工程類大學生實戰能力培養與實驗教學方法探索

劉升 林希峰 肖歡

摘要：工程類大學生實踐能力是本科教育質量評測的一項重要指標，也是大學生畢業后在崗位上能有效工作的一種保證。歸納總結了高校實踐能力培養模式的四大類型，在簡要分析各類優缺點的基礎上為將學生、教師、學校三者在教學中的最優效果充分激發而提出一種實戰化模式的實驗教學方法，并從實驗研究對象、實驗參與人員、實驗氛圍建立、實驗效果考核四環節進行詳細闡述，從而為高校實踐能力培養和實驗教學方法探索奠定理論基礎。

關鍵詞：工程類；實踐能力；實驗教學；實戰化模式

1 引言

當前工程類大學生就業形勢較之以往愈加嚴峻，工程行業亟待創新和優化改革來提高其社會競爭力和生存力，而大學生作為其執行的勞動力源泉，只有具備務實的基本實踐技能[1，2]才能在未來發揮后續的優化應用和創新能力，由此其工程類實踐能力的培養效果更加重要。實驗教學[3-5]是大學課程中培養學生實踐能力的基本環節，但現在很多實驗課程所起到的效果僅僅只是訓練學生模仿教師實驗的能力，為了既可避免這種單面實驗教學缺陷又可增強學生自主實踐能力的培養，提出一種工程實戰化培養模式。所謂工程實戰化培養模式，是指將所開設的實驗課程盡可能按照現場的要求或結合現場的情況來進行實踐，然后要求學生能獨立按照自己的思維模式解決實驗中所出現的問題，進而通過實戰訓練提高實踐能力。

2 當前工程類大學生實踐能力培養模式

2.1 教師為主導的實驗教學模式所存在的缺陷

當前社會對大學生工程實戰能力的要求日益提高，實驗教學是其實踐能力培養的核心途徑之一，隨著實驗課程[6]教學方法的探索與改革的飛速發展促進了實踐教學效果的提高，使得實驗教學仍是培養工科學生實戰能力的主流方法。常規實驗課程教學特征有以下幾點：其一實驗內容偏向獨立實踐的部分較少，多數是以教師演示為主，學生自主思考的空間較少；其二實驗課時有限，在較短實驗課時內能將所要求的實踐內容全部獨立完成的學生的概率較小，對于少部分學生甚至要求教師為其完成實驗；其三實驗考核通常采用報告的形式，較難確保學生是獨自完成的；其四實驗教學內容更新緩慢，實驗創新性受到制約。

2.2 課外創新項目實踐模式所存在的缺陷

課外創新基金項目是近年來國家和高校為提高大學生實踐能力所采用的一種有效激勵策略，其可以自主申請國家級、省部級、校級的各項課外創新基金項目，同時也可參加各種課外學術競賽，如大學生挑戰杯競賽及機械設計創新大賽等，這些都是以課外創新項目[7]為載體的大學生實戰能力培養方式。課外創新項目只能使得少數學生在有限資源的條件下能充分和指導教師交流溝通，最大條件下保證少數學生能獨立自主地搜集資料、設計并完成自己的實驗、整理結果并能把在獨自操作試驗過程中所遇到的各種困難與問題和指導老師一起探討并找到解決辦法，最終形成工程實踐能力，如此不能滿足大部分學生的實踐訓練要求。

2.3 開放實驗室平臺模式所產生的缺陷

將實驗室為實驗教學、技術研究及科學研究所能提供的必要條件，如實驗儀器設備、實驗場地、實驗時間、實驗材料和實驗指導人員等部分或全部向學生有目的的開放，從而為學生完成試驗項目和提高實踐能力創造平臺，這就是開放實驗室平臺的教學改革模式[8]。開放實驗室平臺能幫助在科技方面有積極性的學生創建一種科研氛圍，這對于這些學生的自主能動性要求很高，同時也很能實現較好的實踐能力培養效果，但對于大多數學生而言或者學習方面缺乏積極型的學生，起到的效果不僅不顯著可能會出現一些麻煩，如貴重實驗儀器操作之前都會有專業老師進行講解，有些學生沒能及時理解老師的講解或者是聽課時疏忽大意從而造成實驗儀器的損壞，這方面也不是沒有教訓，也引起了部分實驗教師的高度重視。

2.4 校外實訓基地模式的缺陷

校外實訓基地是高校為更好給學生提供實踐訓練場所而與企業共建的合作平臺[9]，一方面學校可以將自身的研究成果和培養的人才直接引入企業，轉換為相應的社會價值和促進企業發展，另一方面企業也給高校學生提供一種全方位的理論與實踐相結合的實際工程境況的訓練，使其能在實際工況中了解和學習更多的實踐技巧與實戰經驗。校外實訓基地雖有諸多優勢但是關鍵的安全問題卻是其最大的缺陷，校外實訓期間的安全問題歷來被重視且無法得到較好的解決辦法，學生們進入基地后沒有專門的指導員實時指導和監督，而完全靠自覺態度和自我安全保護意識來保證其在實習期間的人身安全和專業理論知識同實踐能力的學習。在沒有通過安全意識考核之前，學生直接在校外實訓基地中實踐鍛煉的安全保證是關鍵。

