基于多目標培養模式的創新實踐教學體系研究

彭斌等

摘要：針對機械類專業普通班、基地班、卓越工程師班、國防生班和2+2國際班的不同培養模式及目標，整體按基礎理論與實踐、專業知識與實踐、綜合能力與創新實踐三個層次，構建通識教育實踐模塊、專業大類教育實踐模塊、專業主干課程實踐模塊和專業選修課程實踐模塊四大實踐模塊。通過探討多目標培養模式下的創新實踐教學體系，重點強調規劃創新實踐體系平臺的層次性、先進性、靈活性和側重性，從而滿足多目標培養模式下工科學生的學習需求，并提高創新能力。

關鍵詞：多目標；創新；實踐教學

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：10054634（2015）05008205

0引言

人才培養的目標是培養具有良好人文素養、科學素質與社會責任感，學科基礎扎實，具有自我學習能力、創新精神和創新能力的一流人才。實踐教學作為人才培養中至關重要的環節也是推動高等教育發展的重要思想動力。許多發達國家都在積極踐行實踐教學思想且產生諸多頗有影響力的實踐教學模式，如德國雙元制、澳大利亞能力本位思想，包括國內目前流行的CDIO工程教育模式，均映射出實踐教學思想的光輝。模擬公司、項目教學、行動導向教學、引導探究教學等先進的教學體系都是實踐教學模式改革成果的具體體現13：。

目前，我國的實踐教學主要以認識實習、課程實驗、課程設計、生產實習、綜合訓練、畢業實習和畢業設計等方式貫穿于理論教學中。由于受到時間、經費、實習基地、實踐經驗等因素的限制，學生的實踐環節只能走馬觀花，導致實踐教學的效果不甚理想，也不能充分發揮學生的潛在創新能力。經濟、社會與科技發展對人才的需求具有多樣化的特點。既需要適應不同崗位的專業型人才，也需要一專多能的復合型人才；既需要具有較強科研能力的學術型人才，也需要具有較強技術能力的工程應用型人才。國外高等教育的培養注重知識的廣博，加強基礎性課程；注重文理滲透和跨學科教育；加強國際化教育，同時對不同層次的人才都有不同的要求和目標，大學生除了個人學習外，還積極參加各種社團和實踐活動，在實踐活動中激發了創新精神，強化了實踐能力，根據自己的不同興趣愛好和能力來發揮自己的最大特長46：。

蘭州理工大學機電工程學院本科專業目前設置有普通班、基地班、卓越工程師班、國防生班和2+2國際班，這樣的五類班級存在不同的培養模式和目標。筆者詳細分析和調研了五類學生的不同學習情況以及對于創新實踐教學的不同需求，從而針對性地制定了相應的培養模式和體系，提出了多目標培養模式（即學術型、復合型、工程應用型三類人才）的本科人才培養目標，并以此為基礎，以工程基礎實踐訓練、機械基礎實踐、專業綜合實踐、綜合創新與科學研究和學生科技創新實踐的教學平臺為支撐，為不同層次的學生提供多元化的培養方案，實現人才培養目標的多樣化。多目標培養模式下的創新實踐教學體系改革是一項系統工程，是一種思想上的革命，這意味著除了獲得充分的理論研究支撐外，更迫切需要進行思維方式的變革78：。

1創新實踐教學體系的內容

創新實驗教學體系以工程素質教育和創新能力培養為核心，以實踐（實驗）課程為主，理論教學與實踐（實驗）教學組織合一，進一步豐富實驗教學內容，加大綜合設計型和創新型實驗比例，構建“4+1”的創新實踐教學體系，即由工程基礎實踐訓練教學平臺、機械基礎實踐教學平臺、專業綜合實踐教學平臺、綜合創新與科學研究實踐平臺和學生科技創新實踐平臺組成。

四大實踐教學平臺由工程基礎實踐訓練教學平臺、機械基礎實踐教學平臺、專業綜合實踐教學平臺、綜合創新與科學研究實踐平臺和學生科技創新實踐平臺五大教學層次構成。

1） 工程基礎認識和實踐層次：針對不同專業、不同類別的學生，開設不同的訓練模塊。在現有金工訓練模式的基礎上，面向學校新增培養點，包括國防生、基地班、卓越班、國際班等，依據培養目標及側重點，設置不同模塊的機械加工基礎訓練和與先進制造技術相關的認知實習，主要包含對普通機床和數控機床結構原理的認識、熟練使用和操作各類機床；通過觀看視頻、教師講解以及各種實物的參觀和操作，初步了解先進制造技術的內涵及發展。

