構(gòu)建綜合工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系的探討

張乃龍?趙京

摘要：培養(yǎng)大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是當(dāng)前高等教育的重要任務(wù)。針對(duì)當(dāng)前高校工程實(shí)踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，基于機(jī)械課程實(shí)驗(yàn)和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)基金項(xiàng)目，構(gòu)建綜合工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)課堂與實(shí)踐結(jié)合，實(shí)驗(yàn)課堂為實(shí)踐訓(xùn)練服務(wù)，進(jìn)行系統(tǒng)的、連續(xù)的實(shí)踐鍛煉，建立項(xiàng)目指導(dǎo)制度，指導(dǎo)老師進(jìn)行項(xiàng)目的跟蹤和階段指導(dǎo)，逐步完成對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)、工程設(shè)計(jì)能力和工程技能的訓(xùn)練、團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)，使學(xué)生真正成為具有綜合工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新訓(xùn)練；創(chuàng)新能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；工程實(shí)踐能力

作者簡(jiǎn)介：張乃龍（1976-），男，山東郯城人，北京工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，講師。（北京 100124）

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）08-0023-02

在當(dāng)前快速發(fā)展和激烈競(jìng)爭(zhēng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的根本，而大學(xué)畢業(yè)生是企業(yè)的新生力量，企業(yè)對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神的要求也越來(lái)越高，因此如何培養(yǎng)具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐技能和良好的團(tuán)隊(duì)合作精神的學(xué)生受到各工科院校的重視。當(dāng)前機(jī)械類學(xué)生的工程實(shí)踐能力距離合格的機(jī)械類工科專業(yè)人才要求尚有一定的距離。如何培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)大批適應(yīng)時(shí)代需要具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才，就顯得更為迫切。針對(duì)綜合工程實(shí)踐能力培養(yǎng)要求，各高校都開(kāi)展了相關(guān)研究，主要包括調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容[1，2]，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系[3-5]，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)[6]，構(gòu)建不同的工程訓(xùn)練體系與方案[7-8]和加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作[9，10]等，為學(xué)生提供實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽對(duì)大學(xué)生綜合工程能力的培養(yǎng)具有很好的效果。[11-12]但如何如課堂教學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行長(zhǎng)期的系統(tǒng)的創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練，還有待深入探討。

一、當(dāng)前教學(xué)環(huán)節(jié)和學(xué)生培養(yǎng)存在的問(wèn)題

一是教學(xué)環(huán)節(jié)偏離實(shí)際。為了適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)要求，雖然學(xué)校采取多項(xiàng)措施增加學(xué)生的工程實(shí)踐訓(xùn)練機(jī)會(huì)，但絕大數(shù)訓(xùn)練停留在理論層面，教學(xué)方式以模擬操作或參觀為主，學(xué)生真正動(dòng)手的機(jī)會(huì)較少，缺乏結(jié)合實(shí)際的訓(xùn)練。

二是片段式實(shí)踐導(dǎo)致學(xué)習(xí)不系統(tǒng)。當(dāng)前的多數(shù)實(shí)踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)是結(jié)合課堂教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行，實(shí)踐內(nèi)容僅限于課程內(nèi)容，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中不能體會(huì)到前期設(shè)計(jì)對(duì)當(dāng)前工作的影響，也就不會(huì)考慮當(dāng)前工作對(duì)后期工程的影響，因此訓(xùn)練過(guò)程中隨意性較強(qiáng)，以完成任務(wù)為目標(biāo)，而不考慮結(jié)果的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

三是創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)。課堂實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)由于每年重復(fù)進(jìn)行，可參考性較強(qiáng)。學(xué)生訓(xùn)練過(guò)程中一方面對(duì)所學(xué)知識(shí)缺乏靈活運(yùn)用，缺乏創(chuàng)新意識(shí)；另一方面對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果缺乏探求為什么的主動(dòng)性，滿足于模仿和生搬硬套，缺乏創(chuàng)新的主動(dòng)性。

