地方高校多層次模塊化工程訓(xùn)練教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐

王其兵 陳書法 金孝紅 楊瑞軍 張海濤 張石平 邵立

摘? 要：為提高文科類大學(xué)生工程訓(xùn)練課程學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)理工生工程訓(xùn)練課程內(nèi)涵，吸引優(yōu)秀學(xué)生接受創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)和孵化，通過優(yōu)化訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)組織模式。學(xué)生通過工程認(rèn)知實(shí)習(xí)，了解工程訓(xùn)練所開設(shè)的訓(xùn)練模塊、教學(xué)內(nèi)容、組織模式、考核方式等，基于網(wǎng)上選課系統(tǒng)選擇其中自己心儀訓(xùn)練項(xiàng)目。經(jīng)過模塊化教學(xué)改革與實(shí)踐，學(xué)生通過工程訓(xùn)練，設(shè)計(jì)制作出造型各異、功能不同的作品。三年來的實(shí)踐證明，提高了大學(xué)生參加工程訓(xùn)練的興趣，增強(qiáng)了工程素質(zhì)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力;實(shí)現(xiàn)了工程訓(xùn)練由“以教師為主”向“以學(xué)生為主”的轉(zhuǎn)變，學(xué)生由“被動(dòng)訓(xùn)練”向“主動(dòng)訓(xùn)練”的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：工程認(rèn)知;工程訓(xùn)練;多學(xué)時(shí)項(xiàng)目;少學(xué)時(shí)項(xiàng)目;以賽代訓(xùn);考核方式

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）16-0047-04

Abstract： The purposes of this research are to inspire liberal arts students' learning interests towards engineering training courses， enrich the connotation of engineering training courses of college students who are majoring in science and technology， and attract college students to receive innovation and entrepreneurship guidance and incubation. To achieve these aims， this research focuses on optimizing the course content of teaching programs， and reforming teaching organizational modes. The liberal arts students were arranged to receive the internship for the recognition of engineering according to their preferable training projects selected on online course selection systems to get to know modularized training projects， teaching contents， organizational modes and examination patterns that are set up for engineering training. By conducting teaching reform and practices of modularized projects， the liberal arts students can create a variety of works with different shapes and functions by themselves through engineering training. The practice of three years has proven to rise the interests of college students in participating in engineering training and enhance their engineering practice ability， and innovative capability. The transformation of engineering training mode from a teacher-centered mode to student-centered mode has realized and college students' training has seen a transformation from passive acceptance to active participation.

Keywords： knowledge of engineering; engineering training; many-hour project; few-hour project; contest in place of training; examination mode

引言

美國(guó)、英國(guó)、加拿大等早期加入《華盛頓協(xié)議》的國(guó)家，從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，開展了一場(chǎng)“大工程背景下的工程教育”改革，更加重視工程教育的應(yīng)用性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性[1-3]。國(guó)內(nèi)清華、上海交大、川大、中南大等高校早在上個(gè)世紀(jì)末就率先對(duì)文科類大學(xué)生（本文是指人文、社科、經(jīng)管類大學(xué)生，本文簡(jiǎn)稱“文科類大學(xué)生”）開設(shè)工程實(shí)踐教學(xué)，各高校工程訓(xùn)練內(nèi)容、訓(xùn)練模式也各有特色[4-6]。大連理工、南昌大學(xué)、江蘇大學(xué)等高校工程訓(xùn)練中心模塊化教學(xué)，網(wǎng)上選課系統(tǒng)開出多種訓(xùn)練項(xiàng)目可供學(xué)生選擇[7-13]。

江蘇省海洋大學(xué)是一所江蘇省省屬本科高校，工程訓(xùn)練自2015年已成為在校文科、理工各類大學(xué)生公共基礎(chǔ)必修課。在2015年改革初期，我們面臨許多困難。一是師生參與教學(xué)改革的積極性主動(dòng)性不高。一方面指導(dǎo)老師已經(jīng)習(xí)慣傳統(tǒng)教學(xué)模式;另一方面學(xué)生，尤其是文科類學(xué)生提出疑問：“我們文科生需要工程訓(xùn)練嗎？”。二是傳統(tǒng)工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容已不能很好吸引當(dāng)代大學(xué)生，因此，迫切需要優(yōu)化設(shè)計(jì)工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容、訓(xùn)練作品同時(shí)具有技術(shù)工藝性、趣味性和藝術(shù)性。三是為吸引學(xué)生工程訓(xùn)練興趣、增加自主性、個(gè)性化，工程訓(xùn)練中心開出所有層次訓(xùn)練項(xiàng)目菜單，讓學(xué)生網(wǎng)上選課， 堅(jiān)持以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的模式。打破以往以自然班級(jí)為單位統(tǒng)一的課程表、統(tǒng)一訓(xùn)練內(nèi)容的“被動(dòng)式學(xué)習(xí)”模式。那么學(xué)生如何在眾多工程訓(xùn)練項(xiàng)目“菜單”中，選擇自己喜歡吃的“大菜”與“小菜”組合？四是許多優(yōu)秀的學(xué)生具有很多新奇的創(chuàng)新思路和創(chuàng)造發(fā)明，如何變成現(xiàn)實(shí)的模型和產(chǎn)品？通過三年來改革與實(shí)踐，取得了很好成效，下面就我們采取措施方法簡(jiǎn)述如下。

