新工科背景下多層次、模塊化、開放式金工實(shí)訓(xùn) 教學(xué)改革

張杰　魏安　陳海濱　李伯棠

摘 要：新工科教育改革對高等學(xué)校的工程素質(zhì)教育提出了新要求，而金工實(shí)訓(xùn)作為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要一環(huán)，應(yīng)主動適應(yīng)新工科教育的建設(shè)，改革并創(chuàng)新教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維與工程意識的培養(yǎng)。 本文以廣州航海學(xué)院為例，對金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中存在的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出構(gòu)建多層次、模塊化、開放式的金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，通過教學(xué)理念革新、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)模式改革，提高金工實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)質(zhì)量。 通過提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、養(yǎng)成學(xué)生的工程素質(zhì)，達(dá)到提升學(xué)生能力的目的。

關(guān)鍵詞：新工科 工程素質(zhì) 金工實(shí)訓(xùn) 教學(xué)改革

Multi-level， Modular and Open Metalworking Training Teaching Reform under the Background of New Engineering

Zhang Jie，Wei An，Chen Haibin，Li Botang

Abstract：The new engineering education reform puts forward new requirements for the engineering quality education of colleges and universities， and metalworking training is an important part of cultivating students’ engineering practice ability. It should actively adapt to the construction of new engineering education， reform and innovate teaching models， and strengthen students’ innovative thinking and the cultivation of engineering awareness. To analyze the current situation in the metalworking training teaching process， the article proposes to build a multi-level， modular， and open metalworking training teaching system， through the reform of teaching concepts， the adjustment of teaching content， and the reform of teaching models to improve the teaching quality of metalworking training courses. Through improving students' engineering practice ability， the article perfects students' knowledge structure， and develops students' engineering quality.

Key words：craftsman spirit， applied undergraduate course， gold and practical training， practical research

1 引言

金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)以真實(shí)工業(yè)環(huán)境為背景，以產(chǎn)品全生命周期為主線，以“增強(qiáng)實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生工程意識和創(chuàng)新精神、提高綜合素質(zhì)”為課程教學(xué)目標(biāo)，通過正確操作設(shè)備及產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程，磨礪學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍、認(rèn)真規(guī)范的工作態(tài)度[1]。以工程應(yīng)用為支撐的金工實(shí)訓(xùn)課程提供了重要的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力的平臺。金工實(shí)訓(xùn)課程必須革新教學(xué)方法。合理設(shè)置教學(xué)考核內(nèi)容及考核方法。

為貫徹落實(shí)教育部“新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南”和廣州航海學(xué)院實(shí)施“OBE教學(xué)理念”精神，針對目前廣州航海學(xué)院應(yīng)用人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀，以工程技術(shù)能力培養(yǎng)為根本，以完善實(shí)踐教學(xué)體系和改革實(shí)踐教學(xué)模式為目標(biāo)，通過開展分層次、模塊化、開放式金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，構(gòu)建貫穿金工實(shí)習(xí)全程，由簡單到復(fù)雜，由單一到綜合，逐層提高，能力進(jìn)階的模塊化項(xiàng)目式教學(xué)，提高金工實(shí)訓(xùn)中心開放程度，提升學(xué)生分析及解決問題能力和綜合創(chuàng)新創(chuàng)新素養(yǎng)，使學(xué)生在校期間能夠接受與現(xiàn)代企業(yè)接軌的金工訓(xùn)練，以提高我校人才培養(yǎng)質(zhì)量，更好地為國家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

2 金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

金工實(shí)訓(xùn)以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力為目標(biāo)[2]，但傳統(tǒng)的金工實(shí)訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)由于存在學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)內(nèi)容陳舊和教學(xué)模式單一等問題。以廣州航海學(xué)院為例，分析其現(xiàn)有金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的不足。

2.1 金工實(shí)訓(xùn)前理論知識儲備不足

金工實(shí)訓(xùn)課程由于理念，模式等諸多原因，較少開展專門面向金工實(shí)訓(xùn)的通識理論課。而進(jìn)行金工實(shí)訓(xùn)的學(xué)生大多是較低年級的學(xué)生，機(jī)械制圖、材料、公差等基礎(chǔ)知識相對薄弱，直接進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，大多學(xué)生一知半解，無法滿足理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐證實(shí)理論，從實(shí)踐中再學(xué)習(xí)的初衷。

