地方高校多層次模塊化工程訓練教學體系構建與實踐

王其兵 陳書法 金孝紅 楊瑞軍 張海濤 張石平 邵立

摘? 要：為提高文科類大學生工程訓練課程學習興趣，加強理工生工程訓練課程內涵，吸引優秀學生接受創新創業輔導和孵化，通過優化訓練教學內容，改革教學組織模式。學生通過工程認知實習，了解工程訓練所開設的訓練模塊、教學內容、組織模式、考核方式等，基于網上選課系統選擇其中自己心儀訓練項目。經過模塊化教學改革與實踐，學生通過工程訓練，設計制作出造型各異、功能不同的作品。三年來的實踐證明，提高了大學生參加工程訓練的興趣，增強了工程素質與創新創業能力;實現了工程訓練由“以教師為主”向“以學生為主”的轉變，學生由“被動訓練”向“主動訓練”的轉變。

關鍵詞：工程認知;工程訓練;多學時項目;少學時項目;以賽代訓;考核方式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）16-0047-04

Abstract： The purposes of this research are to inspire liberal arts students' learning interests towards engineering training courses， enrich the connotation of engineering training courses of college students who are majoring in science and technology， and attract college students to receive innovation and entrepreneurship guidance and incubation. To achieve these aims， this research focuses on optimizing the course content of teaching programs， and reforming teaching organizational modes. The liberal arts students were arranged to receive the internship for the recognition of engineering according to their preferable training projects selected on online course selection systems to get to know modularized training projects， teaching contents， organizational modes and examination patterns that are set up for engineering training. By conducting teaching reform and practices of modularized projects， the liberal arts students can create a variety of works with different shapes and functions by themselves through engineering training. The practice of three years has proven to rise the interests of college students in participating in engineering training and enhance their engineering practice ability， and innovative capability. The transformation of engineering training mode from a teacher-centered mode to student-centered mode has realized and college students' training has seen a transformation from passive acceptance to active participation.

Keywords： knowledge of engineering; engineering training; many-hour project; few-hour project; contest in place of training; examination mode

引言

美國、英國、加拿大等早期加入《華盛頓協議》的國家，從上個世紀80年代開始，開展了一場“大工程背景下的工程教育”改革，更加重視工程教育的應用性、實踐性和創新性[1-3]。國內清華、上海交大、川大、中南大等高校早在上個世紀末就率先對文科類大學生（本文是指人文、社科、經管類大學生，本文簡稱“文科類大學生”）開設工程實踐教學，各高校工程訓練內容、訓練模式也各有特色[4-6]。大連理工、南昌大學、江蘇大學等高校工程訓練中心模塊化教學，網上選課系統開出多種訓練項目可供學生選擇[7-13]。

江蘇省海洋大學是一所江蘇省省屬本科高校，工程訓練自2015年已成為在校文科、理工各類大學生公共基礎必修課。在2015年改革初期，我們面臨許多困難。一是師生參與教學改革的積極性主動性不高。一方面指導老師已經習慣傳統教學模式;另一方面學生，尤其是文科類學生提出疑問：“我們文科生需要工程訓練嗎？”。二是傳統工程訓練教學內容已不能很好吸引當代大學生，因此，迫切需要優化設計工程訓練教學內容，使教學內容、訓練作品同時具有技術工藝性、趣味性和藝術性。三是為吸引學生工程訓練興趣、增加自主性、個性化，工程訓練中心開出所有層次訓練項目菜單，讓學生網上選課， 堅持以學生為主體、教師為主導的模式。打破以往以自然班級為單位統一的課程表、統一訓練內容的“被動式學習”模式。那么學生如何在眾多工程訓練項目“菜單”中，選擇自己喜歡吃的“大菜”與“小菜”組合？四是許多優秀的學生具有很多新奇的創新思路和創造發明，如何變成現實的模型和產品？通過三年來改革與實踐，取得了很好成效，下面就我們采取措施方法簡述如下。

