基于自主學習創新能力培養的工程實踐平臺構建探究

摘要：通過研究北京信息科技大學工科類專業大學生自主學習能力及實踐能力方面的培養現狀及其問題，結合機電實習中心的工程實訓場地、硬件設施、師資隊伍，為學生搭建了一個可以與自主實踐內容申報、自主設計與加工實踐、專家教授及實踐教師輔導的開放性科技創新實踐平臺。吸引更多學生參加到科技創新實踐活動中，使學生有更多的機會、更高的熱情、更好的項目、完善的軟硬件設施及場地進行科技創新活動，從而提高工科大學生的自主學習能力、知識應用能力、科技創新能力、實踐動手能力以及工作就業能力。

關鍵詞：實踐教學改革；開放性實驗；自主學習

作者簡介：王倪珂（1985-），女，河南洛陽人，北京信息科技大學機電實習中心，助理實驗師；孟玲霞（1980-），女，山西永濟人，北京信息科技大學機電實習中心，實驗師。（北京 100192）

基金項目：本文系北京信息科技大學課程建設項目的研究成果。

中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0174-02

高等工程教育的使命和責任就是培養并造就一大批具有競爭性、高素質、高質量的工程技術人才。隨著勞動力市場人才競爭程度的不斷提高，企業和用人單位對應聘者的學習能力、實踐能力和創新能力提出了越來越高的要求。目前，我國工科大學生的專業基本知識和基本理論相對扎實，但創新實踐能力和自主學習能力明顯不足，這與我國長期以來的教育模式有關，學生沒有好的實踐平臺參加創新活動來進行自主設計型的實踐，導致學生實踐動手能力普遍欠缺。另外，教師參與指導較少、相關制度和政策不夠完善，也影響了學生創新實踐能力和自主學習能力的培養。如何改善就業需求與人才培養的不對稱性，提高大學生的自主學習能力、理論知識應用能力、實踐動手能力，從而提升大學生就業能力已經成為目前中國高等工程教育中亟待解決的問題之一。[1，2]

一、實踐平臺現況

近幾年來，北京信息科技大學實習中心為了應對嚴重的就業形勢和各種競爭的挑戰，解決大學生自主學習能力較差以及只重理論不重實踐的培養現狀，針對工科類專業的大學生，開展了一系列開放性試驗等實踐教學項目，如設計“S”軌跡無碳環保小車、設計制造典型運動機構、三維模型造型加工等，并且組織學生參加機械設計創新大賽、數控大賽、“挑戰杯”全國大學生科技等競賽，旨在發揮學生的主觀能動性，培養其動手實踐能力。每個實踐項目的完成一般需要一年的時間，在這段時間中，可以充分養成學生自覺主動學習所需知識的習慣，以及對已經學到的知識進行再理解、鞏固的過程。同時，中心引進了大批先進的數控設備及大量的工裝夾具、量具、工具等，為實踐教學活動提供了有力的硬件保障。另外，中心還組織了一批經驗豐富、技能過硬的中青年教師對這些實踐教學項目進行專業指導。

實習中心開放性實驗教學經過幾年發展與完善，目前已經取得了一些初步的成果：完成了幾種典型機構的設計加工作品；連續三年組織學生參加了機械設計大賽，分別取得了一、二等獎多項；成功舉辦了校內首屆數控大賽，進而提高了學生的自主學習能力、理論知識應用能力，增強了動手實踐能力和創新能力。部分作品如圖1所示。

然而要構建實踐平臺，充分提高學生的自主學習能力和創新實踐能力，目前所做的工作還遠遠不夠，今后主要需要從以下幾個方面著手，進一步提高實踐平臺的完整性。[3]第一，建立實踐項目課題庫，提高項目雙向選擇的靈活性，學生也可以在給定的大范圍內自主選擇自己感興趣的課題來做。第二，建立一支凝聚力強、立志創新、梯隊化的高素質實驗教師隊伍。第三，完善各類數控設備及配備相應的工裝夾具、刀具、量具、工具等，規范設備設施的使用制度，保障學生實踐安全。第四，進行科學有效的管理，進一步激發學生的自覺能動性、積極性、創新意識、自我管理能力，鍛煉學生實踐能力的落實點等，從而取得更好的實踐效果。[4]

