新工科背景下基礎(chǔ)工程訓(xùn)練混合式教學(xué)實(shí)踐

倪海濤 劉紅盼 楊和山 朱 江

（重慶文理學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 402160）

0 引言

自“新工科”概念提出以來，如何培育出既具有較高理論水平，又具有相當(dāng)實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才是當(dāng)前應(yīng)用型本科培養(yǎng)的重中之重。 相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫切需要的是實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。他們不僅要運(yùn)用所掌握的知識(shí)去解決現(xiàn)有的問題，還要有能力學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)去解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題。 現(xiàn)代工業(yè)對工程師的工程綜合能力提出了較過去更高的素質(zhì)要求，基礎(chǔ)工程訓(xùn)練已成為培養(yǎng)高素質(zhì)工科人才不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 在當(dāng)前新工科發(fā)展背景下， 工科學(xué)生一定要提高自身的工程實(shí)踐素養(yǎng)。 尤其是作為普及基礎(chǔ)工程知識(shí)、引導(dǎo)學(xué)生走向工程職業(yè)的基礎(chǔ)工程訓(xùn)練，該課程建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響到學(xué)生工程素養(yǎng)的啟蒙和提升。 如何科學(xué)有序地進(jìn)行基礎(chǔ)工程訓(xùn)練一直是高等工科院校的重要研究課題。

1 基礎(chǔ)工程訓(xùn)練教學(xué)問題分析

隨著社會(huì)發(fā)展與科技進(jìn)步，工科畢業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能無法滿足實(shí)際工作需要的問題越來越突出。 近年來，從用人單位反饋情況來看，大多數(shù)進(jìn)入生產(chǎn)一線的大學(xué)生在實(shí)踐能力、 創(chuàng)新意識(shí)等方面存在明顯欠缺，無法滿足工作崗位具體要求，需要較長時(shí)間去適應(yīng)和學(xué)習(xí)。 直面問題找根源，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)工程訓(xùn)練確實(shí)存在許多不能適應(yīng)“新工科”要求的地方，難以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)工程知識(shí)的動(dòng)力和熱情。

1.1 學(xué)生理論知識(shí)儲(chǔ)備不足

有些學(xué)生空間想象能力較弱，面對某些“靜止”的工程原理相關(guān)介紹文字和圖片時(shí)，對抽象的工程理論知識(shí)有畏難抵觸情緒。 有些學(xué)生缺乏足夠的課前預(yù)習(xí)，在項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中始終被動(dòng)接受知識(shí)，造成只會(huì)死記硬背當(dāng)前項(xiàng)目的操作要點(diǎn)。 由于知識(shí)的消化缺乏時(shí)間積淀，致使理論知識(shí)不扎實(shí)、不系統(tǒng)，進(jìn)而造成實(shí)際工程應(yīng)用能力、分析解決問題能力較差，遇到突發(fā)情況時(shí)更是驚慌失措，缺乏應(yīng)變能力。

1.2 學(xué)生實(shí)際實(shí)訓(xùn)時(shí)間不夠

一方面，由于課時(shí)限制，實(shí)訓(xùn)場地、設(shè)備數(shù)量有限，學(xué)生人數(shù)較多等因素，導(dǎo)致學(xué)生能夠真正動(dòng)手實(shí)訓(xùn)的時(shí)間相對較少。 另一方面，有些訓(xùn)練內(nèi)容要點(diǎn)較多，示范時(shí)間過長，學(xué)生沒有足夠的時(shí)間去熟練地操作設(shè)備和了解設(shè)備的一些加工工藝，大部分都是照著教師的示范依葫蘆畫瓢， 很少加入自己的想法和創(chuàng)意，學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性沒有被充分發(fā)掘出來。

1.3 學(xué)生課堂角色定位失衡

課堂上以教師為中心進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)包辦代替過多，而忽略了學(xué)生的主體作用。 由于一些原因，教師過于擔(dān)心學(xué)生的安全，不讓學(xué)生使用相關(guān)設(shè)備，導(dǎo)致在有些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的授課過程中僅僅是教師進(jìn)行講授和演示為主，學(xué)生幾乎不動(dòng)手。 還有些教師仍然沿襲“師傅帶徒弟”的模式，訓(xùn)練內(nèi)容還是制造一把小榔頭或焊接萬用表等，各種要求和相關(guān)資料全部由教師統(tǒng)一給出，學(xué)生只是按部就班地完成布置的任務(wù)。