2） 機械基礎綜合實踐層次：在完成機械基礎系列實驗的基礎上，加大對學生綜合設計能力的培養。針對一般的實際工程問題，使學生由數學建模、計算機輔助設計與優化設計到機電控制系統設計與調試，依次完成三個階段的綜合實踐，通過數學建模、方案論證、工程設計和優化、機構創新、機電綜合和實驗調試等環節，提高學生綜合應用知識解決實際問題的能力。

3） 專業綜合技術層次：加強學生機械設計、制造、機電控制技術、數控技術等專業應用能力的培養。對機械類專業本科三、四年級學生以及國防生、基地班、卓越班等，開設2周從設計到制造的CAD/CAM的綜合訓練；開展2周的數控機床與加工中心的拆裝、控制與數控技術的綜合訓練；3周的專業課程設計主要要求學生綜合運用所學知識對設計方案進行分析、評比和優化從而設計出簡單且經濟合理的零部件；2周的專業方向訓練主要側重于學生的有限元分析和優化設計能力培養。整個的專業綜合技術層次集信息與制造于一體；集知識與技能于一體；集設計與工藝于一體。

4） 創新實踐訓練層次：強化學生綜合創新能力的培養。對機械專業本科三、四年級的學生以及國防生、基地班、卓越班等開展機電一體化柔性生產綜合訓練、機器人綜合訓練與創新、機電一體化嵌入式運動控制創新實驗等，并為參加科技創新競賽的學生提供理論與實踐相結合的培訓課程，并將創新實踐貫穿于學生整個四年的本科教育教學過程，根據不同專業、不同學生類型、在不同的學習階段的創新需求，因材施教。

5） 科學研究層次：開展虛擬現實技術、反求工程、機器人視覺與遠程控制等相關實驗課程；并借助于中心的資源條件和教師科研項目，對本科生以及國防生、基地班、卓越班等進行畢業設計（論文）和研究生課題研究，有將近25%的同學在不同程度上參與了各種層次的科研項目，年平均指導科學研究層次的創新訓練達600余人次，吸納了一批對研究感興趣的同學參與到各種科研開發項目中。

為滿足復合型應用人才的培養，在實踐教學課程體系設置時充分考慮對學生綜合能力的全面培養，構建多維實踐課程體系。該體系由不同層次、不同類型、不同形式的實踐環節組成，實踐層次和類型通過不同的形式交叉進行。實踐教學體系在實施時，要突出實踐能力和創新能力培養，加大綜合性、設計性、工程實踐性、研究探索性實驗的比例，鼓勵學生積極參與教師的教學科研、學科知識競賽、科技活動和創造發明。學院通過建立相應的創新設計實驗平臺、設立學生輔助實驗崗等形式，保證實驗室全天開放，讓有創新思維的學生有一個實現自己創意的場所，從而滿足不同類型班級的培養模式和目標。在創新能力的培養上，充分利用學生科技創新平臺，進一步加大科技創新訓練的層次和內容。多渠道籌資經費，以學生科技創新競賽和科技興趣培養為重點，緊密結合國家大學生創新性實驗項目、各類大學生創新基金，以及科技競賽，引導學生自主選題、競賽等方式，為學生提供科技創新的軟硬件平臺與技術指導服務。突出因材施教的創新教育，鼓勵個性化、探索性科技創新活動。普通班主要以綜合素質為目標；基地班主要以學術研究為目標；卓越工程師班主要以創新實踐為目標；國防生班主要以綜合實踐能力為目標；2+2國際班主要以開拓國際視野和培養跨文化交流能力及國際競爭力為目標，另外，學院對國防生班、基地班、卓越工程師班和2+2國際班的管理和教育實行“學術導師”制，大學生入校即選擇學術導師，學院按照個人意向和導師需求進行雙向選擇。學術導師主要負責學生的科創教育、學術管理等，實現四年創新實踐教學不斷線。對于人才的培養提出了重在強調“學生自己設計實驗方案、自己動手進行實驗、自我思考進行實驗結果分析”的過程，重點在于通過實驗，加強學生能力的培養，可以考慮實驗時間因素，容許學生的實驗失敗（沒有做出預想的結果），但必須如實完整地撰寫實驗報告，對失敗的內容進行詳盡分析，并針對性地提出改進措施。以培養學生針對工程實際問題，獨立或協作進行實驗方案設計的能力、自己動手進行實驗搭接的操作能力以及獨立進行實驗結果分析的思考能力。針對國防生班，學院從大學二年級開始就布置畢業設計課題，畢業設計課題以解決企業問題為導向，配備的導師都是經驗豐富的設計能手，這樣在3年半的學校學習結束時能高質量的完成設計課題；針對基地班，學院配備學術能力強的導師不定期進行指導，讓學生充分詳細的了解學術前沿，接觸并樹立先進的設計和制造理念，引導學生更好的選擇自己今后的學術方向；針對卓越工程師班，從入學開始就進行工程實踐知識和理論的學習，并配備有企業工作背景和經驗的導師進行指導，前往學校的合作企業進行實踐訓練，讓學生在最短時間內熟悉并建立基本的工程理念，在整個大學期間實踐訓練和理論學習不斷線，讓兩者能夠相輔相成，達到最佳的效果；針對國際班，學院配備有出國經歷的學術骨干進行跟蹤輔導，讓學生了解國外大學的情況，熟悉國外的生活環境和學習環境，明確自己的學習目標和人生目標，為出國學習先做好必要的知識儲備和充分的心理準備；針對專業普通班，學院充分調動學生積極性，挖掘個人潛在能力，盡力提供最佳的學習環境和創新平臺，真正讓每一個學生在大學四年的學習生涯中都能人盡其才，發揮所長。

