工程實例教學法在專業課教學中的應用探討

摘要：在專業課教學中采用實例教學法可以收到較好的效果。以教師自身參與過的工程或課題為主線，貫穿整個教學過程，讓學生自主提出工程實例的解決方案，教師講授基本知識點，并為學生提供咨詢，引導學生完成工程實例的解決方案，實現教與學的互動，可以有效提高學生的參與興趣，激發學生的求知欲，鍛煉學生的自主探索能力，培養學生的創造力和團隊合作能力。

關鍵詞：工程實例教學法；工程教育；專業課教學

一、引言

2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會，聯合有關部門和行業協（學）會共同實施“卓越工程師教育培養計劃”。這項計劃的目標是面向工業界、面向世界、面向未來，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的各類工程技術人才，并通過實施這一計劃促進中國工程教育的改革和創新，全面提高工程教育人才培養質量，努力建設中國特色現代高等工程教育體系。

要培養出創新能力強、能夠適應經濟社會發展需要的各類工程技術人才，就需要解決目前高等工程教育中存在的實踐性和創新性不足的問題，這勢必需要對傳統工程類學科的教學方式進行改革。筆者多年來一直從事材料成型與控制工程專業的教學，并作了一些初步的探索。

材料成型與控制工程專業是由專業目錄調整前的鑄造、鍛壓、焊接和熱處理等四個專業合并而成的，專業課多，但由于受總學時限制，每門專業課的學時數卻較少，僅有32~48個課時。如果按照參考教材編排的內容講授，不但整個教材內容無法全部講授完，而且對核心內容也無法進行詳盡的講解，這就造成學生難以對所學知識進行綜合應用，更難以將所學知識應用于解決實際工程問題。因此，對于專業課教學，要著重于實踐性，讓學生掌握解決實際工程問題的思路和方法，初步培養起學生的工程師素養。

鑒于此，我們嘗試在教學中融入工程實例，讓學生帶著問題來聽課，讓學生在學習專業課知識點的同時考慮如何運用所學知識來解決實際問題，這樣既能加深學生對專業課知識的理解，又能培養學生初步的工程師素養，與教育部提出的培養“卓越工程師教育培養計劃”的戰略目標相契合。

二、工程實例教學法簡介

1．工程實例教學法的概念

在工程實例教學法中，在講授專業課前，教師就給學生布置工程實例，要求學生在整個課程學習結束后給出這個工程實例的解決方案，也就是把工程實例貫穿整個教學過程的始終，讓學生帶著問題學習，主動思考，調動學生的積極性，激發學生的創造性，實現教師與學生的互動。

整個教學過程以學生為主體，讓學生融入教學過程，學生不是簡單地聽課，而是成為教學過程本身的有機體。教師主導整個教學過程，傳授基本知識，精心選擇工程實例，啟發學生思考問題，組織學生討論，定期檢查進度，解答學生在提出解決方案過程中的疑問，協助和引導學生完成工程實例的解決方案。

2．工程實例教學法的特點

（1）工程實例是貫穿整個教學過程的主線

教學中采用的工程實例一般來自于教師課題組已經完成或正在進行的課題，講授這門課程的教師要對這個工程實例的要點和難點以及一些細節的地方有準確的把握。工程實例一定要體現“實”，也就是要采用教師已完成的或正在進行的真實課題，而不是采用虛擬的項目。另外，所選的實例要有工程應用背景，能夠引起學生的好奇心，激發學生參與的熱情，最終完成后要讓學生有成就感。

（2）學生是整個教學過程的主體

工程實例的解決方案由學生提出，學生結合解決工程案例所需的知識點，主動查閱資料，積極提問，自主設計，展開討論，在教師構建的情境中進行創造性學習和設計。因此，學生不是被動地聽教師講授，而是成為知識的主動獲取者和探索者。

（3）教師在整個教學過程中起引導作用

在整個教學過程中，教師的職責是傳授基本知識，設計工程實例，設計預訂目標，激發學生的好奇心，引導學生思考，組織學生展開討論和研究，鼓勵學生提出非傳統解決方案，為學生掌握知識構建情境，實現教與學的互動。

（4）不是完全放手讓學生去完成

在工程實例教學法中，教師并不是把工程實例布置下去后就完全放手讓學生在課堂上完成，而是仍需在課堂上進行一定的講解，對工程實例進度進行檢查，組織學生討論，啟發學生思考，對學生的方案進行質疑并提供咨詢，引導學生完成工程實例。

（5）工程實例教學法與項目教學法的聯系和區別

項目教學法起源于德國，是教師將需要解決的問題或需要完成的任務以項目的形式交給學生，學生在教師指導下以小組工作的方式自己按照實際工作的程序制訂和實施計劃，通過協作完成整個項目的一種以行為為導向的教學方法。在項目教學法中，整個教學完全以項目為中心，教師布置項目后，學生完全利用課堂時間來進行項目設計，通過項目中需要用到的知識點來掌握知識。