1.4 學(xué)生主觀能動(dòng)性不足

部分學(xué)生本身興趣不大，根本不愿參與到實(shí)訓(xùn)當(dāng)中去，往往是想著把上課時(shí)間混過去就好了，根本不會(huì)去主動(dòng)思考問題，解決問題，更別提遷移創(chuàng)新了。 一些學(xué)生覺得每次基礎(chǔ)工程實(shí)訓(xùn)都是單一的或局部的操作技能訓(xùn)練，對實(shí)訓(xùn)的積極性不高；也有一些學(xué)生勞動(dòng)觀念淡薄，惰性較強(qiáng)，缺乏吃苦耐勞精神，不情愿使用銼刀、手工鋸、電烙鐵等工具進(jìn)行動(dòng)手操作。

2 基于項(xiàng)目導(dǎo)向的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.1 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，提供想要學(xué)習(xí)的“源動(dòng)力”

結(jié)合人才培養(yǎng)方案、課程標(biāo)準(zhǔn)等，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，對課程知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改造與優(yōu)化，進(jìn)一步對課程任務(wù)進(jìn)行模塊化、項(xiàng)目化設(shè)計(jì)。 根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)要求，針對我院近機(jī)類、非機(jī)非電類工科專業(yè)教學(xué)需要，基礎(chǔ)工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)共分上、下兩學(xué)期，每學(xué)期訓(xùn)練歷時(shí)兩周，要求至少完成一項(xiàng)工程產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作。 上學(xué)期側(cè)重材料加工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)，主要教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)械制造中的一般加工方法和現(xiàn)代制造技術(shù)，以零件、產(chǎn)品加工過程為主線，具體分為選材、劃線、下料、傳統(tǒng)加工、特種加工、熱處理、連接與裝配等；下學(xué)期側(cè)重電工電子基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)，主要教學(xué)內(nèi)容包括常用電工儀器儀表、 常用元器件的識(shí)別與選擇、基本電子電路安裝實(shí)訓(xùn)、電工基本操作、常用電氣線路安裝實(shí)訓(xùn)等。 在項(xiàng)目化過程中，基于項(xiàng)目差異化和層次化，按照教學(xué)目標(biāo)的要求，遴選“基礎(chǔ)認(rèn)知型”“驗(yàn)證探究型”“遷移拓展型”等不同層次梯度的工程項(xiàng)目，以適應(yīng)不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的需要。

此外，對于每一個(gè)專業(yè)，在項(xiàng)目化運(yùn)行時(shí)，結(jié)合專業(yè)特色，有意識(shí)逐步植入大量真實(shí)的項(xiàng)目案例，以期全方位培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力和培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。 通過以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體， 打破原有課程體系的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)和模塊安排，將實(shí)踐技能融合于各項(xiàng)目任務(wù)中，讓學(xué)生有“做項(xiàng)目”的感覺。 學(xué)生通過對項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分析，查閱相關(guān)資料，提出設(shè)計(jì)與加工方案，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”。

2.2 優(yōu)化教學(xué)過程，增強(qiáng)愿意學(xué)習(xí)的“牽引力”

適當(dāng)減少課堂面授學(xué)時(shí)，充分相信學(xué)生，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生。 只有教師真正地成為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、牽引者，做到“授人以漁”，才能真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)者。 在實(shí)踐中做的項(xiàng)目無論再小，要包含如同真正的工程項(xiàng)目一樣從立項(xiàng)到產(chǎn)品的全過程，將教學(xué)過程相應(yīng)地分為項(xiàng)目的選定、計(jì)劃、實(shí)施和收尾等階段，并將項(xiàng)目管理方法貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中， 以突出對學(xué)生工程能力的訓(xùn)練及工程素質(zhì)的養(yǎng)成。 混合式課堂教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)按照課前、課中和課后三個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)施過程大致可采用如下模式：

