大工業時代以工程意識培養為導向的工程訓練教學改革

鄭朝霞+馬紅兵

摘 要 介紹以工程意識培養為導向的工程訓練教學改革，通過采用以項目為載體、多種項目形式相結合，學生自主學習與教師指導相結合，給定零件與自主設計相結合，給定材料與市場采購相結合的教學改革實踐，能有效提升大學生的工程意識。

關鍵詞 工程訓練教學；教學改革；工程訓練中心；工程意識

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）22-0147-03

Engineering Training Teaching Reform Driven by Engineering Consciousness Cultivating in Big Industrial Age//ZHENG Zhao-xia， MA Hongbing

Abstract The paper introduces the engineering training teaching reform based on the cultivation of engineering consciousness. It can

effectively improve the engineering consciousness of college stu-dents by combining the project as a carrier of a variety of forms， stu-

dents autonomous learning and teachers guidance， given parts and independent design， given material and market procurement.

Key words engineering training instruction； teaching reform； engi-neering training centre； engineering consciousness

1 工程訓練教學應強化大學生的工程意識培養

中國工程院的相關報告指出，綜合性、實踐性、創新性是工程教育的重要特點。大工業時代，科技的發展、社會的進步、知識的更新和傳播速度的加快以及知識傳播方式的變化，對工程活動的影響是巨大的，工程活動已不再是純粹的科學技術范疇，而是對知識、技術、能力的高度綜合運用過程，同時兼顧經濟、文化、法律、生態等方面。這就要求工科學生具有現代工程意識、熟悉工程背景與環境、掌握最新工程知識與技術、具備工程方案擇優和創造性實施能力、主動適應現代工程建設及發展的需求[1]。

工程意識是工程師最重要、最基本的素質之一，是工程行為的統帥和指揮者，有助于工程人多視角、全方位地認識工程并優化集成地解決工程問題，將工程活動導向成功。因此，培養大學生的工程意識，對其成長及更好服務社會非常重要。

關于工程意識的內涵和構成要素的研究，多數學者普遍認同的是：工程意識具有現代工程活動本身所具有的實踐性、系統性和創新性等本質屬性，其內涵和構成要素復雜而豐富，主要包括實踐意識、系統意識、創新意識、質量意識、經濟意識、團隊意識、競爭意識、安全意識、環保意識等。其中實踐意識、系統意識和創新意識是工程意識中具有統領意義的構成要素[1-3]。

我國高等工程教育正在逐步加強大學生的工程意識培養，各高校關于實踐教學體系的構建、工程訓練教學改革、學科建設以及學校、社會和企業整體化教育模式構建等方面均有研究。資料顯示，各高校的研究有個共同點，即重視工程實踐過程。工程意識的形成和發展源于工程實踐活動，同時又反作用于工程實踐活動。但我國高等工程教育中大學生的工程意識培養仍是薄弱環節，主要表現在畢業生的工程意識淡漠，工程實踐能力有待提高，面對工程實際問題，缺乏系統分析能力和靈活解決問題能力，創新能力不強，社會交往、協調合作也相對不足，等等[1，4-5]。因此，高等工程教育應加強大學生工程意識培養。

高校工程訓練中心是非常重要的工程實踐基地，實踐環境更接近于企業。將學生置于這種真實的工程環境中認識和體驗工程實踐活動，有利于學生培養工程意識，掌握工程知識，理解工程活動所具有的系統性、實踐性、創新性等本質特征，了解實踐、創新、合作、質量、成本、安全等元素的內涵，學會運用工程思維分析問題和解決問題。

2 以工程意識培養為導向的工程訓練教學改革的幾點做法

以項目為載體，多種項目形式相結合 項目教學法源自德國的“行為引導式”教學，教學過程以項目為主線，強調學生的綜合能力培養。近年來，部分高校的工程訓練教學對項目教學法進行探索和實踐，并取得一定效果[6-7]。但多數高校的項目設置及實施方式比較單一。西南交通大學工程訓練中心承擔著多個學院的工程訓練教學任務，各學院人才培養計劃的差異，導致對工程訓練的要求和學分的設置不盡相同。為此，進行以工程意識培養為導向，以項目為載體，多種項目形式相結合的教學改革，并具有成效。

1）多工種結合項目。以項目為載體，將多個工種、多種加工工藝有效結合，讓學生根據給定圖紙制作一個包含多個工種、多種加工工藝的項目作品。在完成項目過程中，學生掌握了相關工種的基本知識和操作技能，具有了產品的概念，體驗了產品從圖紙到實物的真實生產過程，了解了一個作品的完成需要多個工種、多種加工工藝的有效配合，學習了加工精度、檢驗方法、各工藝間的銜接與配合、裝配等知識，建立了初步的工程意識。多工種結合項目，對項目載體的選擇和設計比較關鍵，要綜合考慮項目的難易程度、學生的加工能力、工種的選用、時間安排、成本控制等諸多因素。

通過安全錘項目，將車削、銑削、鉗工、熱處理、3D打印、機械測量技術結合起來，實現冷加工、熱加工、先進制造加工的有效結合；通過機電一體化作品，將車削、銑削、鉗工、數控車削、電器、機械測量技術進行結合，實現機、電的有效結合；通過筆和多功能筆筒的組合，將車削、銑削、鉗工、焊接、數控車削、數控銑削、線切割、3D打印、數控雕刻、機械測量技術等工種進行結合。endprint