2[2]基于多目標培養模式創新實踐教學體系的特點

針對多目標培養模式和目標提出了：校企聯合培養機制；學用結合人才培養模式；多層次、多維度的網絡化實踐教學體系模式；國際合作人才培養模式；學生科研探索模式，最終達到“人無我有，人有我優，人優我特，人特我新”的創新實踐教學體系特點，主要體現在以下方面。

2.1[2]多種培養模式融合，實行“層次化、四年不斷線”的實踐教學體系

針對學校目前現有的普通本科生、國防生、基地班、卓越班、國際班等培養點，構建多種培養模式，并實行從工程基礎認識和實踐、專業基礎實驗、先進制造技術實驗、綜合創新實驗到科學研究等層次化的實踐教學體系。各種培養模式以機械工程為背景，通過中心的層次化和模塊化的實踐教學，既體現各自培養特點與側重點的不同，又形成了各培養模式的相互融合與統一、特色鮮明。通過工程基礎訓練、課程設計、畢業設計等環節，有效融入科研探究內容，做到實踐教學四年不斷線，持續地、有效地培養學生的實際動手能力和工程設計能力。

[BT（2+2]2.2[2]以實際工程技術對象和工業現場為原型，構建跨學科專業實驗平臺，加強學生綜合設計能力、創新能力與工程管理意識

以國家、省、市級以及企業合作項目等科研成果或綜合實驗平臺為實際工程對象，構建跨學科專業實驗平臺，在加強機電一體化設計的基礎上，將工程管理內容融入機械基礎實踐教學中，以項目形式組織學生完成相關機構設計、工藝分析等實驗教學內容。并針對實際工程問題，讓學生由數學建模、計算機輔助設計與優化設計到機電控制系統設計與調試，依次完成三個階段的綜合實踐，加強學生對機械系統的綜合訓練、加強解析法實踐的系列實驗和綜合訓練。培養過程突出計算機應用，由手工設計計算向計算機分析計算轉變，加強學生機構方案構思和綜合應用知識獨立解決實際問題的能力，提高學科綜合應用能力和創新設計能力。

[BT（2+3]2.3[2]以“數字化、智能化、網絡化、集成化”等現代制造技術特征與技術發展為牽引，開展數字化設計、制造、系統集成的專業綜合訓練和創新實踐

充分利用現代先進制造技術與前沿技術的發展成果，著力培養滿足現代企業需要的機械類高素質專門人才。結合工業現場原型，加強學生的創新實踐活動，提高專業綜合與綜合創新能力。依托先進制造技術平臺，以數控技術為主線，注重機、電、液壓和測試等知識的融合，并以實際柔性生產線為對象，進行應用實踐；通過CAD/CAE/CAM綜合實訓，實現從零件的數字化設計、三維造型、仿真分析、數控編程、虛擬加工、刀具軌跡驗證、網絡傳輸程序、數控零件加工一體化的綜合實踐訓練；依托機器人綜合創新平臺，以機電控制技術為主線，促進機械設計、計算機、傳感技術、信息技術、機器視覺與人工智能技術的有機融合；反求技術與虛擬現實技術、CAM及快速成型的相互融合與實踐，進一步將學生專業綜合訓練與創新推進到一個新的層次。