一、工程認知模塊訓練教學改革與實踐

根據工程訓練中心（以下簡稱“中心”）師資、訓練室設備、訓練室空間等情況，每一批次每天安排約350文科類或非機械理工類大學生進中心接受訓練（注：同一批次學生每周一天），該模塊時間為2天。把這些學生分成6組，首先分別由中心領導及教學部主任安排80分鐘時間作實習動員，向學生介紹中心概況、課程性質和目的、特征、訓練任務、教學組織、選課指南、安全要求、紀律要求、考核方法等。然后各組根據課程輪換表分別到普車、數車、鉗工、鑄造、焊接、銑刨、數控銑、柔性制造、特種制造、電工、電子、3D打印等訓練室，分別由老師安排45分鐘時間介紹各自訓練室概況、訓練目的、任務、內容、教學安排、安全事項、紀律事項、考核方法等。

二、多學時項目模塊訓練教學改革與實踐

多學時項目訓練模塊，每個模塊訓練時間為4天，中心給出鑄造-工藝品制作、車工-工藝品鋁質小錘制作、鉗工-鋁質七巧板制作、數控車-鋁質工藝品制作、特種加工-創意作品設計及加工、快速成型-3D打印、電子訓練-收音機裝配等9個項目，有時會根據師生數量給出7個或8個訓練項目。文科類或非機械理工類大學生根據前面花費2天時間在工程認知模塊訓練所了解的，進入學校教務選課系統，從9個項目中選擇自己最感興趣的一個，改變了過去每個工種訓練室都要去泛泛實習訓練而不深入的做法。如：某個同學選擇了車工，那么其它多學時項目就不能再選，該生通過為期4天普車訓練，不僅學會識簡單回轉零件工程平面圖、裝配圖（如圖1所示），能開動車床循序漸進地加工鋁質工藝小錘手柄、錘頭而且還能按裝配圖要求把手柄、錘頭裝配起來，學生加工的實物圖如圖2所示。如果尺寸不合格，就裝不起來，從而培養文科生或非機械理工類學生質量意識、工程意識、安全意識等。

限于篇幅，中心所提供的可選的多學時項目在這兒就不展開一一闡述，圖3-圖6是文科類學生選擇部分多學時項目制作的部分作品實物圖片，分別為3D打印實物圖、鑄造小飛機實物圖、數車鋁質工藝品實物圖、 收音機實物圖。

三、少學時項目模塊訓練教學改革與實踐

少學時項目訓練模塊，每個模塊訓練時間為1天，中心給出焊接、鑄造、車工、鉗工、銑刨、數控車、數控銑、柔性制造、特種加工、快速成型、電子訓練等12個項目，有時會根據師生數量給出10個或11個訓練項目，供文科類、非機械理工類學生選擇。根據前面在工程認知模塊訓練所了解的，進入學校教務選課系統，從12個少學時項目中選擇自己最感興趣的3個，但不能與長學時項目相同。如某個同學長學時項目選擇了車工，那么少學時項目就要選擇車工以外的其它任何3個少學時項目組合，如選擇焊接、3D打印、電工3個訓練項目組合，或選擇鉗工、特種加工、柔性制造3個訓練項目組合等，通過這種安排，文科生選擇長學時項目既能教深入訓練、選擇3個少學時項目訓練又能開闊工程視野。

四、機械類“以賽代訓”教學改革與實踐

機械類學生基礎工程訓練共5周時間，分2次實習，第一次3周，在大二上個學期完成，保留了傳統的教學模式，中心幾乎各個訓練項目都要實習訓練;第二次2周，在大二下個學期完成，我們進行了徹底改革，不再采用往年的訓練模式——第二次仍大多重復第一次訓練項目（僅加工工藝進一步加深與拓展），而是 “以賽代訓”模式取代。

機械學院參賽的每個班分成9個興趣項目組，分別為星球大戰項目組、無動力自滑車項目組、太陽能驅動車項目組、無舵電動直航船項目組、割草機項目組、小型停車裝置項目組，其中星球大戰項目又包含撿球車組、摘星車組、干擾車組3組，每組由4～6人組成。每一組需按中心競賽組委會規則要求提交設計方案、圖紙、耗材采購方案、加工工藝等，再加工、裝配、調試，與其它班級同項目組比賽、提交作品。這種“以賽代訓”教學模式無論是對老師還是對學生的要求比以往機械類訓練模式的要求高多了，極大地培養機械類學生工程能力，不但要設計出來、表達出來、考慮采購、工藝方案，還要動手加工出來、裝配起來、動起來并戰勝對手，同時也鍛煉了指導老師。