一、工程認(rèn)知模塊訓(xùn)練教學(xué)改革與實(shí)踐

根據(jù)工程訓(xùn)練中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）師資、訓(xùn)練室設(shè)備、訓(xùn)練室空間等情況，每一批次每天安排約350文科類或非機(jī)械理工類大學(xué)生進(jìn)中心接受訓(xùn)練（注：同一批次學(xué)生每周一天），該模塊時(shí)間為2天。把這些學(xué)生分成6組，首先分別由中心領(lǐng)導(dǎo)及教學(xué)部主任安排80分鐘時(shí)間作實(shí)習(xí)動(dòng)員，向?qū)W生介紹中心概況、課程性質(zhì)和目的、特征、訓(xùn)練任務(wù)、教學(xué)組織、選課指南、安全要求、紀(jì)律要求、考核方法等。然后各組根據(jù)課程輪換表分別到普車、數(shù)車、鉗工、鑄造、焊接、銑刨、數(shù)控銑、柔性制造、特種制造、電工、電子、3D打印等訓(xùn)練室，分別由老師安排45分鐘時(shí)間介紹各自訓(xùn)練室概況、訓(xùn)練目的、任務(wù)、內(nèi)容、教學(xué)安排、安全事項(xiàng)、紀(jì)律事項(xiàng)、考核方法等。

二、多學(xué)時(shí)項(xiàng)目模塊訓(xùn)練教學(xué)改革與實(shí)踐

多學(xué)時(shí)項(xiàng)目訓(xùn)練模塊，每個(gè)模塊訓(xùn)練時(shí)間為4天，中心給出鑄造-工藝品制作、車工-工藝品鋁質(zhì)小錘制作、鉗工-鋁質(zhì)七巧板制作、數(shù)控車-鋁質(zhì)工藝品制作、特種加工-創(chuàng)意作品設(shè)計(jì)及加工、快速成型-3D打印、電子訓(xùn)練-收音機(jī)裝配等9個(gè)項(xiàng)目，有時(shí)會(huì)根據(jù)師生數(shù)量給出7個(gè)或8個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目。文科類或非機(jī)械理工類大學(xué)生根據(jù)前面花費(fèi)2天時(shí)間在工程認(rèn)知模塊訓(xùn)練所了解的，進(jìn)入學(xué)校教務(wù)選課系統(tǒng)，從9個(gè)項(xiàng)目中選擇自己最感興趣的一個(gè)，改變了過去每個(gè)工種訓(xùn)練室都要去泛泛實(shí)習(xí)訓(xùn)練而不深入的做法。如：某個(gè)同學(xué)選擇了車工，那么其它多學(xué)時(shí)項(xiàng)目就不能再選，該生通過為期4天普車訓(xùn)練，不僅學(xué)會(huì)識(shí)簡(jiǎn)單回轉(zhuǎn)零件工程平面圖、裝配圖（如圖1所示），能開動(dòng)車床循序漸進(jìn)地加工鋁質(zhì)工藝小錘手柄、錘頭而且還能按裝配圖要求把手柄、錘頭裝配起來，學(xué)生加工的實(shí)物圖如圖2所示。如果尺寸不合格，就裝不起來，從而培養(yǎng)文科生或非機(jī)械理工類學(xué)生質(zhì)量意識(shí)、工程意識(shí)、安全意識(shí)等。

限于篇幅，中心所提供的可選的多學(xué)時(shí)項(xiàng)目在這兒就不展開一一闡述，圖3-圖6是文科類學(xué)生選擇部分多學(xué)時(shí)項(xiàng)目制作的部分作品實(shí)物圖片，分別為3D打印實(shí)物圖、鑄造小飛機(jī)實(shí)物圖、數(shù)車鋁質(zhì)工藝品實(shí)物圖、 收音機(jī)實(shí)物圖。