2.4[2]依托學校的學科優勢，實現教學科研相互促進與融合

讓優秀專業師資有效融入到實踐教學體系的教學指導工作中，促進師資與教學內容的共同進步。專業教師的科研工作能提升和發展實踐教學，也有利于本科生、國防生、基地班、卓越班和國際班等多種培養模式的組織實施及相互融合，以專業建設、學科與專業教學的發展來提升實踐教學質量，同時以實踐教學體系的建設工作來推動專業建設的發展，二者相互促進，形成良性循環，擴大集成與示范效益。另外，這種建設與管理運行模式實現了5個統一：實踐教學體系建設與專業建設的統一、實驗指導教師與專業教師的融合統一、研究生與本科生教育的銜接統一、多模式培養計劃的協調統一。

[BT（1+1]3[2]基于多目標培養模式創新實踐教學體系的效果

[JP+1]創新實踐教學體系構建了模塊化、開放式的科技創新訓練模式，并與各類科技競賽有機結合，實現了不同類型學生創新能力的培養。近5年來，舉辦了蘭州理工大學“大學生機械創新設計大賽”、“大志杯”三維CAD創新設計大賽、“宜海飛舟”船模大賽、鉗工設計制作大賽等科技競賽活動。學生完成的科創作品申報專利30余項，獲得省部級及以上獎勵40余項，學生在科技創新訓練基地共完成實物作品100余件，多項成果已轉化為產品并獲甘肅省大學生創業大賽獎勵，學生自發組織成立了“甘肅三集農業科技發展有限公司”等創業公司。2012年，學院的“機械設計科技創新基地”、“機器人科技創新基地”被評為校級科技創新基地。經過層次化、系統化實踐教學培養的學生，因“動手能力強、上手快、工作認真踏實”而深得用人單位的好評。近五年來，機械類學生的就業率始終保持在95%以上，名列學校及甘肅省前茅；另外，學院組織開展的科技創新活動，對學生的專業學習興趣起到了很大的激發作用，絕大多數參與過科技創新訓練的學生的學習成績均排在年級或班級前面，因而考研率較高，相當一部分學生因“創新意識強、創新成果多”，在保研和研究生復試過程中深得其他高校好評。近五年來，有40多名學生考取了清華大學和華中科技大學等重點高校的研究生。教學科研相互促進，注重科研反哺教學。學院鼓勵學生積極參與教師的科研項目；將教師的多項科研成果轉化為實驗教學項目，引導學生進行較高層次的科研探究；實現學生從“專利申請[CD*4/5]產品研發[CD*4/5]創業大賽[CD*4/5]市場化推廣”的工程創新教育模式。創新實踐教學體系使學生獲取從設計到實現“設計思想”的知識和能力。

4結束語

實踐證明，多目標培養模式下的創新實踐教學體系在培養高素質綜合創新型人才方面取得了顯著成效，達到了預期人才培養目標。多目標培養模式下的創新實踐教學體系改革是一項巨大的系統工程，需要各學科老師的配合來推進。同時，不同學校也有不同的情況，這些都需要在今后的應用中不斷完善和改進。

參考文獻

李光榮. 應用型本科院校機械專業實踐教學改革與思考J：.科技信息，2007，24：317318.

[2]謝騏，彭浩舸，鄧奕，等.機械設計制造及其自動化專業實踐教學體系的改革與實踐J：.湖南工程學院學報，2008，18（[KG-*6]1）：8284.

[3]張錚，姜敏.改革實踐教學體系，培養應用型人才J：.中國現代教育裝備，2010，111（[KG-*6]23）：131133.

[4]丁新泉，閆翠香，陳方，等.大類招生人才培養模式下教學改革探討與實踐J：.教學研究，2012，35（[KG-*6]6）：2628.

[5]張寶魁，馬清珍.高校教師創新的三個階段J：.教學研究，2013，36（[KG-*6]1）：2425.

[6]余新科，蔡敏，張建功，等.適應開放式教學需要改革實踐教學管理模式J：.高等工程教育研究，2004，5：6264.

[7]張曉鵬.美國大學創新人才培養模式探析J：.中國大學教學，2006（[KG-*6]3）：711.

[8]理查德[WW）]·萊特.穿過金色陽光的哈佛人M：.北京：中國輕工業出版社，2002.