工程訓練開放式教學模式建設與實踐

崔偉清 李琦 房靜

華北電力大學工程訓練中心 河北保定 071003

1 工程訓練中心概況

華北電力大學工程訓練中心是學校“四模塊”實踐教學體系中校內實踐基地的重要組成部分，是國家級實驗教學示范中心建設單位。中心成立以來，一直以培養和提高學生的工程實踐能力和創新能力為目標，密切結合教學實際，在工程訓練中采用多種形式的開放運行模式，取得良好的成效。

開放式教學是解決參加實訓的學生人數不斷增加而教學資源有限之間的矛盾，擴大學生受益面，提高教學質量和設備利用率的有效手段。學校于2008年施行新的本科教學人才培養方案，其中一個顯著的特點就是加強關于大學生綜合實踐的內容，強調培養學生對所學知識的綜合運用能力、創新能力和工程實踐能力。在08版本科教學人才培養方案中，機械、電力等學科把工程訓練中心開設的數控加工、機電一體化及電工實踐等部分公共選修實踐課程列為必修課程，參加實訓的學生人數、實訓工作量等大大增加。同時，工程訓練中心還承擔面向全校學生開設的公共選修實踐教學任務和勞動部職業技能認證培訓、組織大學生科技創新競賽、機械工程學科科研平臺等任務。在設備、場地等教學資源有限的情況下，如何使更多的大學生能夠參加工程實訓，充分提高設備利用率，更好地適應新版教學大綱的要求，是目前需要研究和解決的一個主要問題。由于教學類型不同以及學生的專業、年級不同，就要有針對性地采取不同形式的開放式教學模式，因此對多種形式的開放式運行模式進行探索是非常必要的。

2 開放式教學項目的特色

為了吸引全校不同專業、年級學生參加到實訓項目中來，開設不同層次的訓練項目，分為系統認知、基礎訓練、系統訓練、職業技能培訓認證4個層次，可覆蓋從大一到大四的理工類學生，充分體現“四年不斷線”教學理念。

在教學實踐中經過反復摸索和論證，開設的實踐課程采用項目教學法，項目教學是師生共同實施一個完整的項目而進行的教學活動。項目可用于特定教學內容，具有一定的應用價值，具有一個輪廓清晰的任務說明；能將某一課題的理論知識和實踐技能結合在一起。項目教學的特點：學生有獨立進行計劃工作的機會，在一定時間范圍內可以自行組織、安排自己的學習行為；有明確而具體的成果展示；學生自己處理在項目中出現的問題；不僅是已有知識、技能的應用，而且要求學生運用已有知識，在一定范圍內學習新的知識技能，解決過去從未遇到過的實際問題；學習結束時，師生共同評價項目成果以及工作和學習的方法。項目教學是目前先進的教學方法之一，非常符合學生認知規律，引入實踐教學中來最為恰當。

結合各種各類大學生創新競賽，通過學生自主參加、自選題目或結合教師科研項目進行各種創新實踐活動，使學生從研究實踐中培養創新意識和創新能力。創新項目訓練包括機器人控制技術基礎項目、全國大學生機械創新設計大賽競賽項目、全國大學生工程訓練綜合能力競賽項目、挑戰杯競賽項目、大學生創新性實驗計劃項目、亞太機器人項目等。項目的層次性和系統性也使得學生能夠循序漸進地從理論知識的進一步深化學習和基本工程能力的訓練到能夠充分發揮自主性和創造性。

3 開放式教學模式的特點

開放式教學模式分為全開放模式與分散開放、分期滾動兩種運行模式。例如，先進設計制造綜合實訓是機械學科各專業大三學生的必修課，采用分散開放、分期滾動模式。當學生進入大三后，將其編成不同的批次分散到兩個學期進行實訓，在規定的實訓周期內向該批次學生全開放。對于全開放形式的項目和課程，則充分利用學生包括節假日在內的課余時間全面開放。兩種開放式教學模式交叉進行，為大學生提供更多的工程實踐機會。開放式實驗教學打破傳統實驗教學以教為主、時間固定、內容固定、對象固定的教學模式，使學生享有較多的自主性，更能滿足不同學生的需要，更有利于學生主動性和創造性的發揮。其內涵包括內容開放、時間開放、對象開放、教學資源開放以及開放式運行的管理模式。

3.1 時間開放

開放式教學就是充分利用學生包括節假日在內的課余時間，擴大學生的受益面。由于教學任務中既包括機械、電力等學科必修的綜合實踐課程，還包括面向全校學生開設的公共選修實踐課程、大學生科技創新競賽和勞動部職業技能認證培訓等，需要根據不同的教學任務和教學對象，采取不同形式的開放運行模式。在具體的教學實踐中采用全開放與分散開放、分期滾動兩種不同的開放模式，兩種開放模式交叉進行。

3.2 內容開放

面向全校不同專業、年級學生，開設不同層次的訓練項目，這些項目均為公共選修實踐課程，學習通過后可獲得相應的學分。開設的訓練項目和有關教材、課件放到中心網頁上，學生可根據自己所學專業和自己的興趣“點菜單”選擇訓練項目，下載教學資料自主學習。