3 實戰化模式的實驗教學方法探索

3.1 實戰化模式的提出

美國麻省理工學院是世界頂級理工院校，其教學模式被世界很多高校所效仿，她所培養出來的學生都是世界級優秀人才，其最基本教育理念之一就是“通過實踐學習”形成啟發學生的創造力和競爭力的學術氛圍[10，11]，這種理念是值得我們思考和借鑒的。實戰首先起源于軍隊為提高士兵們實際作戰能力而模擬真實的戰爭情況，以此來真正達到提升戰斗能力的需求，也有高校曾對教學實驗項目的實戰性有過探討[12，13]。結合工程類實際情況，以近幾年來的該專業學生實踐能力培養情況，結合在學生和老師中做過的教學質量調查結果，可看出還存在許多不足之處，總體看依然表現在學生、教師和學校三個方面。

（1）學生主動學習意識薄弱，競爭意識漠然

隨著新型經濟和高科技的飛速發展社會板塊在不斷復雜化，由此對學生學習動機的沖擊也大有影響。現今高校的基本課程和專業課程的理論學習都是通過考試來完成，且試題難度也相對不是很高，若平時上課和考前能認真復習，不用花太多時間基本可順利通過，很多學生認為花掉大量時間去學習這些課程，還不如在社會上做些兼職進行鍛煉；曾經通過刻苦學習獲得獎學金的方式來刺激學習態度，而現在隨著企業和用人單位對于學生的課程成績不再看重，同時學校的獎學金制度多而繁亂且有失公允，學生甚至可不用通過學習競爭就可獲獎，這導致了學生的競爭意識漠然，認為高校學不學習無關緊要，只要拿到學位證和學歷證就足夠，甚至少數中途直接輟學創業，遺憾的錯失了大學里該好好學習的機會。心態非常重要，由此工程類大學生的學習意識和競爭意識的培養也值得重視。

（2）教師的教學能力重視程度不足，高校仍以科研能力為主要考核

一直以來高校之間的競爭和排名都是以科研為主導來進行的，而考慮高校畢業生為社會作出貢獻的則很少。高校以科研為主體是必須的，沒有足夠好的科研也表明高校在理論知識方面沒有足夠的資質能把學生培育好，但高校的教學宗旨也有另一個面，那就是傳授給學生高校所具有的這種科學研究的綜合能力。教師應該在將自身的科研做好后，要將自身在從事科研創作過程中的理論知識和綜合實踐能力傳授給學生，如此便可將優秀的研究成果順利傳承。當前教育環境下高校教師隊伍中越取得突出研究成果越難以給學生上課，學校為追求科研能力的提升也不得不去鼓勵這些優秀教師去繼續完成他們的科研；相反，越是科研一般的老師越需承擔大量的課程教學任務，這種分工明確的教學安排表面得當，實則不妥，學生難以精進。由于學校在科研角度的刺激力度來自社會壓力，在教學方面的激勵政策則相形見絀。

（3）學校實驗室建設投入欠缺，缺乏相應的刺激機制

高校國家重點實驗室科學研究經費毫無問題，但真正做到科研與教學并用則實非易事。其多是完成重大科技攻關項目或國家各種基金項目的重要實驗基地，本科教學人數眾多，兩者若合為一體使用則混亂非常，難以有效利用資源。其設備以貴重居多，多用以完成性能高端檢測之用，只有理論知識到達一定程度后學習其使用技巧才有效；據調查顯示：提供學生有機會來此學習，理論基礎知識不牢者對于高端技術在專業領域的應用都不甚理解。簡單問題如材料加工專業的焊接方向，一般要求能很好地完成焊接工藝即止，很少要求了解焊接時組織是如何變化、缺陷是如何產生、判斷用何種工藝能有效加以消除或是預防等，都未涉及。

3.2實戰化模式的探索

實戰化模式的實驗教學方法旨在提高學生的積極競爭意識，通過競爭意識來促進自身對于學習的渴望，從而自覺學習并將所學知識有效用于實際工程情況中。實戰化模式有四個環節，首先是實戰課題的選取和準備；其次是實戰化教學對于教師和學生的要求；再次是實戰化教學環境的營造和構建；最后是實戰化教學效果的考核和驗收。

（1）結合企業需求，提煉實戰化教學項目

工程類大學生在畢業后一般走向企業，那么如何更快的適應企業實際需求也是實戰化模式教學方法所要考慮的重點。譬如材料成型及控制工程類大學生畢業后進入一所大型沖壓廠工作，那么在學校所學到的沖壓理論基本知識和基本的沖壓實驗都是可以直接在廠里應用的，如要考慮一些沖壓缺陷的研究分析及解決辦法，就顯現出不足。若在實踐教學中將沖壓工藝基本實驗全部聯系起來，并結合在企業生產運營中經常出現的缺陷問題一并深入分析，調研并結合廠企所需來提煉出工程實戰內容。同時考慮各工程方向都不一樣，還需在充分熟悉和理解教材后，結合當下社會背景本工程方向的發展行情及趨勢，以及企業實際生產情況和需求，對課程進行整體宏觀把握，并有必要可能涉及到學科之間的交叉，如材料加工工藝、材料科學基礎、機電設備一體化及通風與給水排水等不同課程的綜合考慮，然后提煉。