2.2 教學(xué)模式較為單一化

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，由于課程時間、教學(xué)設(shè)備等原因，較多實(shí)訓(xùn)僅是演示性教學(xué)，學(xué)生走馬觀花，不利于其技能提升及工程意識的培養(yǎng)。參加實(shí)訓(xùn)的學(xué)生普遍存在不愛聽課，也沒有動手操作的積極性，仍未意識到金工實(shí)訓(xùn)的重要性。傳統(tǒng)的金工實(shí)訓(xùn)課程安排為班級授課制，實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)施多由老師主導(dǎo)，實(shí)訓(xùn)的時間、內(nèi)容、進(jìn)度等固定化、形式化，缺乏分層次教學(xué)手段，沒有照顧學(xué)生專業(yè)的差異性，且很少進(jìn)行工種之間的聯(lián)動實(shí)訓(xùn)，不利于因材施教。

2.3 新工科建設(shè)培養(yǎng)人才的創(chuàng)新踐效應(yīng)不足

金工實(shí)訓(xùn)只是偶爾協(xié)助學(xué)校師生加工制作科研項(xiàng)目或?qū)嵺`教學(xué)用品，開放程度較低且被動，無法充分利用教學(xué)資源，學(xué)生也難以利用其進(jìn)行科技創(chuàng)新等活動，不利于激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3 新工科背景下金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

3.1 金工實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置

金工實(shí)訓(xùn)作為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要一環(huán)，應(yīng)主動適應(yīng)新工科教育的建設(shè)，改革并創(chuàng)新教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維與工程意識的培養(yǎng)。為此，金工實(shí)訓(xùn)中心根據(jù)廣州航海學(xué)院目前的設(shè)置專業(yè)，設(shè)計實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容時，考慮專業(yè)之前差異與學(xué)生基礎(chǔ)不一，根據(jù)“OBE教學(xué)理念”精神，打破原有的各實(shí)訓(xùn)工種均等分配課時的實(shí)踐教學(xué)模式，以如圖1所示“分層次、模塊化”項(xiàng)目式教學(xué)培養(yǎng)模式，采用以項(xiàng)目導(dǎo)向，分層次，多模塊交錯融合，進(jìn)階式提升學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力，通過實(shí)訓(xùn)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不同及難度的不同，進(jìn)行因材施教及個性化能力培養(yǎng)。

根據(jù)全?，F(xiàn)有的工科專業(yè)學(xué)科背景及其不同訓(xùn)練需求，將金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)劃分為金工認(rèn)知訓(xùn)練、金工技能訓(xùn)練、金工綜合創(chuàng)新訓(xùn)練、3個層次和對應(yīng)于3個層次的若干個模塊。每個模塊中包含難度不同的若干訓(xùn)練項(xiàng)目，供全校各專業(yè)實(shí)訓(xùn)時使用，也供全校學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和自身發(fā)展的需求進(jìn)行選修。

3.1.1 金工認(rèn)知訓(xùn)練

金工認(rèn)知訓(xùn)練主要面向電氣工程等一周實(shí)訓(xùn)課時的工科專業(yè)，屬于基礎(chǔ)訓(xùn)練內(nèi)容，帶有科普的性質(zhì)，可靈活運(yùn)用多種方法和形式開展，其目的是使學(xué)生在具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中體會機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)技術(shù)，拓展學(xué)生的知識面。現(xiàn)代大學(xué)生與社會接觸少，根本談不上接觸工程實(shí)踐，通過金工認(rèn)知訓(xùn)練幫助學(xué)生建立工程概念，體驗(yàn)工程文化，了解產(chǎn)品的加工工藝和制造方法。根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢和社會對人才的需求，結(jié)合金工實(shí)訓(xùn)中心的工程實(shí)踐教學(xué)條件，確立以先進(jìn)制造技術(shù)見習(xí)、鉗工與創(chuàng)意制作實(shí)訓(xùn)等實(shí)訓(xùn)為實(shí)踐主體，結(jié)合圖片、多媒體等多種形式的金工認(rèn)知訓(xùn)練[3]。金工認(rèn)知實(shí)訓(xùn)通過網(wǎng)上已有慕課精品課程，內(nèi)容涵蓋機(jī)床構(gòu)造、焊接技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等。學(xué)生先根據(jù)慕課內(nèi)容自主學(xué)習(xí)，然后由專業(yè)指導(dǎo)老師講解，學(xué)生再進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練（如制作圓規(guī)等模型），以達(dá)到訓(xùn)練目標(biāo)。通過金工認(rèn)知訓(xùn)練，使學(xué)生了解了工程的規(guī)劃、設(shè)計、組織實(shí)施、運(yùn)行和管理等，強(qiáng)化了工程意識，為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。