3.3 對象開放

開放對象涵蓋專業與非專業學生，涵蓋其他兄弟院校學生，面向社會，面向企業，提供各種教學培訓。

3.4 教學資源開放

和相關院系密切合作，教學資源向中心教學計劃外的院系師生進一步開放，如學生認知實習、現場教學、課程設計、畢業設計等；為各院系教師的科研活動服務；為各院系教學儀器的設計制作提供平臺和服務。

3.5 開放式運行管理模式

開放運行給教學管理帶來一系列新問題。針對指導教師工作時間與工作量的增加、設備維修工作量的增大、實驗室安全任務加重、教學質量管理難度增大等為題，一方面增大指導教師工作時間的彈性，使之與學生實訓時間對接，緩解占用指導教師節假日等休息時間的問題；另一方面聘用研究生助管協助，并鼓勵本科生積極參與管理。在教學實踐中，逐漸形成以指導教師為主、研究生助管協助，學生參與的管理模式。目前共有6名研究生以助管的形式、8名本科生以勤工助學的形式參與開放基地的管理和運行工作。

4 開放式教學對學生能力的培養

中心在多年來的教學實踐和教學改革研究中，逐步形成“以培養學生工程意識和工程能力，提高學生工程素質和創新能力為目標”的實踐教學理念。在開放式教學過程中，無論是實訓項目建設內容，還是具體的教學過程，都是圍繞這一指導思想進行的。

4.1 學生工程能力的培養

在傳統的專業課程實驗教學中，往往偏重于原理驗證，對學生的實際工程能力培養不足。為了加強學生的工程意識和工程能力培養，在進行實訓項目建設時，特別注重密切結合工程實際。例如，先進制造技術教學實踐基地開設的數控加工實訓包含數控車、數控銑、數控電加工、加工中心、CAD/CAM等實訓模塊，機電技術實訓包含精密測量、快速成型、PLC編程等實訓模塊，所涉及的工程技術均代表了目前先進制造和機電技術領域比較典型的工程技術和發展方向。所用實訓設備與工業現場一致，實訓題庫中的題目也都來自于工業生產實際。

在具體進行實訓時，不但注重對學生動手能力的培養，還要求實訓過程中的每一個環節都與工程實際接軌。如數控加工實訓，學生在題庫選取題目后，首先編制工藝卡片，合理選擇刀具和切削參數、編程，然后在計算機上仿真，最后獨立數控機床進行加工、檢驗。學生在這樣一個非常接近實際生產現場要求的教學環境中進行實訓，可以較好地將所學理論知識與工程實際有機地結合起來進行實際應用，從而有利于培養工程意識和工程能力。

4.2 學生綜合能力和創新能力的培養

實訓的目的不僅是讓學生掌握某項技能，更為重要的是使學生提高綜合運用知識的能力和創新能力。如開設的機電一體化實訓項目，綜合液壓氣動、機電傳動、電工電子、傳感器應用、PLC控制等多門專業課程知識。通過PLC編程、生產線系統調試，學生由理解獨立工作模塊的工作方式開始，到完整的工作單元的運行調試，到機電一體化系統平臺的設計和搭建，他們在循序漸進學習的過程中，既能將所學理論知識有機地融合起來，又能不斷激發自主學習的熱情和創新思維。

同時，在實訓過程中特別注重引導學生建立“大工程”框架思路，使其將所學有關專業課程系統地串聯、融合。如在先進制造實訓中，從精密測量到反求，從快速成型到無模制造，以及各種數控加工技術等，引導學生建立起先進制造的大框架思路。在具體設計及制作階段，則放手讓學生綜合所學知識，進行自主設計和創新實踐。

4.3 學生工程技能的培養

工程訓練的整個教學過程實行能力等級證書制，完成規定的實踐環節可以獲得相應的能力等級證書，最高可以獲得國家勞動與社會保障部頒發的“數控工藝員”和“機電一體化”職業技能培訓證書。

5 開放式教學實施效果

通過由淺入深的多層次實訓，不但逐步提高了學生的工程能力，而且可以激發其創新思維和團隊協作精神。對于那些具有一定難度和復雜程度的實訓項目，需要學生分組協作完成，學生在完成項目的過程中，不斷激發學習的自主性和創新思維。同時，無論是查閱文獻、實際操作，還是實驗結果的分析及文獻資料的整理，都是一個團隊協作的過程。創新思維和團隊協作精神的培養也是學生工程能力培養的一個重要方面。

多形式開放運行模式的實施取得良好的成效。根據2010～2011學年統計，不同開放運行模式的受益面總計達1969人。近年來在全國大學生工程訓練綜合能力競賽、挑戰杯等競賽、全國大學生機械創新設計大賽項目中，獲國家級獎5項、省級獎21項，學生獲得專利授權5項，協助兄弟院系教師完成“水輪機調速裝置”等2項科研項目，先后有6名博士、碩士研究生的論文工作、42名本科生的畢業設計在中心進行，發揮國家級實驗教學示范中心建設單位的輻射示范作用。

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