三、少學(xué)時(shí)項(xiàng)目模塊訓(xùn)練教學(xué)改革與實(shí)踐

少學(xué)時(shí)項(xiàng)目訓(xùn)練模塊，每個(gè)模塊訓(xùn)練時(shí)間為1天，中心給出焊接、鑄造、車工、鉗工、銑刨、數(shù)控車、數(shù)控銑、柔性制造、特種加工、快速成型、電子訓(xùn)練等12個(gè)項(xiàng)目，有時(shí)會(huì)根據(jù)師生數(shù)量給出10個(gè)或11個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目，供文科類、非機(jī)械理工類學(xué)生選擇。根據(jù)前面在工程認(rèn)知模塊訓(xùn)練所了解的，進(jìn)入學(xué)校教務(wù)選課系統(tǒng)，從12個(gè)少學(xué)時(shí)項(xiàng)目中選擇自己最感興趣的3個(gè)，但不能與長(zhǎng)學(xué)時(shí)項(xiàng)目相同。如某個(gè)同學(xué)長(zhǎng)學(xué)時(shí)項(xiàng)目選擇了車工，那么少學(xué)時(shí)項(xiàng)目就要選擇車工以外的其它任何3個(gè)少學(xué)時(shí)項(xiàng)目組合，如選擇焊接、3D打印、電工3個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目組合，或選擇鉗工、特種加工、柔性制造3個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目組合等，通過這種安排，文科生選擇長(zhǎng)學(xué)時(shí)項(xiàng)目既能教深入訓(xùn)練、選擇3個(gè)少學(xué)時(shí)項(xiàng)目訓(xùn)練又能開闊工程視野。

四、機(jī)械類“以賽代訓(xùn)”教學(xué)改革與實(shí)踐

機(jī)械類學(xué)生基礎(chǔ)工程訓(xùn)練共5周時(shí)間，分2次實(shí)習(xí)，第一次3周，在大二上個(gè)學(xué)期完成，保留了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，中心幾乎各個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目都要實(shí)習(xí)訓(xùn)練;第二次2周，在大二下個(gè)學(xué)期完成，我們進(jìn)行了徹底改革，不再采用往年的訓(xùn)練模式——第二次仍大多重復(fù)第一次訓(xùn)練項(xiàng)目（僅加工工藝進(jìn)一步加深與拓展），而是 “以賽代訓(xùn)”模式取代。

機(jī)械學(xué)院參賽的每個(gè)班分成9個(gè)興趣項(xiàng)目組，分別為星球大戰(zhàn)項(xiàng)目組、無動(dòng)力自滑車項(xiàng)目組、太陽能驅(qū)動(dòng)車項(xiàng)目組、無舵電動(dòng)直航船項(xiàng)目組、割草機(jī)項(xiàng)目組、小型停車裝置項(xiàng)目組，其中星球大戰(zhàn)項(xiàng)目又包含撿球車組、摘星車組、干擾車組3組，每組由4～6人組成。每一組需按中心競(jìng)賽組委會(huì)規(guī)則要求提交設(shè)計(jì)方案、圖紙、耗材采購(gòu)方案、加工工藝等，再加工、裝配、調(diào)試，與其它班級(jí)同項(xiàng)目組比賽、提交作品。這種“以賽代訓(xùn)”教學(xué)模式無論是對(duì)老師還是對(duì)學(xué)生的要求比以往機(jī)械類訓(xùn)練模式的要求高多了，極大地培養(yǎng)機(jī)械類學(xué)生工程能力，不但要設(shè)計(jì)出來、表達(dá)出來、考慮采購(gòu)、工藝方案，還要?jiǎng)邮旨庸こ鰜?、裝配起來、動(dòng)起來并戰(zhàn)勝對(duì)手，同時(shí)也鍛煉了指導(dǎo)老師。

五、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐

許多優(yōu)秀的大學(xué)生具有很多新奇的創(chuàng)新思路和創(chuàng)造發(fā)明，如何變成現(xiàn)實(shí)的模型和產(chǎn)品，需要專業(yè)的老師指導(dǎo)和專門的場(chǎng)所進(jìn)行創(chuàng)新交流及思維火花碰撞。以往的中心創(chuàng)新訓(xùn)練室占地面積僅20m2，專用設(shè)備也少，為滿足日益創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需求，中心于2016年創(chuàng)建占地面積700m2的“72+智能制造創(chuàng)客工場(chǎng)”，擁有5個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)室、1個(gè)公共制作區(qū)，可同時(shí)容納20個(gè)優(yōu)秀的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐。通過3年來建設(shè)和優(yōu)化營(yíng)運(yùn)，取得了驕人的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)成績(jī)，積極組織學(xué)生參加校級(jí)、省級(jí)、國(guó)家級(jí)3D打印創(chuàng)意競(jìng)賽、機(jī)器人大賽等賽事，僅2017年獲國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，二等獎(jiǎng)8項(xiàng)。獲校級(jí)以上教育教學(xué)成果獎(jiǎng)3項(xiàng)，其中1項(xiàng)獲得省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，1項(xiàng)獲校教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。吸引了清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交大等高校同行參觀交流，承辦了全國(guó)第三屆創(chuàng)客教育基地聯(lián)盟連云港高峰論壇暨2017年連云港大會(huì)，100余家高校、20多家企業(yè)的230多位代表參會(huì)交流。

