心作為校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)基地，是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的重要部門，承擔(dān)著工程實(shí)踐教學(xué)改革重任[4-5]。

根據(jù)工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)在大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的優(yōu)勢與不足，提出了多種途徑激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新興趣、啟迪探索精神、培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。在實(shí)踐教學(xué)中，對培養(yǎng)具有工程意識、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力強(qiáng)的復(fù)合型人才起到推動(dòng)作用。

一、工程訓(xùn)練創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

(一) 實(shí)訓(xùn)課程缺乏綜合性和創(chuàng)新性訓(xùn)練內(nèi)容

工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)課程大部分教學(xué)內(nèi)容多年以來不變，教師示范操作、學(xué)生模仿操作、實(shí)訓(xùn)步驟都是固定。長時(shí)間下來教師在教學(xué)上缺乏積極性、創(chuàng)新性和探索性，這種教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容注重技能和實(shí)訓(xùn)設(shè)備操作訓(xùn)練，綜合訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練內(nèi)容少。工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)分項(xiàng)目獨(dú)立訓(xùn)練，各項(xiàng)目之間聯(lián)系較少，缺乏關(guān)聯(lián)性和綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，缺少對學(xué)生工程意識和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)，工程訓(xùn)練教學(xué)不只是教會(huì)學(xué)生熟練地加工出考核樣件，而是在此基礎(chǔ)上注重學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，應(yīng)該為學(xué)生搭建平臺(tái)，為學(xué)生提供綜合訓(xùn)練，使學(xué)生用學(xué)習(xí)的知識和技能能夠融會(huì)貫通，提升學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力[6]。

(二) 學(xué)生對工程實(shí)訓(xùn)的興趣降低

目前工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)課程理論和實(shí)訓(xùn)教學(xué)都是以教師講解示范為主，學(xué)生學(xué)習(xí)模式相對被動(dòng)，不能主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)的過程。同時(shí)，大部分學(xué)生對實(shí)習(xí)的目標(biāo)和目的也不明確，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，缺乏學(xué)習(xí)興趣。各實(shí)訓(xùn)課程之間聯(lián)系不夠緊密，存在間隙，實(shí)訓(xùn)零件也不存在配合，學(xué)生很難體驗(yàn)到一個(gè)產(chǎn)品真正的加工全過程，整體教學(xué)效果不佳[7]。

(三) 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目增多而學(xué)時(shí)安排不變

隨著科技的發(fā)展，各高校不斷引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用于教學(xué)中，傳統(tǒng)的訓(xùn)練項(xiàng)目又難以舍棄，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目增加只能以壓縮各項(xiàng)目的學(xué)時(shí)為犧牲，教學(xué)廣度增加而深度減小，學(xué)生對部分實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)僅限于表面感官，不能對課程內(nèi)容進(jìn)行深層次理解，對實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)僅僅體現(xiàn)動(dòng)手能力，沒有培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，更談不上創(chuàng)新能力。如果人機(jī)比不足的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生以小組的形式進(jìn)行考核，往往有一個(gè)人操作，其他人觀看，學(xué)習(xí)效果不好[8]。

(四) 學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱

對于機(jī)械類和非機(jī)械類實(shí)習(xí)的學(xué)生通常是大二學(xué)年，沒有上過相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課，工程訓(xùn)練的課時(shí)安排非常緊湊，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)對理論和實(shí)踐內(nèi)容有一個(gè)消化吸收的時(shí)間，而工程訓(xùn)練教學(xué)需要學(xué)生具備一定的理論知識，才能全面領(lǐng)會(huì)和掌握工程實(shí)踐內(nèi)容并加以驗(yàn)證和創(chuàng)新。很多學(xué)生實(shí)訓(xùn)完后，相應(yīng)的理論課程沒跟上，不利于學(xué)生對理論知識、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的理解和掌握，通過基礎(chǔ)實(shí)習(xí)內(nèi)容可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力，對學(xué)生的考核主要是提交上來的作品或者工件，導(dǎo)致學(xué)生只注重結(jié)果，忽視了學(xué)習(xí)的過程[9-10]。

