基于項(xiàng)目教學(xué)的《金工實(shí)習(xí)》教學(xué)模式研究與實(shí)踐?
——以湖南科技大學(xué)機(jī)械類專業(yè)為例

唐皓, 潘陽, 高國強(qiáng)

(湖南科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 湖南 湘潭,411201)

作為一種以“以實(shí)踐為先導(dǎo)”,“以綜合能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的教學(xué)理念, 項(xiàng)目教學(xué)已越來越受到國內(nèi)許多高校尤其是職業(yè)院校的重視。近10年來, 以“項(xiàng)目教學(xué)”為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)進(jìn)行檢索, 每年論文數(shù)量都超過1 000篇。然而, 盡管許多學(xué)者、教師都是根據(jù)各自研究實(shí)踐或針對不同課程, 從不同的側(cè)面提出了一些值得借鑒的策略、思路以及范式, 但在認(rèn)知上仍“停留在概念和理念的認(rèn)同, 缺乏真正意義上的行動支持”[1]。究其原因, 一是受客觀條件限制。雖然各級領(lǐng)導(dǎo)都非常重視, 但教材及教改涉及的范圍較廣、經(jīng)費(fèi)投入較大、建設(shè)周期較長, 許多接近真實(shí)工作場景等硬件條件, 只能做到簡單虛擬任務(wù)模仿。二是研究氛圍不濃。就教學(xué)模式設(shè)計(jì)而言, 教師仍是主角。近年來各校教師狀況, 尤其是地方高校, 部分老教師開始步入退休, 新教師(國內(nèi)外名校博士)又缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 新老教師理念溝通、融合不夠, 結(jié)果是“一開始興致盎然, 不久就偃旗息鼓”[2]。三是能力要求提高。項(xiàng)目教學(xué)突出的是“以實(shí)踐為先導(dǎo)”, 幕后對教師有更高要求, 如行業(yè)收展把控、項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目活動引導(dǎo)以及實(shí)施效果評價(jià)等, 無形之中給教師帶來新的壓力[3]。四是尚未形成共識。普遍認(rèn)為“項(xiàng)目教學(xué)”更適宜于職業(yè)院校和“工匠”培養(yǎng), 事實(shí)上, 項(xiàng)目教學(xué)作為一種“教育理念”, 適宜于以職業(yè)能力為目標(biāo)、以職業(yè)情境為前提的所有學(xué)習(xí)行動過程, 故普通高校尤其是以復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的地方高校也應(yīng)積極參與。

當(dāng)前, 隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 國內(nèi)疫情防控以及國外圍堵壓力凸顯,“科技自立自強(qiáng)”(即人才強(qiáng)和科技強(qiáng)才能產(chǎn)業(yè)強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)強(qiáng)和國家強(qiáng))已成為國家發(fā)展大局的根本支撐[4]。如何適應(yīng)形勢, 主動對接社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級, 滿足企業(yè)日益增長的人才需求, 是地方高校必須面對的新的課題。

1 “項(xiàng)目教學(xué)”與《金工實(shí)習(xí)》

“項(xiàng)目教學(xué)”最初源于歐洲的工讀教育。20 世紀(jì)中后期, 隨著生產(chǎn)力發(fā)展和社會進(jìn)步, 以工業(yè)社會和信息社會為特征, 大眾化教育和職業(yè)需求為背景的教育方式“項(xiàng)目教學(xué)”理念應(yīng)運(yùn)而生。“項(xiàng)目教學(xué)”認(rèn)為“教學(xué)就是要創(chuàng)設(shè)或者利用各種情境, 幫助學(xué)生利用先前的知識與己有的經(jīng)驗(yàn), 在現(xiàn)實(shí)情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)與認(rèn)知。學(xué)生是知識意義的主動建構(gòu)者, 而不是外部信息的被動接受者; 教師是學(xué)生主動建構(gòu)知識時(shí)的指導(dǎo)者, 而不是理論知識的灌輸者”[5-6]。區(qū)別于“以理論為先導(dǎo)”、“以知識體系構(gòu)建為目標(biāo)”的研究型人才的培養(yǎng)模式,“項(xiàng)目教學(xué)”強(qiáng)調(diào)的是“以學(xué)生為主體, 以職業(yè)需要為內(nèi)容”,“以理論與實(shí)踐相結(jié)合”的培養(yǎng)模式, 從而加速復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)進(jìn)程[7-8]。此外,“項(xiàng)目教學(xué)”可大可小, 武漢大學(xué)原校長、中國工程院院士劉經(jīng)南教授指出, 項(xiàng)目教學(xué)“低年級的時(shí)候可以把項(xiàng)目設(shè)計(jì)簡單一點(diǎn), 小一點(diǎn); 到高年級的時(shí)候可以把項(xiàng)目設(shè)計(jì)大一點(diǎn), 復(fù)雜一點(diǎn)”, 關(guān)鍵在于要“以項(xiàng)目倒逼學(xué)生去認(rèn)識工程問題”, 促進(jìn)學(xué)生“培養(yǎng)問題意識和工程能力”。