（2）教師進入企業學習鍛煉，提高自身實戰能力

若要培養學生的實戰能力，首先教師必須具有相應的實戰資質。教師為獲得這種教學資質必須親自進入企業學習和訓練，熟悉企業現場實際生產運用的各種要求和模式，甚至成為這些計劃和執行方面的理論和實踐專家。教師在利用假期時間和科研機會深入企業一線基層進行學習和交流，加強自身理論知識的學習和實踐能力的培養；還可借助新興技術峰會、國際會議交流、企業技術論壇等活動，了解先進的行業技術和一手的行業發展資訊和動態，結合自身理論知識充分理解并融會貫通，從而獲得指導學生具體操作的高水平技術方法。實戰化模式對學生需采取選擇性培養，通過競爭機制，從專業基礎知識、學習態度、學習時間、道德操守等方面擇優選拔，入選者自主愿學且要求身體素質亦能支撐其在訓練中堅持到底。

（3）結合學校重點實驗室平臺，構建實戰化的實驗教學氛圍

學生進入企業后會分配到不同部門從事不同的工作，其中有文件的撰寫類、現場生產技術流、設備檢修類、工藝研究開發類以及產品銷售類等。在制定實戰化實驗教學項目的同時可以按照這種模式結合重點實驗室的儀器和設備營造與企業工作環境相似的實驗氛圍，制定小型實戰化項目，促使組各成員均能分管不同任務并注重培養完成這些任務所具備的能力，如在項目的撰寫階段可培養他們對問題的歸納與總結并提出可行性解決問題辦法的能力，執行中創新型和應用型能力都得到有效鍛煉；對于設備檢修則需要通過對儀器設備的原理和工作環境要求以及操作注意事項等著手，在對設備各方面的參數有整體把握后檢修亦是可行，其后關鍵之處在于處理設備緊急故障問題的思維模式需得到充分鍛煉；其他方面亦是如此。

（4）建立實踐能力培養體系的有效考核標準和規則

對于解決實際生產過程中的問題，一般分為兩種，一種是難度不太大可緊急處理后解決；一種是需要進行相關理論分析和研究后才能解決。企業項目結題工作要求明確、詳細且復雜，將企業這種模式引入考核系統中將會大有裨益。因此實戰化模式教學成果的考核不能按照傳統的實驗教學考核，需給出一個綜合的考核方法和標準，更需要不斷探索并在實踐中不斷完善。首先可要求學生將在實戰化模式培養過程中所經歷的各個環節包括制定任務目標和實際遇到困難及如何解決問題等各方面，經過學生自身理解和感悟后通過撰寫實踐報告的形式表達出來，這樣既可讓教師適時指導又方便學生對自身實踐能力的總結更有利于提高實踐教學效果；其次進行實戰化項目關鍵實驗操作部分的現場演示，在單位時間內爭取做到能提高效果，如金相試驗通常會需要很多時間做準備工作，主要原因還是操作者技術不夠成熟，經過大量的實驗練習后，單位時間內可做到能更快更好的制備好試樣；再次可邀請本領域內的教授和專家進行點評，并對學生和指導老師給出建議以幫助參與的師生都能提高相應能力；最后在畢業實習期間盡可能幫助學生能將其所得應用于企業或實習單位，以實踐來檢驗成效。

4 結束語

我國當前形勢下的工程類大學生就業情況逐漸進入轉型期，實用型創新型人才的培養迫在眉絕。解除工程類大學生就業困境的關鍵點，就是通過高等教育務實提高其工程實戰能力，從而能在進入社會后從容面對各種競爭和困難。實戰化模式的實驗教學方法需經過不斷探索和實踐來完善，在整個實戰模式培養過程中教師環節是中心樞紐，是整個實戰訓練的運籌與決策者，如此亦對教師自身工程素質和實戰能力提出更高要求，學生需將實驗課程和理論課程所學到的最基本的技能綜合運用起來，訓練中積極配合教師的正確指導建議，攻克難題，形成自己獨特的實戰能力。對實戰訓練的考核不僅要從最終成果的角度權衡，更要從完成項目過程中學生所體現出的工程素質來評判最終的成績，長此堅持則定能將高等教育所要求的大學實驗教學質量達標，更能培養出一批具備工程實戰能力的合格應用型創新型人才

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基金項目：2018武漢科技大學教學改革實踐項目：基于大學科交叉實驗平臺促進工程類創新創業型人才培養體系的構建與研究（2018X067）。

作者簡介：劉升（1984.12-），漢族，男，湖北武漢人，碩士，實驗師，材料加工工程方向。

（武漢科技大學材料與冶金學院 湖北武漢 430081）