二、改革工程訓(xùn)練課程體系的主要舉措

(一) 完善實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

基于我校工程訓(xùn)練中心實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，以學(xué)生為主體，構(gòu)建以O(shè)BE理念為導(dǎo)向的“多層次、遞進(jìn)式、螺旋形結(jié)構(gòu)”的實(shí)踐教學(xué)體系，以“加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重能力培養(yǎng)，工程訓(xùn)練四年不斷線”和“促進(jìn)學(xué)生能力依次遞增，共性的基礎(chǔ)實(shí)踐能力培養(yǎng)與個(gè)性的創(chuàng)新能力培養(yǎng)并舉”為主導(dǎo)思想。實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合、工程訓(xùn)練與專業(yè)培養(yǎng)緊密結(jié)合。在實(shí)際操作中，結(jié)合專業(yè)由易到難，由淺入深，逐步提高，逐步開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。通過一個(gè)螺旋上升的學(xué)習(xí)過程，逐漸內(nèi)化成自身的綜合能力，形成一種多層次、模塊化、螺旋形結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐教學(xué)體系。建立多維度的評價(jià)辦法，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、專業(yè)學(xué)習(xí)與科技創(chuàng)新相結(jié)合的融合式實(shí)踐教學(xué)新模式，旨在不斷提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為更好地培養(yǎng)高質(zhì)量人才作支撐。

(二) 提倡開放性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)過程中采取規(guī)定性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和開放性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目并重，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新，教師只在項(xiàng)目的可行性進(jìn)行把關(guān)，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。對于成績一般的學(xué)生，仍然采用規(guī)定性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。這樣既挖掘了優(yōu)秀學(xué)生的創(chuàng)造潛能，又保證了整體教學(xué)的目標(biāo)和教學(xué)效果，努力做到因材施教。例如在數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)、特種加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)、3D打印實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，規(guī)定實(shí)訓(xùn)中的材料、尺寸、提供一定的刀具、工具及夾具，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。

(三) 開設(shè)綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力

綜合運(yùn)用三維測量技術(shù)和3D打印技術(shù)，完成對指定產(chǎn)品的數(shù)據(jù)獲取、建模、打印制作及測量等全過程產(chǎn)品設(shè)計(jì)。數(shù)控車、數(shù)控銑課程相結(jié)合，普車、普銑課程相結(jié)合，普車、磨削相結(jié)合提高學(xué)生的工程實(shí)踐綜合能力。數(shù)控車削和數(shù)控銑削課程相結(jié)合，數(shù)控車削加工印章零件，數(shù)控銑削可以在印章上發(fā)揮想象，設(shè)計(jì)自己喜歡的文字、圖形或圖案，然后自動(dòng)編程在數(shù)控銑床上加工出來，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)、手動(dòng)編程、自動(dòng)編程、實(shí)際加工及數(shù)控車削和數(shù)控銑削復(fù)合加工能力，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。數(shù)控線切割加工及激光切割加工，課前教師規(guī)定加工所用的材料及材料的尺寸，學(xué)生發(fā)揮自己的想象，自己采用Autocad軟件自行設(shè)計(jì)圖形，然后分組在實(shí)習(xí)設(shè)備上進(jìn)行加工。3D打印課程和加工中心課程相結(jié)合，學(xué)生根據(jù)課時(shí)安排，自行設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的裝配體零件，部分零件在3D打印上加工，部分零件在加工中心上加工，然后組裝在一起，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。開設(shè)一些工程素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選修課程，提升大學(xué)生工程創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。隨著選修課程和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的逐漸增多，針對機(jī)械類和非機(jī)械類專業(yè)制定不同的培養(yǎng)方案，讓學(xué)生在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)選修自己感興趣的課程，引領(lǐng)深度學(xué)習(xí)提升學(xué)習(xí)效果。