《金工實(shí)習(xí)》就是一門以學(xué)生為主體, 以實(shí)際操作為教學(xué)方式, 以幫助學(xué)生建構(gòu)“工程意識”和提升“實(shí)踐能力”為目標(biāo)的工程應(yīng)用類課程。由于課程內(nèi)容涉及面非常廣, 如金屬及非金屬、手動加工和機(jī)械加工、常規(guī)工藝、特殊工藝等, 國內(nèi)許多高校多采用“單元模塊”式教學(xué)。通常, 內(nèi)容模塊分“理論課”和“實(shí)踐環(huán)節(jié)”?！袄碚撜n”模塊有“工程材料及改性技術(shù)”、“材料成型技術(shù)”、“切割加工技術(shù)”、“拆卸與裝配技術(shù)”及“數(shù)控機(jī)床失效”等[9]?！皩?shí)踐環(huán)節(jié)”模塊有“機(jī)械加工”、“手動加工”、“數(shù)控加工”以及“特殊加工”等。將“理論課”模塊與“實(shí)踐環(huán)節(jié)”模塊進(jìn)行組合, 便可實(shí)施各單元的教學(xué)內(nèi)容。這種“單元模塊式”教學(xué)具有便于整合資源、便于組織教學(xué)、便于評價(jià)考核等優(yōu)點(diǎn)。由此課題組認(rèn)為, 以“項(xiàng)目教學(xué)”理念為先導(dǎo),以建構(gòu)“工程意識”和提升“實(shí)踐能力”的“單元模塊”為內(nèi)容, 依照“資訊—計(jì)劃—決策—實(shí)施—檢查—評價(jià)”項(xiàng)目教學(xué)的行動模式實(shí)施課程教學(xué), 無疑將促進(jìn)《金工實(shí)習(xí)》課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

2 我?！督鸸?shí)習(xí)》教學(xué)現(xiàn)狀

湖南科技大學(xué)為省屬普通型高校, 現(xiàn)有98 個(gè)本科專業(yè), 覆蓋11 個(gè)學(xué)科門類, 學(xué)生人數(shù)近4 萬。由于70%以上的專業(yè)隸屬于復(fù)合應(yīng)用型專業(yè), 按照教學(xué)大綱要求, 其“工程意識”和“實(shí)踐能力”的提升多是通過《金工實(shí)習(xí)》課程來完成。目前, 我?！督鸸?shí)習(xí)》由機(jī)電工程學(xué)院承擔(dān), 機(jī)械類專業(yè)采用的是“1+1”模式, 即大二第一學(xué)期初的“理論+實(shí)踐”(50+96 學(xué)時(shí),3 周)加上大四第一學(xué)期初的“創(chuàng)新實(shí)踐”(2 周)。

第一個(gè)“1”的主要目的是幫助學(xué)生建構(gòu)“工程意識”[10], 即通過理論、實(shí)踐教學(xué)及獨(dú)立操作, 讓他們獲得必要的機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)知識, 掌握一定的機(jī)械制造操作基本技能, 初步建構(gòu)“實(shí)踐意識”、“質(zhì)量意識”、“成本意識”、“團(tuán)隊(duì)意識”、“安全意識”和“環(huán)保意識”, 為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)和“創(chuàng)新實(shí)踐”奠定基礎(chǔ)。該環(huán)節(jié)為考查, 指導(dǎo)教師按實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目質(zhì)量打分, 其中實(shí)訓(xùn)操作占60%, 理論學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)報(bào)告占20%, 考勤情況及勞動紀(jì)律占20%, 考核結(jié)果分為優(yōu)、良、中、及格和不及格5 個(gè)等級。