四是缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。當(dāng)前大學(xué)生絕大多數(shù)是獨(dú)生子女，個(gè)性都非常強(qiáng)，不擅于處理同學(xué)矛盾，難于和別人長(zhǎng)期合作。而現(xiàn)有培養(yǎng)環(huán)節(jié)更強(qiáng)調(diào)個(gè)體知識(shí)和個(gè)體能力的培養(yǎng)，且時(shí)間相對(duì)較短，難以有效培養(yǎng)和訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神。

二、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)教學(xué)體系構(gòu)建

為了有效提高學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力，北京工業(yè)大學(xué)結(jié)合自身成功承辦多屆首都高校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)學(xué)生參加大賽的組織和管理經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建以創(chuàng)新工程能力訓(xùn)練為導(dǎo)向的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。大學(xué)生綜合工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，包括創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神培養(yǎng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練、工程設(shè)計(jì)能力（三維仿真設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)）、工程技能（零部件加工和裝配）等環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。工程實(shí)踐能力教學(xué)體系基于機(jī)械類專業(yè)課程和創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練基金項(xiàng)目構(gòu)建，創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程貫穿機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，探索讓學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)，在項(xiàng)目中實(shí)踐，同時(shí)在項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，回到課堂解決問(wèn)題的培養(yǎng)模式。整個(gè)體系力求各環(huán)節(jié)緊密銜接，保證學(xué)生訓(xùn)練的連續(xù)性和完整性。該體系強(qiáng)調(diào)實(shí)踐培養(yǎng)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合，相輔相成進(jìn)行。

該體系要求在機(jī)械原理開(kāi)課初期學(xué)生自由組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，共同學(xué)習(xí)和完成一項(xiàng)創(chuàng)新項(xiàng)目，在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生綜合工程能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。系統(tǒng)框架如圖1所示。

三、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)教學(xué)體系實(shí)施

工程實(shí)踐能力培養(yǎng)重點(diǎn)要求實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)滿足實(shí)踐訓(xùn)練需要，課堂教學(xué)以傳授基礎(chǔ)理論知識(shí)為主，保持原有內(nèi)容不變，實(shí)驗(yàn)課程突出與實(shí)踐相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)，為創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施打好基礎(chǔ)。體系的實(shí)施以創(chuàng)新項(xiàng)目為導(dǎo)向，課堂教學(xué)為主體，實(shí)驗(yàn)課程為輔協(xié)調(diào)開(kāi)展，具體實(shí)施內(nèi)容如圖2所示。

1.建立創(chuàng)新訓(xùn)練基金，明確學(xué)生培養(yǎng)任務(wù)

為了解決學(xué)生參加實(shí)踐訓(xùn)練的積極性問(wèn)題和學(xué)生實(shí)踐培養(yǎng)連續(xù)性問(wèn)題，基于學(xué)生創(chuàng)新科技活動(dòng)平臺(tái)，以參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽為目標(biāo)，設(shè)立院校兩級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐基金項(xiàng)目，學(xué)生組建課題研究小組承擔(dān)創(chuàng)新基金項(xiàng)目，在項(xiàng)目選拔、執(zhí)行過(guò)程中嚴(yán)格進(jìn)行過(guò)程跟蹤和階段考核，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目的研究，項(xiàng)目考核內(nèi)容包括創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)合理性、圖紙規(guī)范性和圖紙質(zhì)量、零部件加工質(zhì)量、作品功能等多方面。通過(guò)各環(huán)節(jié)的具體要求，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)、工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)能力、零部件加工能力等工程實(shí)踐技能。

2.完善機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)要求，以引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式為主，增加學(xué)生主動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，增強(qiáng)主動(dòng)思考、主動(dòng)參與的意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)中逐步了解和掌握基本工程技能。針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程所需技術(shù)，實(shí)驗(yàn)課程中添加Triz創(chuàng)新理論教學(xué)、基本科研工具M(jìn)atlab和Adams教學(xué)、三維建模軟件SolidWorks培訓(xùn)和工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)基礎(chǔ)公差配合教學(xué)等內(nèi)容。

