“2+X”工程訓練模式下項目教學的設計與實踐

羅　瑋，　邵　霞

(湖南大學 a.現代工程訓練中心；b.電氣信息與工程學院，長沙 410082)

0　引　言

經過實習工廠、學習工場及創新工場三個階段的建設，我校現代工程訓練中心已發展成為以大工程理念為背景，學科力量為支撐，以培養學生創新思維、綜合素質為核心的綜合性、開放式、先進性、創新型工程教育平臺。自2014年以來，工程訓練中心在實驗實訓過程中，改變以往“教師講，學生聽”被動的工種式訓練模式，推行“以項目為主線、教師為主導、學生為主體”的“2+X”即“基礎訓練+自選項目”訓練模式。基礎訓練包括機械制造、電工電子和經營數據仿真的傳統訓練項目；X是自選創新項目，由指導老師研究開發或學生自己申請提出。實行基于真實產品設計與制造的“2+X”訓練模式，便于學生將在基礎訓練時間學習的獨立的、離散的工程訓練單元有機串接和高度揉合，形成高品質的工程素養，有利于對學生綜合能力的培養、創新思維的訓練及工程訓練質量的提高。

以電工電子實訓課程為例，在傳統的授課過程中，普遍采用固定實訓時間和內容，由指導老師準備實訓設備及材料、設計實訓操作步驟并講解，學生重復實驗過程等方式。當然，這樣的基礎類實踐訓練是必要的，但僅限于此，則遠不能達到國家現階段對大學生創新創業意識培養和教育的要求。因此，“2+X”模式的應運而生對于電工技術實踐課程提出了更高層次的要求，需要將新的實訓內容、教學模式融入到教學過程中，作為傳統實訓更深層次的補充；同時，改變教學的均一特征，使用更新的評價體系，有層次有差別的激發學生的自主思維的潛能，突出學生工程實踐能力和創新能力的培養[1]。本文在此背景下展開了“2+X”電工類項目課程的實踐研究，基于真實項目的實踐教學，設計了項目的各個環節，并制定了有效的項目實踐考核及評價體系，引導和鼓勵學生通過工程項目實踐以鍛煉全面的工程能力，包括理解能力、學習能力、分析能力、動手能力、設計能力、創新能力、工作態度、表達能力等。

1　工程項目的選取

針對電工類實踐訓練課程，項目的選取一方面要符合電工電子技術工程實踐應用的要求，另一方面還要考慮接近學生的實際能力，貼近日常生活，貼近工程。采用真實存在的工程實例作為訓練項目，按照工程項目的實施流程讓學生全程參與，熟悉并操作項目每個階段的內容，在實施的過程中一方面培養學生獨立思考問題、解決問題的能力，另一方面在項目團隊中增強學生的合作能力，充分發揮他們的團隊協作精神。

建筑電氣是以電能、電氣設備、電氣技術為手段，創造、維持與改善室內空間的電、光、熱、聲環境的一門科學[2]。在電氣工程應用上, 建筑電氣綜合了電工技術、電子技術、控制技術與信息技術，是一門實踐性很強的學科，同時也是與人們日常生活息息相關且隨處可見的工程技術。將建筑電氣相關工程項目導入本科生的電工技術實踐教學中，能極大的豐富大學生對電氣工程技術應用的認識，體驗到工程實踐身臨其境的感受。因此，筆者將住宅類建筑電氣設計項目融入電工技術實踐教學中，連續4個學期對電氣類和電氣相關專業學生分批次開展項目教學活動，用分階段分任務的評價體系綜合打分，讓一部分思維活躍、求知欲強且具有創新能力的學生脫穎而出，并以點帶面，激發了學生對工程實踐活動的興趣，對電工技術在工程領域的應用有了更深刻的認識和體會[3]。

2　項目課程的設計與實施

設計型學習是國外教育界悄然興起的一種新的學習方式，可以界定為一種基于項目探究的科學教育方法，即設定在一種真實的任務環境中，學生通過完成某個特定的設計任務，學習相應的科學知識和技能。這種界定實際上是將設計型學習視為基于項目學習(或項目型學習)的一種具體形式，學生以小組協作的方式參與科學實踐活動，在完成作品設計的過程中，及時學習所需要的知識和技能，掌握科學概念[4]。由此可見，設計型學習的內涵與特征與“2+X”工程訓練模式下的項目教學目標高度契合，為后續項目課程的設計與實施提供了可以借鑒的理論框架和操作模型。