第二個(gè)“1”為“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié), 此時(shí)學(xué)生已具備一定機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ), 掌握了機(jī)械加工基本技術(shù), 該環(huán)節(jié)的主要目的是引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際開展“創(chuàng)新活動”, 全方位培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)能力、成本控制能力和設(shè)備操作能力。在該環(huán)節(jié), 學(xué)生是主體,3-5 人1 組, 自立項(xiàng)目, 自行設(shè)計(jì)、選材和確定加工工藝, 獨(dú)立裝配,直至完成“作品”。教師的任務(wù)主要是組織、引導(dǎo)、審核和督促。“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)為時(shí)2 周, 考核由教師根據(jù)“作品”方案(25%)、圖紙繪制(30%)、加工裝配(30%)以及平時(shí)表現(xiàn)(15%)綜合評定, 考核結(jié)果分為優(yōu)、良、中、及格和不及格5 個(gè)等級。圖1 為近幾年來部分學(xué)生“創(chuàng)新實(shí)踐”作品。

圖1 部分學(xué)生“創(chuàng)新實(shí)踐”作品

3 存在的主要問題

盡管機(jī)械類《金工實(shí)習(xí)》課程“1+1”模式可以讓學(xué)生得到系統(tǒng)培訓(xùn)、規(guī)范操作和能力提升, 但是通過對學(xué)生現(xiàn)場調(diào)查了解發(fā)現(xiàn), 其“實(shí)訓(xùn)”效果仍存在如下問題。

3.1 《金工實(shí)習(xí)》質(zhì)量有所下滑

近20 年來, 湖南科技大學(xué)在上級相關(guān)部門大力支持下, 通過全校教職員工共同努力, 學(xué)校的各項(xiàng)事業(yè)尤其是科研水平取得了長足發(fā)展, 現(xiàn)歸類于省屬一流, 定位于教學(xué)研究型大學(xué)。也正因?yàn)閷W(xué)校全方位發(fā)展需要, 基礎(chǔ)課及專業(yè)基礎(chǔ)課教育教學(xué)改革力度減緩。加之部分教學(xué)骨干逐步進(jìn)入退休年齡, 新生代教師(國內(nèi)外名校博士)相對缺乏現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn), 使得《金工實(shí)習(xí)》課程教師(尤其是實(shí)訓(xùn)教師)捉襟見肘, 投入的精力略顯不足。隨著社會需求的調(diào)整, 畢業(yè)生的就業(yè)壓力進(jìn)一步增加, 安排在大四的“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)與他們“找工作”時(shí)間發(fā)生重疊, 使他們難于全身心投入《金工實(shí)習(xí)》課程學(xué)習(xí), 致使課程教學(xué)質(zhì)量開始出現(xiàn)滑坡。

3.2 “工程意識”構(gòu)建有待加強(qiáng)

為考察《金工實(shí)習(xí)》“1”環(huán)節(jié)成效, 課題組面向?qū)W生進(jìn)行了問卷調(diào)查。主要觀測點(diǎn)有:(1) 理論課環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)興趣程度調(diào)查;(2) 實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)興趣程度調(diào)查;(3) 互動性與教學(xué)效果對比調(diào)查;(4) 教學(xué)條件滿意度調(diào)查。通過對部分剛完成“1”環(huán)節(jié)學(xué)生的問卷調(diào)查、分析(7 個(gè)班, 有效樣本201 份), 結(jié)果發(fā)現(xiàn),8門“理論課”(《3D 打印》、《切削加工》、《常用金屬、非金屬材料加工》、《數(shù)控技術(shù)》、《毛坯選擇及經(jīng)濟(jì)分析》、《材料成型工藝》、《工程材料》、《加工方法選擇及經(jīng)濟(jì)分析》)“興趣度”平均為59.02%;5 個(gè)“實(shí)踐環(huán)節(jié)”(切削加工、數(shù)控加工、鉗工、毛坯鑄造+焊接、快速成型+激光內(nèi)雕+熱處理)“興趣度”平均為66.57%; 與學(xué)生互動“響應(yīng)度”平均為53.64%; 實(shí)訓(xùn)效果“滿意度”平均為59.21%。由此可見,“工程意識”建構(gòu)有待加強(qiáng)。