二、工程實踐平臺建設具體措施

要完善工程實踐平臺的建設，需要從以下四個方面開展工作，理想的工程實踐平臺結構如圖2所示。

1.調研制定項目庫

實踐項目庫的題目選擇是提高學生參與率、取得成效的關鍵因素。通過研讀文獻資料，并且選擇具有一定代表性的大學和企業進行實地、問卷調研，了解北京信息科技大學以及北京市大學生在科技創新競賽、開放實驗等活動的參加情況，對當前北京信息科技大學及北京市大學生實踐能力培養現狀進行考察分析。分析總結實踐能力培養過程中存在的問題，如靈活性不夠、宣傳力度不強、課題選擇面不廣等；深入社會了解企業單位對工科大學生實踐能力的理解和要求以及對工科大學生實踐能力現狀的評價；以工作在工程教學第一線的教師和致力于高等工程教育改革的專家為訪談對象，掌握工科大學生實踐能力培養的第一手資料，綜合分析北京信息科技大學工科大學生實踐能力培養過程中存在的問題。結合調研的結果，針對工科大學生自主學習創新能力、實踐能力的培養，研究實踐項目的開設，探索項目開設方法及內容，為學生提供豐富的、具有科技創新、學生感興趣的、與企業實踐接軌的實踐項目庫。

科技創新實踐項目庫不僅要擬定詳細的課題方向及內容，同時力求在課題的大范圍限定下，還有一些可供同學們選擇的設計方向，避免設計研究內容千人一面。為了吸引更多學生參加科技創新、開放實驗等項目，首先，要對開設內容進行研究，題目要有較強的可選性，學生可以根據自己的專業方向和科研興趣自由選擇；其次，要鼓勵教師將自己的科研項目及成果引入到實驗教學中，特別是指導教師要結合自己的經驗總結出與全國大學生機械創新設計競賽、“挑戰杯”全國大學生科技競賽等活動密切相關的題目；再次，結合國內主流競賽情況，以及本科生專業課學習進度，組織開展校內科技創新比賽，進而可以選擇優秀的學生參加國家與北京市的各種科技創新競賽；最后，啟發引導學生結合自己的興趣愛好，觀察生活中常見的各種設備、工具、生活用品、企業中新型產品、環保用品、教學設備、康健裝置等，并在此基礎上進行結構設計、改進、創新等，以吸引更多的學生參加到實踐中來。

2.構建師資隊伍

科技創新、開放實驗等實踐項目的實施，需要一支理論知識及實踐經驗豐富、操作技能過硬、具有創新意識及能力的高素質教師隊伍，這對于教師也是一種新的挑戰。教師隊伍由三個梯隊構成：專家教授、實驗師和高級技師。

專家教授負責理論研究和指導，為實踐項目提供研究方向和理論依據；實驗師必須有扎實的基礎知識和實踐技能來指導學生操作，并在指導學生的過程中不斷充實、提高自己，增強自己的應變能力和解決新課題能力；高級技師主要完成審核圖紙、輔助指導加工裝配等工作，需要有多年的實踐加工經驗。三個梯隊分工明確、相互配合、相互監督，共同對實踐項目進行把關和指導，保證實踐項目的順利進行。

隨著科技創新、開放實驗等項目實施，不斷完善教師隊伍的分工與合作，為學生提供了科學有效的服務。因此，構建梯隊分工明確、理論與實踐經驗豐富、善于創新的教師隊伍，可以為學生提供專業的指導服務，更能為實踐平臺提供強有力的精神基礎。[5，6]

3.配套硬件平臺

為了保障實踐教學活動的順利進行，實習中心引進了大批先進的數控設備，如數控車床、數控銑床、臥式及立式加工中心、數控線切割機床、五軸加工中心等，并計劃繼續購置若干臺數控線切割機床及加工中心；同時還購置了大量的輔助類工具，數控機床配套的工裝夾具、量具、各種數控刀具等，為實踐教學活動提供了有力的硬件保障。今后還需要不斷完善設備的操作輔導及管理方法，完善工具的使用及管理，為學生的實踐活動提供更好的硬件保障；更要進一步完善設備設施的使用規章制度，保障學生在安全規范的工作環境中完成實踐項目環節。

4.完善管理機制

（1）建立高效的管理機制。無規矩不成方圓，完善制度的建立便是成功的開端。在實踐教學過程中，一定要結合校本情、結合北京信息科技大學學生整體素質及知識掌握水平，因地制宜，制定相應的教學及管理措施，并在開放實驗的整個教學指導過程中，將相關措施融入進去，并且根據實際情況不斷完善，形成一套完備的管理機制。

通過總結目前開放實驗過程中已經取得的成就和還存在的問題，探索出一套科學有效的管理措施及制度，從而引導學生制定了項目實施計劃。由指導教師根據項目內容及特點，編寫實驗指導書、實驗指導安排等，在關鍵節點上對學生進行教學輔導、引導，完善項目實施過程文檔，督促學生按計劃一步步完成項目內容，提高項目實施的效率及科學性。[7，8]

（2）建立相應的獎勵機制。適當的獎勵機制可以更好地提高學生進行實踐項目的積極主動性。可以通過以下幾項措施適當進行獎勵：與學校學分制度結合，加大實踐環節學分的認定力度；對實踐活動成果進行展示，不定期的舉辦學生開放實驗成果展示和技術交流，由同學自己現身說法，宣講自己的收獲；以學期為單位，對同學所完成的開放實驗成果進行評比，頒發證書和獎勵，從而對學生的實踐成果進行肯定，吸引更多的學生參加到實踐創新活動中來。