中海國際社區是長沙近年在建的規模較大的高檔住宅小區工程，我校建筑設計研究院承擔了其二期工程約20萬m2的設計任務，其中筆者負責電氣專業的設計，熟悉并掌握有該工程的相關設計資料。通過將設計型學習理論與案例教學法有機的結合起來，運用這些真實的工程素材，引導學生由淺入深以電氣設計工程師的角色實戰演練了住宅建筑電氣設計的全過程，具體實施流程如圖1所示。

圖1項目分階段實踐環節

筆者熟悉設計行業生產第一線的技術項目和操作流程，具備相關技術項目的實踐經驗，對項目課程的設計與實施提供了可靠的技術保障。針對學生的實際能力，對設計項目進行局部瘦身規劃，但整個項目的設計步驟與實際的工程設計完全一致。從住宅小區的電氣方案設計、初步設計、施工圖設計這3個階段引導學生進行實踐操作，完全按照實際項目的運作進程進行實戰演練。讓學生了解并掌握整個過程及每一個環節中的基本知識、基本原理、基本要求；讓學生體驗到似曾相識的理論應用到技術項目中的系統性與復雜性[5]。

(1) 項目開展的準備階段。將學生分成3人一組，以組為單位分階段開展項目學習。準備階段也是知識儲備階段，通過圖書館、網絡平臺等查找資料，了解建筑電氣的設計內容。學習相關設計手冊、設計圖集、國家現行設計規范規程；提供專業的電氣AutoCAD制圖軟件，指導學生進行軟件的安裝和具體使用。

(2) 項目總體方案設計及匯報階段。提供中海國際社區二期的總圖資料，引導學生全局考慮小區的供電方案和布局。并要求撰寫方案設計說明，設計繪制電氣方案總圖。此階段作為進入項目實踐的開始和入門，需要對前期的學習準備工作進行階段總結，對方案的規劃和設計進行匯報，采取方案匯報互評討論會的形式，每一批次學生以小組為單位進行匯報，其他組進行評議，模擬真實工程項目中的方案專家評審會的過程。這作為一種交流形式，既能讓學生了解到別組成員的學習過程，又能認識到自身工作中的優勢和欠缺，起到了開拓思維、互相激勵的作用[6]。

(3) 初步設計和施工圖設計階段。這兩個階段本身就是遞進關系的進程，引導學生在完成初步設計的基礎上進一步深化設計內容使之成為施工圖。以組為單位分配住宅小區中的一棟住宅樓單體作為設計對象，提供建筑單體的建筑圖資料，交付設計任務書，要求學生在弄清楚相關設計深度要求的基礎上，按設計任務書的要求開展建筑單體的電氣初步設計和施工圖設計。主要內容包括配電、照明設計，弱電管線的預留預埋設計、火災自動報警系統設計等。最后以組為單位設計并繪制出一套完整的施工藍圖，以個人為單位提交項目結題報告。其中施工圖設計階段是最復雜也是最重要的部分，采取老師指導和提供范例學習同步進行。采用案例引導的方法，將類似項目的電氣施工圖提供給學生參考，邊學習邊模仿，最后變成自己的設計內容[7]。

(4) 結題匯報階段。結題匯報作為項目課程的終期考核，既要有成果展示，又要對整個項目進行全程總結。要求學生走上講臺，以組為單位，組長作為項目負責人作全面匯報，組員將自己承擔的項目任務作總結回顧。這一階段，學生既對個體的學習過程有了全面的認知，同時又能對其他組同學的項目開展過程和學習過程進行對比性了解，在團隊合作能力、口頭表達能力、總結能力方面是一次綜合性的實踐體驗[8]。

3　項目實踐的考核與成績評價

項目的實踐以學習和合作為基礎，個人在團隊合作中展現的學習、交流、領導組織、設計創新等能力是評價的重點。對項目過程的每個階段都進行評價打分，并按各階段內容的難易乘以系數，得出最后的項目考評分數。其成績評價系數如表1所示。