五、創新創業教學改革與實踐

許多優秀的大學生具有很多新奇的創新思路和創造發明，如何變成現實的模型和產品，需要專業的老師指導和專門的場所進行創新交流及思維火花碰撞。以往的中心創新訓練室占地面積僅20m2，專用設備也少，為滿足日益創新創業需求，中心于2016年創建占地面積700m2的“72+智能制造創客工場”，擁有5個創新設計室、1個公共制作區，可同時容納20個優秀的創新團隊進駐。通過3年來建設和優化營運，取得了驕人的創新創業教學成績，積極組織學生參加校級、省級、國家級3D打印創意競賽、機器人大賽等賽事，僅2017年獲國家級一等獎4項，二等獎8項。獲校級以上教育教學成果獎3項，其中1項獲得省教學成果二等獎，1項獲校教學成果二等獎。吸引了清華大學、浙江大學、上海交大等高校同行參觀交流，承辦了全國第三屆創客教育基地聯盟連云港高峰論壇暨2017年連云港大會，100余家高校、20多家企業的230多位代表參會交流。

六、考核方式教學改革與實踐

文科生經過2周的工程訓練，其成績又如何給出呢？初期是照搬理工科考核方式，其效果并不理想，后來隨著以上教學模式的改變，考核方式也隨著改變。學生的成績有以下幾部分構成：工程認知模塊占15%，主要考察出勤情況、文明實習;多學時訓練項目模塊占40%，重點考核操作訓練（含各工種出勤情況、安全操作、文明生產、操作技能、工件作品考核等）;3個少學時訓練項目合起來占30%，每個占10%，主要考察工種出勤情況、安全操作、文明生產、操作技能等;實習報告占15%，重點寫多學時訓練項目報告。課程考核實行一票否決，即：構成總成績的任一單項（共6項）不及格，則工程訓練課程成績即為不及格。非機械理工類大學生工程訓練考核方式，也慢慢地被文科大學生工程訓練考核方式取代。機械類第一次工程訓練考核方式，還是保持傳統考核方式，每個項目都要寫實習報告，最后還要理論機考，變化最大的是第二次“以賽代訓”實習，成績考核主要看比賽成績。創新創業的考核，學校有許多鼓勵政策，與學分等掛鉤，已不在本中心考核范圍。

七、結束語

文科類、非機械理工類大學生工程訓練通過以上工程認知模塊訓練、多學時項目模塊訓練、少學時項目模塊訓練以及考核方式教學改革，經過三年來的實踐證明：一是學生選課、上課的積極性得到極大提升，擔心選課遲了，選不上自己心儀的訓練模塊。二是學生通過多學時項目訓練，制作出心儀的作品，尤其文科生，甚至連自己都不敢相信，一個文科生能根據圖紙編程、開動數控機床加工出一個工藝品;能操縱數控3D打印機、打印坦克模型;通過焊接電路板、組裝電器零部件、能裝配收音機并能發出美妙的音樂，非常有成就感！甚至有的文科生，從此改變了人生方向。三是學生過多學時及少學時項目組合搭配訓練，增強工程素質，開闊了工程視野，提高了自己動手能力與創新能力。機械類學生“以賽代訓”以及優秀大學生創新團隊創新創業教學改革，極大提高了學生工程創新設計、制造、分析等綜合能力。實現了工程訓練由“以教師為主”向“以學生為主”的轉變，學生由“被動訓練”向“主動訓練”的轉變。

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基金項目：江蘇海洋大學重中之重教改基金項目“大工程觀背景下大學生工程訓練多層次模塊化教學體系構建與實踐”（編號：XJG2017-1-16）

作者簡介：王其兵（1968-），男，漢族，江蘇連云港人，高工，副教授，教學部主任，研究方向：工程實踐教學、材料成型技術及裝備以及CAD/CAE/CAM應用研究。