（1）課前線上預(yù)習(xí)。 課前利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)推送預(yù)習(xí)項(xiàng)目訓(xùn)練任務(wù)， 涉及一些較復(fù)雜的工程原理時(shí)，盡量提供動(dòng)畫等視頻資源。 學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的導(dǎo)學(xué)信息，通過教學(xué)視頻和相關(guān)課件進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，將不懂的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注或記錄。 同時(shí)，學(xué)生還需要完成課前作業(yè)，以此來考查學(xué)生對工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況。 在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題可通過平臺(tái)進(jìn)行提問交流，教師根據(jù)學(xué)生的作業(yè)和交流情況，在課堂進(jìn)行針對性的講解。

（2）課中面對面線下訓(xùn)練學(xué)習(xí)。 教師針對學(xué)生在課前預(yù)習(xí)中不懂的知識(shí)點(diǎn)及線下訓(xùn)練錯(cuò)誤較多的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解，如有必要，直接現(xiàn)場展示不當(dāng)操作導(dǎo)致的錯(cuò)誤，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。 鑒于工程實(shí)訓(xùn)的課程特點(diǎn)， 課堂教學(xué)采用教學(xué)做一體化的模式，開展項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)、討論交流、小組互評等活動(dòng)，教師主要負(fù)責(zé)實(shí)操演示、安全巡視、答疑解惑、組織活動(dòng)、問題收集等，要求學(xué)生及時(shí)對作品進(jìn)行過程拍攝或拍照并上傳至平臺(tái)，在豐富教學(xué)資源的同時(shí)，也可讓大家通過親眼所見各種“試錯(cuò)”嘗試而扎實(shí)掌握相關(guān)知識(shí)。

（3）課后線上總結(jié)反思。 結(jié)合項(xiàng)目實(shí)操過程，教師進(jìn)行歸納總結(jié)，上傳一些典型的過程操作視頻，讓學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)踐過程有針對性地進(jìn)行課后反思。 此外，利用實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間，進(jìn)一步引導(dǎo)部分學(xué)有余力的學(xué)生完成一些拓展性任務(wù)，強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2.3 改革教學(xué)方法，提升熱愛學(xué)習(xí)的“驅(qū)動(dòng)力”

在工程教育背景下，工程師“角色驅(qū)動(dòng)”能很好激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)手能力。 在完成規(guī)定動(dòng)作的基礎(chǔ)上， 提倡和鼓勵(lì)學(xué)生組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展自選動(dòng)作。而且， 允許學(xué)生將兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行通盤考慮，在上學(xué)期設(shè)計(jì)作品模型的時(shí)候，可以兼顧考慮下學(xué)期的電子電路方面，例如，某些構(gòu)件加裝LED 燈、電動(dòng)裝置模塊等。 在項(xiàng)目運(yùn)行過程中，引導(dǎo)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并允許隨時(shí)可調(diào)整方案。 例如，在環(huán)境工程專業(yè)的材料加工基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)中，有項(xiàng)必選任務(wù)是要求學(xué)生組隊(duì)利用給定的材料設(shè)計(jì)并制作一種沉淀池。 有些學(xué)生剛開始考慮問題不周，只圖省事，初步設(shè)計(jì)并加工出若干塊亞克力矩形板，最后在聯(lián)結(jié)裝配時(shí)，發(fā)現(xiàn)在不允許使用過多膠水時(shí)，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不是太好；經(jīng)過后續(xù)調(diào)整，對矩形板進(jìn)行合理的開槽設(shè)計(jì)， 極大提高了沉淀池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)對古代榫卯結(jié)構(gòu)有了更深的感性認(rèn)識(shí)。