（3）建立合理的評估機制。實踐項目環節完成后，如何評估學生是否真正提高了實踐能力和自主創新能力，是實驗指導者最關心的問題。創建一個相對合理、相對公平的評估體系，不僅可以正確檢驗學生能力的提高程度，更為指導教師今后的教學改進提供了重要的參考依據。一套科學有效的考評機制和獎勵機制，更能保障和促進學生實踐能力的提高，增強學生在自身發展方面的自主性、能動性。通過建立科學、合理、公平的評估方法，來評估學生通過實踐項目是否真正提高了自主學習能力、實踐能力和自主創新能力，對大學生實踐的整個過程進行正確的評估檢驗認定，對學生進行激勵，為學生參加其他活動以及就業提供參考，更促進了指導教師今后的實踐教學不斷改進。

三、建立工程實踐平臺的意義

1.增加競賽參與度

開放性實驗的選題需緊密切合國家熱門競賽題目要求，按照比賽的標準擬定實驗的具體內容，為后續同學們完善作品、參加比賽奠定了有力的基礎。

2.貼近企業需求，提升就業能力，縮短學生在就業階段的適應期

通過開放實驗的全程訓練，學生有足夠的時間參加實踐，使學生的動手能力大大提高，形成了良好的思維習慣和科技創新能力，在今后走上工作崗位必能更加適應社會的挑戰。在本科四年的專業理論課學習過程中，這是一次難得的實踐機會，同學們可以發現自己的能力與今后就業時企業的需求還有哪些差距，以便迎頭趕上。

3.完成將所學專業課內容有機結合并再學習的過程

本科教學過程中各個科目的內容分開教授，考核方式又過于獨立，同學們無法學習到整體工程性思維方式。而通過開放實驗，將工科專業所學的主要專業課程，如“機械設計”、“機械制造”、“二維繪圖”、“三維建模”、“數控技術”、“精度測量”、“刀具夾具”等課程，全部有機結合起來，同學們通過自主設計方案、自主完成模型加工以及裝配調試全過程，既鍛煉了自身的動手實踐能力，又能夠更加深刻地理解所學知識的相關性和重要性，鍛煉作為工程設計人員的大工程思維意識過程。

4.提升自主學習能力

開放實驗中，指導教師只是擬定大概方向，具體的設計方案細節、設計進度安排、加工方式、安裝調試過程全部由同學們自主進行，并由教師指導、輔助完成，不僅能夠大大提高同學們的實踐技能，更能夠讓同學們體驗到根據自己的實驗進度安排，去學習所需知識的全過程。同學們遇到各種各樣的難題時，會自己廣泛查閱資料，閱讀相關書籍，逐步解決相應的問題，一步一步將整個實驗進行下去，這種自主學習能力的鍛煉，是當前本科教育最缺乏的能力之一。完成課題的過程中充分發揮了學生的主觀創新意識，興趣是最好的老師，從而使同學們更愿意自主學習。

5.增強團隊協作能力

通過開放性實驗，讓同學們可以學會如何安排一個工程的進度，提升自己作為工程指導者的主人公意識，同時也鍛煉了小組成員之間互相溝通協作、取長補短、各自發揮自己優勢的團隊協作能力，這些能力在今后的職業生涯中，都是不可或缺的寶貴經驗。

6.提高實踐動手能力

紙上得來終覺淺，絕知此事須躬行。同學們從書本上學到了專業知識，即使學習再好的同學，要動手實踐時也會一籌莫展。作為理工科類的學生，以后工作中對實踐能力的要求自然也較高，通過開放實驗完成設計、加工、安裝、調試整個過程，不僅強化了所學的書本知識，更能鍛煉同學們的實踐動手能力，為同學們成為社會主義現代化建設者和接班人奠定了深厚的實踐基礎。

參考文獻：

[1]劉璐.開放實驗教學對大學生創新能力提高的研究[J].黑龍江科技信息，2012，（32）：244.

[2]周彤.大學生自主學習能力及其培養研究[J].科技資訊，2011，（26）：181-182.

[3]劉國榮.工程應用型本科全開放實驗教學探析[J].中國高等教育，2009，（18）：57-58.

[4]洪濤.創新開放實驗項目管理方法研究[J].高等工程教育研究，2009，（3）：141-144.

[5]趙文敏.開放實驗教學模式的研究與探討[J].實驗室研究與探索，2006，（9）：1116-1119.

[6]褚曉銳.基于工科學生科技創新能力培養的開放實驗教學平臺的構建[J].實驗技術與管理，2011，（10）：15-18.

[7]張彩紅.開放實驗室創新發展模式初探[J].實驗室研究與探索，2012，（10）：168-170.

[8]王月海.我院加強開放實驗建設的幾點措施[A].第六屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集[C].2009.

（責任編輯：孫晴）