3.完善機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)改革，提高工程制圖技能

目前公差配合的內(nèi)容被分散穿插到其他課程內(nèi)進(jìn)行講解，由于缺少系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和鍛煉，學(xué)生難以掌握公差配合的標(biāo)注和使用，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中照搬書(shū)本上的標(biāo)注，根本不理解為什么。為了解決“為什么”的問(wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了一套公差配合教學(xué)設(shè)備，通過(guò)設(shè)備的演示讓學(xué)生更好、更直觀理解。在課程設(shè)計(jì)中增加公差配合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對(duì)公差配合的認(rèn)識(shí)和使用技能，并利用機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生進(jìn)行鍛煉和考核。

4.建全創(chuàng)新基地管理體制，建立基地正常運(yùn)行機(jī)制

在綜合工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系的實(shí)施過(guò)程中，逐步建立完善的創(chuàng)新基地管理體制，確立基地正常運(yùn)行機(jī)制，保證每一屆學(xué)生都有機(jī)會(huì)到創(chuàng)新基地鍛煉。基地內(nèi)建立完整的項(xiàng)目申報(bào)、評(píng)審、日常管理、過(guò)程考核、培訓(xùn)、結(jié)題等流程制度，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)過(guò)程技術(shù)培訓(xùn)和過(guò)程管理與考核，確保學(xué)生在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，主動(dòng)動(dòng)手、主動(dòng)操作解決自己的問(wèn)題。

5.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神

通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作申請(qǐng)創(chuàng)新基金項(xiàng)目和共同協(xié)作完成項(xiàng)目，讓學(xué)生了解單打獨(dú)斗很難取得成功；在項(xiàng)目合作過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生正確處理組員之間的關(guān)系和矛盾，解決成員分工協(xié)作等問(wèn)題，逐步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和合作精神。

四、創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)施

創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程見(jiàn)圖3。通過(guò)創(chuàng)新基金設(shè)置，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與基地創(chuàng)新科技活動(dòng)的積極性。創(chuàng)新基金與校學(xué)生星火基金關(guān)聯(lián)，通過(guò)創(chuàng)新基金評(píng)審的題目推薦到校學(xué)生星火基金給予資助。每年通過(guò)專家討論設(shè)置一定數(shù)量的創(chuàng)新題目，由學(xué)生選擇，學(xué)生也可自主選題，經(jīng)專家組討論可行后，進(jìn)行資助。

在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽舉辦年度，根據(jù)大賽主題確定創(chuàng)新題目，然后進(jìn)行選拔，推薦學(xué)生參加首都高校機(jī)械設(shè)計(jì)大賽。

在課題執(zhí)行期間，每個(gè)題目指定一名教師進(jìn)行指導(dǎo)，基地為學(xué)生提供活動(dòng)所需設(shè)備、常用加工材料和場(chǎng)地。每個(gè)課題的執(zhí)行按照創(chuàng)新設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、模型制作及功能驗(yàn)證、零部件加工、零部件精度檢測(cè)和產(chǎn)品裝配等系環(huán)節(jié)進(jìn)行，使學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠獲得鍛煉。對(duì)于成績(jī)優(yōu)秀的作品可以深入完善，并推薦參加首都高校機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯和ASME大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽。

五、總結(jié)

通過(guò)建立系統(tǒng)性的綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，把日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，把實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新項(xiàng)目相結(jié)合，做到目標(biāo)明確，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中指導(dǎo)老師進(jìn)行過(guò)程跟蹤、實(shí)時(shí)指導(dǎo)及過(guò)程管理，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)、在項(xiàng)目中鍛煉，教學(xué)和實(shí)踐鍛煉得到較好的結(jié)合，為學(xué)生綜合工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺(tái)。

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（責(zé)任編輯：劉輝）