3.1.2 金工技能訓(xùn)練

金工技能訓(xùn)練主要面向機(jī)器人工程、能源動力與工程等兩周實(shí)訓(xùn)課時的工科專業(yè)。當(dāng)前大學(xué)生很少接觸工程實(shí)際，缺乏實(shí)踐動手能力，無法滿足社會及企業(yè)對應(yīng)用型、技能型人才的要求。金工技能訓(xùn)練可以強(qiáng)化學(xué)生的動手能力，確立以金工實(shí)訓(xùn)概述、實(shí)訓(xùn)安全教育、常用量具及工具使用、零件成本分析等課程為基礎(chǔ)理論，結(jié)合“慕課”教學(xué)案例視頻、《大國工匠》等多媒體資源，通過傳統(tǒng)的制造技術(shù)（焊、車、銑、刨、磨床、鉗工）等技能訓(xùn)練、結(jié)合現(xiàn)代制造技術(shù)認(rèn)知訓(xùn)練（ 數(shù)控車削、數(shù)控銑削、數(shù)控電火花等）。通過金工技能訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基礎(chǔ)的工具、儀器、設(shè)備等的使用方法以及相關(guān)加工工藝操作的基本技能，通過學(xué)生的動手實(shí)踐、培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度和工作作風(fēng)，提升其工程能力。

3.1.3 金工綜合訓(xùn)練

金工綜合訓(xùn)練主要面向輪機(jī)工程、船舶與海洋工程、機(jī)械工程等三到四周實(shí)訓(xùn)課時的工科專業(yè)。此類專業(yè)多數(shù)為機(jī)械或者近機(jī)械類專業(yè)，社會及企業(yè)對此類專業(yè)畢業(yè)生的解決工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力要求較高。而當(dāng)前本科生較少參與教師科研課題，很難接觸到工程實(shí)際問題，缺乏工程意識、創(chuàng)新意識及科技創(chuàng)新能力。金工綜合訓(xùn)練是在金工技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上建立起來的，其讓學(xué)生在動手訓(xùn)練的前提下，掌握分析問題的能力，并通過實(shí)踐活動來解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。除了開設(shè)金工技能訓(xùn)練項(xiàng)目，根據(jù)不同專業(yè)的課時安排及專業(yè)的差異化，選擇性訓(xùn)練項(xiàng)目主要是CAD/CAM訓(xùn)練、數(shù)控自動編程實(shí)訓(xùn)、3D 打印機(jī)操作與調(diào)試實(shí)訓(xùn)、工程訓(xùn)練綜合能力競賽、畢業(yè)設(shè)計等。金工綜合訓(xùn)練旨在使學(xué)生熟悉特定產(chǎn)品對象分析、設(shè)計、制造與實(shí)際運(yùn)行的完整過程，培養(yǎng)初步的工程綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新精神。

3.2 加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開放，逐步提升指導(dǎo)老師的工程能力

加強(qiáng)金工實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的開放。由于課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時有限，部分學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計性實(shí)踐項(xiàng)目時會遇到一些難以解決的問題。開放實(shí)訓(xùn)室后，學(xué)生可在課余時間進(jìn)一步分析、討論并最終解決這些問題，既提高了學(xué)生的積極主動性，又培養(yǎng)了學(xué)生分析、解決問題的能力。金工實(shí)訓(xùn)中心選任具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)歷的師資隊伍擔(dān)任開放式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)工作，并用“請進(jìn)來”的方式引進(jìn)理論基礎(chǔ)扎實(shí)，工程實(shí)踐能力強(qiáng)和富有責(zé)任心的生產(chǎn)一線工程師擔(dān)任兼職指導(dǎo)老師[4]。同時，為了保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)模式的先進(jìn)性，利用課余時間組織金工實(shí)訓(xùn)老師與校外企業(yè)進(jìn)行深層次的工程交流與探討。

4 結(jié)語

通過開展分層次、模塊化、開放式金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，構(gòu)建貫穿金工實(shí)習(xí)全程，由簡單到復(fù)雜，由單一到綜合，逐層提高，能力進(jìn)階的模塊化項(xiàng)目教學(xué)，提高金工實(shí)訓(xùn)中心開放程度，提升學(xué)生分析及解決問題能力和綜合創(chuàng)新意識，使學(xué)生在校期間能夠接受與現(xiàn)代企業(yè)接軌的金工訓(xùn)練，形成可以推廣的教學(xué)成果與經(jīng)驗(yàn)。

基金項(xiàng)目：廣州航海學(xué)院校級教學(xué)研究與改革項(xiàng)目：新工科背景下多層次、模塊化、開放式金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐;項(xiàng)目編號C2106001264;廣州航海學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心項(xiàng)目：“新工科”背景下基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè);項(xiàng)目編號C2106001250。

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