2）單工種創新項目。各學院對工程訓練的學分設置不同，相應的實訓時間也不同。中心采用不同工種不同實訓時間的做法，由4學時至32學時不等。在8學時以上的工種實訓時，學生先學習該工種的基礎知識和操作技能，之后預留一段時間進行自主創新設計。學生自由選用給定的材料和零件，利用該工種學到的知識獨立制作實體作品，教師在各環節進行指導。學生對自主設計制作的作品有情感的注入，充分調動了參與性和積極性，增強了工程訓練效果。重要的是，學生體驗了一件作品從構思到完成的全過程，對工程活動有了較為系統的認知和體驗，具有了初步的制造工程概念，進一步提高了學生的工程意識。

3）多工種創新項目。多工種創新項目以CDIO模式進行，屬于多學科、多工藝結合的綜合性創新項目。項目主題可以給定或自選，在教師指導下獨立或分組設計完成項目作品。項目實施包括市場調查、主題確定、設計構思、方案優化、圖紙繪制、材料選擇、加工制作、裝配調試、成本核算、項目總結、答辯考核等環節。項目還要求學生考慮材料的回收再用，以培養學生的成本意識。可見，通過CDIO模式進行的多工種創新項目訓練，學生吸收了與項目實施相關的知識——工程訓練知識、必要的專業基礎知識以及拓展學習的知識，理解了理論與實際相結合的重要性，提高了設計能力、創新能力、工程實踐能力、分析問題和解決問題能力、項目管理和總結能力以及知識的綜合運用能力，具有了系統、實踐、創新、成本、質量、合作等意識，全面提升了現代工程意識。

在多工種創新項目中，學生設計制作出許多優秀作品，如可折疊滑板車、火車頭模型、復古電話機、樓梯清掃機器人、電動搖籃、機電玩具、足球機器人、電影放映機、燈具、機器人瓦力等。

4）多種項目形式相結合。承擔的教學任務中，有1個學分、1.5個學分、2個學分和4個學分四種類型，相應的實訓時間、內容安排、不同工種的學時安排也不同。將上述多種項目設置與各學院工程訓練的學分設置相結合，實施以項目為載體、多種項目形式并存的教學改革，具體情況見表1。其中，多工種結合項目中，根據各學院的專業性質和學分設置，靈活選擇不同的載體。

學生自主學習與教師指導相結合 上述項目的實施過程中均以學生為主體，教師在各環節進行指導。鼓勵學生在遇到問題時自主學習、查閱資料，嘗試用不同方法解決問題，比如材料替換、機構改進、工藝調整和優化等，力圖達到最佳效果。這個過程體現了“以學生為中心”的理念，發揮了學生的主觀能動性，既鍛煉了學生自主學習、查閱資料的能力，又使其對相應的知識點有更深入的理解、掌握和應用，學生吸收了解決問題所需要的知識，構建和完善了自己的知識結構，學會了用理論知識解決實際問題。

給定零件與自主設計相結合 上述項目均采用給定零件與自主設計相結合的方式進行。其中，在多工種結合項目中，給定部分零件的圖形和尺寸，還留有部分零件讓學生自主設計，既考核學生的設計能力，又促使學生兼顧與給定零件間的配合及作品的完整性；在單工種創新項目中，學生自主選用材料和給定零件，如小尺寸的板材、螺釘、螺帽、墊圈、鋼珠等，利用該工種學到的知識和技能制作出實體作品。學生通過這種方式將自己的創意完美體現出來；在多工種創新項目中，中心統一購買給定零件，如主動輪、萬向輪、電機、蓄電池等，其他零件及整體框架的設計、制作、裝配調試均由學生獨立完成。學生自由選擇給定零件，既要考慮給定零件與設計零件間的尺寸、精度配合，又要考慮所選零件與設計框架的結合；既要考慮已有零件的參數，又要兼顧整個作品的功能與合理性。學生充分體驗到一個作品從無到有、從設計到完成的全過程，大大提高了工程意識。

給定材料與市場采購相結合 在多工種創新項目中，中心集中采購大部分材料，部分零散材料或零件則由學生自行購買。項目要求成本控制，并提交成本核算表。學生自行采購時要多方比較、全面兼顧，既要兼顧作品的整體框架設計及功能設計，又要考慮零件間的連接方式、尺寸的匹配、零件的性價比等，通過體驗真實的市場采購過程，學習材料和零件的名稱、型號、結構、特點等知識，培養成本意識和經濟意識。

3 結語

實踐表明，以工程意識培養為導向，以項目為載體，多種項目形式相結合、學生自主學習與教師指導相結合、給定零件與自主設計相結合、給定材料與市場采購相結合的工程訓練教學改革是切實有效的。學生通過體驗作品的真實生產過程，構建了自己的知識結構，提高了綜合能力，對大工業時代的工程活動有了較為系統的認知，具有了實踐、系統、創新、成本、質量、合作、安全等意識，特別是對現代工程活動本身所具有的實踐性、系統性和創新性等本質屬性有了更深入的理解，有效培養了現代工程意識，為將來服務社會奠定了基礎。

參考文獻

[1]王寶璽.論工程意識[J].自然辯證法研究，2012，28（9）：50-55.

[2]王章豹，吳娟.論工程意識的系統結構和功能[J].自然辯證法研究，2012，28（4）：51-56.

[3]任正義，劉思嘉，王冬.現代工程師的工程意識[J].實驗室研究與探索，2013，32（3）：194-198.

[4]左延紅，張克仁.工科院校應注重培養學生的工程意識[J].高等建筑教育，2010，19（2）：14-17.

[5]曾麗娟.工科大學生工程精神與工程意識的培養[J].中國石油大學學報：社會科學版，2013，29（3）：110-113.

[6]張樹國，王家宣，劉超.以項目為載體的工程訓練教學模式的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31（7）：307-309，33.

[7]于兆勤，吳福根，郭鐘寧，等.基于項目驅動的現代工程訓練方法研究[J].實驗室研究與探索，2012，31（8）：131-133.endprint