(四) 改革教學(xué)方法，提升教學(xué)水平

傳統(tǒng)的工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)模式單一，教學(xué)方式簡單化，各工種分割嚴(yán)重，忽視各部分特點(diǎn)和各部分之間的相互聯(lián)系和實(shí)踐應(yīng)用。因此，在實(shí)踐教學(xué)中重視實(shí)訓(xùn)課程的整體性。以學(xué)生為主體，倡導(dǎo)學(xué)生在合作中解決問題，引導(dǎo)學(xué)生去思考，教師應(yīng)是學(xué)生的合作者，組織者和促進(jìn)者，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，倡導(dǎo)學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)，在合作中解決問題，以新型教師觀指導(dǎo)學(xué)生參加教學(xué)活動(dòng)。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生中蘊(yùn)含的主動(dòng)性與創(chuàng)造熱情，使學(xué)生的工程實(shí)踐能力達(dá)到一個(gè)更高的層次。使用現(xiàn)代化教學(xué)手段，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)教學(xué)，教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化管理，優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

(五) 開展科技小組第二課堂活力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

科技小組的培養(yǎng)目標(biāo)在于打造一支自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)、工程適應(yīng)能力強(qiáng)的工程師隊(duì)伍，開辟新的就業(yè)亮點(diǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)、過程裝備與控制工程專業(yè)、材料成型及控制工程專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)試點(diǎn)展開科技小組第二課堂活動(dòng)。實(shí)行導(dǎo)師與學(xué)生雙向選擇。指導(dǎo)教師根據(jù)承接的科研項(xiàng)目、大學(xué)生科技競賽項(xiàng)目布置學(xué)習(xí)任務(wù)，構(gòu)建“基于工程實(shí)際”、“基于問題”和“基于項(xiàng)目”的實(shí)踐平臺(tái)，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和自主學(xué)習(xí)能力；學(xué)生也可自選感興趣的項(xiàng)目經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)開發(fā)。學(xué)生以4～5人組成課題學(xué)習(xí)小組，組員要保證每日有一定的時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行與項(xiàng)目相關(guān)的學(xué)習(xí)工作，各小組課題活動(dòng)要有計(jì)劃，有措施、有總結(jié)、有記錄、有設(shè)計(jì)作品技術(shù)文件。學(xué)習(xí)結(jié)束后每個(gè)課題小組需提交作品完成情況，并匯報(bào)課題設(shè)計(jì)方法及工作原理，所有技術(shù)文件(包括說明書、圖紙、電子文檔)存檔，并分享學(xué)習(xí)過程的經(jīng)驗(yàn)和心得。

(六) 重視教師培養(yǎng)，提升專業(yè)水平

鼓勵(lì)教師開展產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目，培養(yǎng)教師的專業(yè)技術(shù)能力。加大對現(xiàn)有教師的崗位培訓(xùn)，鼓勵(lì)年輕教師學(xué)習(xí)新技術(shù)，通過到不同的院校、企業(yè)的培訓(xùn)交流學(xué)習(xí)，提高教師的教學(xué)水平。加大對“雙師型”教師的引進(jìn)和培養(yǎng)力度，通過從企業(yè)引進(jìn)高水平的工程技術(shù)人員來校任教、推薦教師到企業(yè)頂崗鍛煉、定期組織集體培訓(xùn)等方式，促進(jìn)“雙師型”教師隊(duì)伍的穩(wěn)步發(fā)展。教師只有自身的素質(zhì)提高了，才會(huì)有教學(xué)行為的改變，課程改革才能真正推向深處。

三、結(jié) 語

在基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程訓(xùn)練教學(xué)探索與實(shí)踐中，針對現(xiàn)有工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀分析，依托工程訓(xùn)練中心教學(xué)平臺(tái)，以培訓(xùn)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為主線，構(gòu)建行之有效的工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系，并結(jié)合具體的措施建議，克服傳統(tǒng)工程訓(xùn)練教學(xué)的不足，以期達(dá)到提高大學(xué)生工程綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)。這不僅有利于學(xué)生的發(fā)展也有利于工程訓(xùn)練中心自身的發(fā)展，提高工程訓(xùn)練教育教學(xué)質(zhì)量。