六、考核方式教學(xué)改革與實(shí)踐

文科生經(jīng)過2周的工程訓(xùn)練，其成績(jī)又如何給出呢？初期是照搬理工科考核方式，其效果并不理想，后來隨著以上教學(xué)模式的改變，考核方式也隨著改變。學(xué)生的成績(jī)有以下幾部分構(gòu)成：工程認(rèn)知模塊占15%，主要考察出勤情況、文明實(shí)習(xí);多學(xué)時(shí)訓(xùn)練項(xiàng)目模塊占40%，重點(diǎn)考核操作訓(xùn)練（含各工種出勤情況、安全操作、文明生產(chǎn)、操作技能、工件作品考核等）;3個(gè)少學(xué)時(shí)訓(xùn)練項(xiàng)目合起來占30%，每個(gè)占10%，主要考察工種出勤情況、安全操作、文明生產(chǎn)、操作技能等;實(shí)習(xí)報(bào)告占15%，重點(diǎn)寫多學(xué)時(shí)訓(xùn)練項(xiàng)目報(bào)告。課程考核實(shí)行一票否決，即：構(gòu)成總成績(jī)的任一單項(xiàng)（共6項(xiàng)）不及格，則工程訓(xùn)練課程成績(jī)即為不及格。非機(jī)械理工類大學(xué)生工程訓(xùn)練考核方式，也慢慢地被文科大學(xué)生工程訓(xùn)練考核方式取代。機(jī)械類第一次工程訓(xùn)練考核方式，還是保持傳統(tǒng)考核方式，每個(gè)項(xiàng)目都要寫實(shí)習(xí)報(bào)告，最后還要理論機(jī)考，變化最大的是第二次“以賽代訓(xùn)”實(shí)習(xí)，成績(jī)考核主要看比賽成績(jī)。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的考核，學(xué)校有許多鼓勵(lì)政策，與學(xué)分等掛鉤，已不在本中心考核范圍。

七、結(jié)束語

文科類、非機(jī)械理工類大學(xué)生工程訓(xùn)練通過以上工程認(rèn)知模塊訓(xùn)練、多學(xué)時(shí)項(xiàng)目模塊訓(xùn)練、少學(xué)時(shí)項(xiàng)目模塊訓(xùn)練以及考核方式教學(xué)改革，經(jīng)過三年來的實(shí)踐證明：一是學(xué)生選課、上課的積極性得到極大提升，擔(dān)心選課遲了，選不上自己心儀的訓(xùn)練模塊。二是學(xué)生通過多學(xué)時(shí)項(xiàng)目訓(xùn)練，制作出心儀的作品，尤其文科生，甚至連自己都不敢相信，一個(gè)文科生能根據(jù)圖紙編程、開動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工出一個(gè)工藝品;能操縱數(shù)控3D打印機(jī)、打印坦克模型;通過焊接電路板、組裝電器零部件、能裝配收音機(jī)并能發(fā)出美妙的音樂，非常有成就感！甚至有的文科生，從此改變了人生方向。三是學(xué)生過多學(xué)時(shí)及少學(xué)時(shí)項(xiàng)目組合搭配訓(xùn)練，增強(qiáng)工程素質(zhì)，開闊了工程視野，提高了自己動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力。機(jī)械類學(xué)生“以賽代訓(xùn)”以及優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)改革，極大提高了學(xué)生工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)、制造、分析等綜合能力。實(shí)現(xiàn)了工程訓(xùn)練由“以教師為主”向“以學(xué)生為主”的轉(zhuǎn)變，學(xué)生由“被動(dòng)訓(xùn)練”向“主動(dòng)訓(xùn)練”的轉(zhuǎn)變。

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基金項(xiàng)目：江蘇海洋大學(xué)重中之重教改基金項(xiàng)目“大工程觀背景下大學(xué)生工程訓(xùn)練多層次模塊化教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐”（編號(hào)：XJG2017-1-16）

作者簡(jiǎn)介：王其兵（1968-），男，漢族，江蘇連云港人，高工，副教授，教學(xué)部主任，研究方向：工程實(shí)踐教學(xué)、材料成型技術(shù)及裝備以及CAD/CAE/CAM應(yīng)用研究。