表1

項目實踐每個階段的訓練重點不同，第一個階段的方案設計由3人小組的團隊共同完成，因此該階段的評價屬于團隊評價，其結果即得分對于每個組員都是一樣的。而初步設計和施工圖設計階段將項目任務進行具體分工，每個組員負責一個分項，需要協同進行。這樣不僅能確保每個學生真正參與到其中，同時能各負其責、提高效率，加快整個項目開展的進程；因此這兩個階段與終期的結題匯報同屬于個人評價，評價結果即個人得分因人而異。最后，以團隊和個人表現以及項目方案、設計圖紙和結題報告為依據，基于各階段的打分，得出個人在項目制課程中的總成績。由于項目制課程采取開放式的實施模式，沒有固定的上課時間，使學生有較大的自由度。而評價與考核的階段化讓彈性的項目制學習過程在時間上具有可控性，保證了收集學生學習證據的全面性，為評價的準確度和公平性奠定了基礎[9]。

4　應用情況與實施效果

自2014年我校工程訓練中心全面啟動“2+X”工程訓練模式以來，筆者開展了5批次的“建筑電氣設計”項目制課程教學，選此課程的學生人數達到150余人，參加項目制訓練的學生主要以電氣工程以及相關專業的學生為主。參訓學生對電氣工程技術僅限于一些書本理論知識，他們對于民用建筑內的電氣工程技術是既熟悉又陌生，所謂熟悉是因為戶內戶外的燈具、開關、插座、配電箱、變壓器等都是日常生活中常見的電氣設備設施，但對于這些設備設施是如何設計、聯絡使用以及相關隱蔽工程的安裝過程都是非常陌生的。如何將理論與實踐在項目中有機地結合起來，一方面需要指導老師進行答疑解惑，另一方面需要鼓勵學生“做中學”，體驗誤入歧途的苦惱和解決問題之后的興奮，由此學生受益頗多[10-11]。

另外，設計型學習理論為項目制課程教學的設計與實踐提供了可操作模型，在設計性學習中提倡自下而上的逆向學習[12]。對于指導老師而言，教學并不始于講授課程知識，而是先讓學生在設計任務中自主學習和探究與項目有關的知識和技能，在設計過程中，老師根據項目階段以及學生具體情況，結合案例分析講解每個階段設計需要掌握的課程內容，鞏固學生在設計任務過程中已經自主學會的基礎知識，重點講解大部分學生碰到的重難點知識，學生再根據老師的補充知識對設計內容進行修改完善。這種逆向學習方式即讓學生有意義地學習了知識技能，也讓學生在一堂課中能把握重難點，并及時學以致用[13-14]。學生們普遍反映通過該項目實訓體驗到了工程設計的復雜和嚴謹，投入其中獲益頗多，是一次令人難忘的工程實踐訓練；有的同學則認識到團隊合作的重要性，只有個人分工明確，時間規劃合理，團隊協同才能有效地完成設計任務；還有同學認為在動手設計制作過程中鍛煉了自己解決陌生問題的能力，盡管在設計成果上表現不佳，留有遺憾，但期望多開放這樣的實踐教學課程，得到更多的鍛煉機會。

5　結　語

“2+X”訓練模式是大學工程實踐教學內容與方式的突破，目前我校已有機械類、電氣類、電子類、信息類等專業1 100名學生通過該訓練模式完成了一批項目成果并獲獎。其作為創新工程實踐教育的改革模式，在理論探索、教改思想及實踐創新等方面成效顯著，推廣應用效果突出，受益面廣，對全面提高學生的綜合素質特別是工程素質，提升實踐動手能力、創新創業能力及就業能力，起到了十分重要的作用，因此也在2016年省級高等教育成果獎評比中榮獲一等獎。

當然，“2+X”訓練模式中的項目內容隨著更多專業的參與還需要不斷地豐富和完善，其項目教學設計的方式方法在吸收設計型學習相關理論如“逆向思維學習過程模型”[15]等的基礎上，還需要在創新創業的可持續性上做進一步的實踐應用研究。因為，項目對于參與的每一批學生是階段性的，但對于項目成果的形成甚至到成熟產品的轉化是一個相對漫長的過程，如何將這一過程進行有效的延續，在每批學生之間進行無縫連接，這都有待進一步研究和深入實踐。

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