本文提出的工程實例教學法，是以工程實例為主線，教師在開課前把工程實例布置給學生，讓學生提前熟悉這個工程實例的背景，把握解決這個工程實例的思路，了解解決這個工程實例所需要用到的知識點。這些主要讓學生利用課余時間來完成，而教師仍需要利用約三分之二的課堂時間來對教材的基本知識點進行講解，剩余三分之一的課堂時間用于對工程實例進度進行檢查、討論、質疑和咨詢，因此這是一種課堂教學與項目教學相結合的方法。由于提前把要完成的工程實例提供給學生，并把應用背景及可能要用到的知識點向學生進行講解，讓學生帶著問題來聽課，因此學生在聽課中碰到在解決工程實例時需要用到的敏感知識點時就會特別留意，從而達到理想的教學效果。

工程實例教學法與項目教學法的另一區別是：工程實例教學法要求布置給學生的工程實例一定是教師親自參與過的工程或課題，而且教師要為學生構建真實的情境。從這一點來說，工程實例教學法對教師的要求更高。而項目教學法不一定是教師親身參與過的工程或課題。教師只有親身參與，才能體會到所布置的工程實例的難點以及一些細節，才能給學生營造身臨其境的環境，激發學生的參與熱情，引起學生的好奇心。

三、工程實例教學法的實施

1．工程實例的精心準備

由于工程實例教學法以工程實例為主線，工程實例是否合適就直接影響到教學效果的好壞。在授課前，教師首先要吃透教材內容，提煉出教學基本知識點，形成教學內容基本脈絡；然后再在這個基礎上精心準備工程實例，工程實例需要用到的知識要基本覆蓋教材中的知識點，而且并不局限于教材中的知識點。教師從自己參與完成或正在進行的工程或課題中選擇實例，準備相關的應用和研究背景、技術發展現狀等內容，并準備現場生產和設備的照片或錄像，準備相關工件圖紙、數模圖，準備需要用到軟件等工具。

2．學生分組

工程案例確定后，教師要對學生進行分組，每5~6名學生組成一個課題組，選出組長和副組長各一名，組長負責整個項目的分工、協調、進度安排等，并組織討論。

3．課前動員，工程實例布置

在開課后的前兩節課，教師把工程實例布置給課題組，每個課題組布置不同的工程實例。教師把所布置的工程實例的來源、應用背景、難點、可能的技術路線、可能會用到的知識點向學生進行介紹，同時輔助已準備好的現場照片和錄像等手段，讓學生有身臨其境的感覺。教師還要把零件圖、材料參數、設備參數等基本數據以及需要用到的軟件等工具提供給學生，讓學生熟悉所布置的工程實例，預知需要用到的工藝路線、設備以及一些基本概念和知識點，對自己的工程實例做到心中有數，目標明確。

4．教師講授提煉出來的基本知識點和教學內容

在把工程實例布置給學生后，教師每周仍需要用大約三分之二的課時來講解基本知識點和相關內容，并告知學生這些知識點在工程實例中如何應用。

5．定期檢查進度，組織學生開展課堂討論

教師每周要用三分之一的課時來檢查進度，組織學生開展討論，解答學生的疑問，對學生提出的解決方案提出質詢，啟發學生思維，引導學生積極思考。全部設計結束后，讓每個組在全班同學面前介紹自己的解決方案，全班進行討論、質詢，進一步優化設計。

6．評價與考評

最終考評采用考試成績和工程實例各占50%權重的方式，工程實例的解決方案不設定答案，最終方案的等級依據技術的先進性和經濟性兩方面來綜合評價，鼓勵學生提出非常規、非傳統的解決方案。

7．工程實例教學法的實施效果

采用工程實例教學法后，學生聽講的專注程度大幅度提高，提問的積極性也不斷提高；在討論環節，學生由于不受已有知識的限制，往往會提出一些非常規的思路和解決方案，對教師本人而言也是受益匪淺的。整個課程結束后，學生基本上掌握了坯料的計算方法、鍛造工藝參數的制定方法、模具結構設計與優化方法、常見鍛造缺陷可能的產生原因以及預防方法，能深刻認識到工藝參數設計要與現場設備參數、工作環境、安全生產技術要求相結合；提出的解決方案不但有技術先進性，而且流程短、成本低。在這個過程中，學生了解了現場技術人員的設計流程、工作方式，加深了對知識點的理解，實現了對所學知識的綜合運用，培養了一定的解決實際工程的能力。

四、結論

工程實例教學法以教師親身參與過的工程或課題為主線，把教師講授基本知識點環節與學生自主提出工程實例解決方案環節相結合，發揮學生在學習過程中的主體作用和教師的引導作用。這種方法不同于傳統的由簡到難、按內容分類的教學方法，能夠使學生成為學習過程的主角，較好地激發學生的學習興趣和求知欲望，培養學生探索未知知識領域的勇氣，鍛煉學生開拓進取的能力，提高學生的創造力，使學生體會到團隊協作的快樂。

參考文獻：

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