3.3 “創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)不夠規(guī)范

將近幾年學(xué)生“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)的作品進(jìn)行分析, 其內(nèi)容大致分為3 類: 工程機(jī)械類(約60%)、趣味裝置類(約30%)和參賽作品類(約10%), 見圖1。工程機(jī)械類包括挖掘機(jī)機(jī)械臂、連桿凸輪機(jī)構(gòu)、定位傾倒機(jī)構(gòu)等; 趣味裝置類包括摩天輪模型、旋轉(zhuǎn)木馬模型、飛機(jī)模型等; 參賽作品類包括重力升降裝置、無碳小車、自行車停取裝置等。雖然這些“創(chuàng)新實(shí)踐”作品在一定程度上提升了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、成本控制能力和設(shè)備操作能力, 但反映出的“工程機(jī)械類”和“趣味裝置類”作品占比性較大、隨意性較強(qiáng)以及可重復(fù)性不夠等問題也非常突出，無法適應(yīng)現(xiàn)場對技術(shù)日益變化的需求; 盡管部分“參賽作品類”作品拉近了學(xué)生與教師、學(xué)生與社會的距離, 學(xué)生也得到了充分鍛煉, 但縱觀所有“創(chuàng)新實(shí)踐”作品, 實(shí)訓(xùn)過程明顯不夠規(guī)范, 與“將成熟的理論、工藝與技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐”的《金工實(shí)習(xí)》目標(biāo)尚存差距。

4 對策與嘗試

為幫助學(xué)生有效建構(gòu)“工程意識”, 課題組嘗試了在第一個(gè)“1”環(huán)節(jié)之前(大一寒假), 適時(shí)增加了一個(gè)“自立項(xiàng)目”環(huán)節(jié)。具體做法: 依據(jù)項(xiàng)目教學(xué)法的“資訊—計(jì)劃—決策—實(shí)施—檢查—評價(jià)”行動模式,有計(jì)劃、抓時(shí)機(jī)、重效果, 鼓勵學(xué)生“自立項(xiàng)目”。課題組所指的“自立項(xiàng)目”具有以下特點(diǎn):(1) 與日常生活、學(xué)習(xí)和娛樂相關(guān)。如“廁所手動沖水閥”和“全自動雨傘”、“感控臺燈”和“光電鼠標(biāo)”、“跑步機(jī)”和“原聲吉他”等, 目的是激發(fā)學(xué)生對“項(xiàng)目”的興趣。(2) 有鮮明的項(xiàng)目特征。雖然“自立項(xiàng)目”大小、繁簡沒有要求, 但內(nèi)容、格式必須規(guī)范、完整。即有名稱、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、原理和功能, 有參照范本撰寫的報(bào)告。目的是讓學(xué)生對“項(xiàng)目”流程全面了解。(3) 教師需對報(bào)告認(rèn)真點(diǎn)評。點(diǎn)評內(nèi)容包括觀察問題是否細(xì)致、結(jié)構(gòu)原理是否清晰、撰寫報(bào)告是否規(guī)范等。目的是讓學(xué)生看到自身不足, 帶著“問題”進(jìn)入《金工實(shí)習(xí)》課程學(xué)習(xí)。為考察“自立項(xiàng)目”環(huán)節(jié)效果, 課題組經(jīng)調(diào)研和討論, 選擇了一個(gè)自然班(機(jī)設(shè)專業(yè)共31 人)進(jìn)行了“自立項(xiàng)目”試點(diǎn), 將“自立項(xiàng)目”組與“正常進(jìn)行”組(機(jī)設(shè)、車輛和機(jī)電專業(yè)7 個(gè)班共211 人)進(jìn)行問卷調(diào)查和結(jié)果對比分析, 發(fā)現(xiàn)“自立項(xiàng)目”組相關(guān)數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于“正常進(jìn)行”組, 如8 門“理論課”的“興趣度”平均為62.09%;5 個(gè)“實(shí)踐環(huán)節(jié)”的“興趣度”平均為79.31%; 與學(xué)生互動“響應(yīng)度”平均為56.45%;實(shí)訓(xùn)效果“滿意度”平均為64.51%。說明適時(shí)介入“自立項(xiàng)目”有助于學(xué)生“工程意識”的構(gòu)建。

為有效避免“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)的作品隨意性較強(qiáng)、可重復(fù)性不夠以及缺乏系統(tǒng)規(guī)范等問題, 課題組經(jīng)廣泛調(diào)研和認(rèn)真討論, 認(rèn)為建立《金工實(shí)習(xí)》課程“項(xiàng)目庫”是解決問題的有效途徑之一。以下是課題組的具體做法。

(1) 基本原則: ①成熟性。入庫項(xiàng)目應(yīng)體現(xiàn)成熟的制造方法和工藝技術(shù); ②時(shí)效性。入庫項(xiàng)目能和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)升級接軌, 項(xiàng)目過時(shí), 應(yīng)該移出; ③可操作性。項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)方便組織和操作、方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及方便教師指導(dǎo)和監(jiān)督。