為使學(xué)生產(chǎn)生主觀能動(dòng)性，分層教學(xué)已被證明是行之有效的重要手段之一。 從歷年的工程知識(shí)儲(chǔ)備和動(dòng)手能力摸底情況分析，工科學(xué)生工程能力發(fā)展不平衡不充分的問題是客觀存在的，也是難以回避的話題。 針對課程目標(biāo)，結(jié)合往年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，課程團(tuán)隊(duì)認(rèn)真梳理教學(xué)要點(diǎn)，合理設(shè)置分層教學(xué)，以滿足不同學(xué)生的能力發(fā)展需要。 以“基本電子電路安裝實(shí)訓(xùn)”模塊為例，在教學(xué)過程中，分別提供不同大小型號的音箱、收音機(jī)、萬用表、空調(diào)遙控板等零部件供學(xué)生選擇訓(xùn)練。小型電子產(chǎn)品的集成電路板通常較小， 布局較緊湊，并大量采用體積小的貼片電阻等元器件， 焊點(diǎn)較小，非?？简?yàn)手工焊接基本功和后期故障排除能力，適合動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生操作； 而大型電子產(chǎn)品相對簡單，焊點(diǎn)較大，比較適合動(dòng)手能力相對較差的學(xué)生操作，一定程度上也能保護(hù)這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.4 完善考核評價(jià)，凝聚快樂學(xué)習(xí)的“向心力”

在進(jìn)行項(xiàng)目考核時(shí)，全面兼顧課前預(yù)習(xí)、課堂訓(xùn)練和課后總結(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)，并充分使用平臺(tái)自評、教師評價(jià)、學(xué)生評價(jià)、組內(nèi)組間評價(jià)等多元評價(jià)方式。 在具體評價(jià)過程中，一方面依據(jù)前期確定的指標(biāo)對所完成的項(xiàng)目作品進(jìn)行評價(jià)，另一方面依據(jù)過程性材料和自評互評表對整個(gè)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價(jià)。 充分發(fā)揚(yáng)民主評價(jià)，允許學(xué)生闡述自己作品的亮點(diǎn)或在訓(xùn)練過程中的所思所獲，大到作品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，小到邊角、棱角的快速處理均可。 通過構(gòu)建多元評價(jià)體系，力求尋找各項(xiàng)目組每位學(xué)生的閃光點(diǎn)或過人之處，促進(jìn)學(xué)生自主快樂學(xué)習(xí)。

此外，對于自選項(xiàng)目，借鑒跳水比賽評分規(guī)則，充分考慮工程項(xiàng)目作品的設(shè)計(jì)與加工難易程度，分別設(shè)置不同加權(quán)系數(shù)，對學(xué)生的項(xiàng)目作品加工與安裝基本技能進(jìn)行綜合評價(jià)。 例如，在某個(gè)項(xiàng)目評價(jià)中，多個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用PVC 塑料板分別制作出方形沉淀池與圓柱形沉淀池。 從加工工藝來看，圓柱形手工制作要比矩形制作要復(fù)雜得多，即使圓柱形沉淀池做得不是很完美，其最后得分也可能與完成質(zhì)量較高的方形沉淀池相當(dāng)。 而同樣是方形沉淀池，溝槽式連接比端面直接連接要復(fù)雜一些，選擇前者的話，完成難度系數(shù)相對較高。 從課后調(diào)查問卷和期末評教結(jié)果來看，學(xué)生非常認(rèn)可這種模式，對工程基本知識(shí)的理解和基本技能的實(shí)踐均有很強(qiáng)的自我成效感。

3 結(jié)語

實(shí)踐類課程混合式教學(xué)已得到廣泛認(rèn)可，但其優(yōu)勢并非自然而然就能發(fā)揮出來，需要課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的精心設(shè)計(jì)和靈活實(shí)施。 基礎(chǔ)工程訓(xùn)練對提高工科學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、 創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)有重要的意義，探索適合專業(yè)人才培養(yǎng)和學(xué)情的混合式教學(xué)路徑已成為突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)難點(diǎn)的新選擇。 基礎(chǔ)工程訓(xùn)練側(cè)重動(dòng)手實(shí)踐，對理論深度要求相對較低，如果能全面采用混合式教學(xué)模式，實(shí)施起來更能達(dá)到預(yù)期效果，同時(shí)也能極大改善傳統(tǒng)教學(xué)中的一些不足。