(2) 項(xiàng)目類別: 入庫項(xiàng)目確定為3類: 科研成果類(A)、基本技能類(B)和專項(xiàng)競賽類(C)。

(3) 項(xiàng)目特征: 以學(xué)生為主體、與專業(yè)相銜接, 滿足學(xué)生的職業(yè)需求。為彰顯項(xiàng)目教學(xué)的優(yōu)勢, 依照“資訊—計(jì)劃—決策—實(shí)施—檢查—評價(jià)”行動模式來組織教學(xué)。防止將知識“碎片化”、過程“理想化”、概念“抽象化”和教師“保姆化”。

(4) 模塊化管理: 考慮到校內(nèi)教學(xué)資源和實(shí)訓(xùn)條件限制, 將“理論課”、“實(shí)踐環(huán)節(jié)”以及“線上課堂”模塊化, 針對不同的“項(xiàng)目”需求重新搭建。

實(shí)例: 表1為不同類別“項(xiàng)目庫”項(xiàng)目“實(shí)踐環(huán)節(jié)”組合, 本文以物理量精密測量為例。

表1 不同類別“項(xiàng)目庫”的“實(shí)踐環(huán)節(jié)”

所謂測量本質(zhì)上就是對非量化實(shí)物進(jìn)行量化的過程。在機(jī)械領(lǐng)域, 所有非量化實(shí)物都有標(biāo)準(zhǔn)(國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)), 測量的任務(wù)就是將實(shí)物量化值與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較, 從而判斷該實(shí)物是否滿足使用要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 高、精、尖產(chǎn)品(實(shí)物)層出不窮, 精密測量也應(yīng)運(yùn)而生, 涉及的內(nèi)容不僅是傳統(tǒng)的行業(yè), 還有量子精密測量以及慧網(wǎng)絡(luò)信息云存儲安全等級測量等[11]。然而, 無論是普通測量還是精密測量, 其內(nèi)容都離不開加工方法和測量方式, 離不開誤差源和精度要求。因此, 了解并熟悉機(jī)械加工和工藝、誤差產(chǎn)生和測定標(biāo)準(zhǔn), 對畢業(yè)生適應(yīng)今后的職業(yè)需求意義重大。

物理量精密測量的知識主要包括:(1) 尺寸誤差(尺寸精度與尺寸公差)、形狀誤差(形狀精度與形狀公差)、位置誤差(位置精度與位置公差);(2) 表面質(zhì)量(表面粗糙度、加工硬度和殘余應(yīng)力);(3) 常用量具的使用;(4) 先進(jìn)的加工方法和制造技術(shù)。

為此, 課題組制定了如下方案: 理論課除了面授還輔以線上學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí),“實(shí)踐環(huán)節(jié)”主要工種為數(shù)控加工、精磨加工和量具使用; 輔助工種為切削加工、激光加工和鉗工; 見習(xí)工種為表面加工、鑄造加工和熱處理。通過上述環(huán)節(jié)回爐操練, 學(xué)生得到了進(jìn)一步的鍛煉和強(qiáng)化, 能力得到明顯的提升。通過實(shí)際檢驗(yàn), 成效顯著[12]。說明《金工實(shí)習(xí)》的“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)引入“精密測量”項(xiàng)目, 有利于學(xué)生綜合能力的提升。

5 結(jié)語

作為培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才的地方普通高校,《金工實(shí)習(xí)》課程的教研教改永遠(yuǎn)在路上。本文基于“項(xiàng)目教學(xué)”理念, 結(jié)合目前機(jī)械類專業(yè)《金工實(shí)習(xí)》的培養(yǎng)模式, 就學(xué)生的“工程意識”建構(gòu)以及“創(chuàng)新實(shí)踐”環(huán)節(jié)存在的問題進(jìn)行了思考。在此基礎(chǔ)上, 圍繞學(xué)生綜合“能力提升”和主動“適應(yīng)社會”進(jìn)行實(shí)踐探索,雖然取得了一些成效, 但還深感不足。一方面是因?yàn)樽陨淼慕逃碚撍胶蛯I(yè)學(xué)識水平還有待提高;另一方面也是在呼吁同類高校應(yīng)高度重視《金工實(shí)習(xí)》課程教學(xué)模式改革。只有這樣, 才能夠滿足國家對人才的需求。