新工科背景下多層次、模塊化、開放式金工實訓 教學改革

張杰　魏安　陳海濱　李伯棠

摘 要：新工科教育改革對高等學校的工程素質教育提出了新要求，而金工實訓作為培養學生工程實踐能力的重要一環，應主動適應新工科教育的建設，改革并創新教學模式，加強學生創新思維與工程意識的培養。 本文以廣州航海學院為例，對金工實訓教學過程中存在的現狀進行分析，提出構建多層次、模塊化、開放式的金工實訓教學體系，通過教學理念革新、教學內容調整、教學模式改革，提高金工實訓課程的教學質量。 通過提高學生的工程實踐能力、完善學生的知識結構、養成學生的工程素質，達到提升學生能力的目的。

關鍵詞：新工科 工程素質 金工實訓 教學改革

Multi-level， Modular and Open Metalworking Training Teaching Reform under the Background of New Engineering

Zhang Jie，Wei An，Chen Haibin，Li Botang

Abstract：The new engineering education reform puts forward new requirements for the engineering quality education of colleges and universities， and metalworking training is an important part of cultivating students’ engineering practice ability. It should actively adapt to the construction of new engineering education， reform and innovate teaching models， and strengthen students’ innovative thinking and the cultivation of engineering awareness. To analyze the current situation in the metalworking training teaching process， the article proposes to build a multi-level， modular， and open metalworking training teaching system， through the reform of teaching concepts， the adjustment of teaching content， and the reform of teaching models to improve the teaching quality of metalworking training courses. Through improving students' engineering practice ability， the article perfects students' knowledge structure， and develops students' engineering quality.

Key words：craftsman spirit， applied undergraduate course， gold and practical training， practical research

1 引言

金工實訓教學環節以真實工業環境為背景，以產品全生命周期為主線，以“增強實踐能力、培養學生工程意識和創新精神、提高綜合素質”為課程教學目標，通過正確操作設備及產品的生產加工過程，磨礪學生形成嚴謹、一絲不茍、認真規范的工作態度[1]。以工程應用為支撐的金工實訓課程提供了重要的培養學生的實踐能力的平臺。金工實訓課程必須革新教學方法。合理設置教學考核內容及考核方法。

為貫徹落實教育部“新工科研究與實踐項目指南”和廣州航海學院實施“OBE教學理念”精神，針對目前廣州航海學院應用人才培養的現狀，以工程技術能力培養為根本，以完善實踐教學體系和改革實踐教學模式為目標，通過開展分層次、模塊化、開放式金工實訓教學改革，構建貫穿金工實習全程，由簡單到復雜，由單一到綜合，逐層提高，能力進階的模塊化項目式教學，提高金工實訓中心開放程度，提升學生分析及解決問題能力和綜合創新創新素養，使學生在校期間能夠接受與現代企業接軌的金工訓練，以提高我校人才培養質量，更好地為國家和地方經濟發展服務。

2 金工實訓教學現狀分析

金工實訓以培養學生的工程實踐能力為目標[2]，但傳統的金工實訓實踐教學由于存在學生學習積極性不高，教學內容陳舊和教學模式單一等問題。以廣州航海學院為例，分析其現有金工實訓教學模式的不足。

2.1 金工實訓前理論知識儲備不足

金工實訓課程由于理念，模式等諸多原因，較少開展專門面向金工實訓的通識理論課。而進行金工實訓的學生大多是較低年級的學生，機械制圖、材料、公差等基礎知識相對薄弱，直接進行實操訓練，大多學生一知半解，無法滿足理論指導實踐，實踐證實理論，從實踐中再學習的初衷。

2.2 教學模式較為單一化

在實踐教學環節中，由于課程時間、教學設備等原因，較多實訓僅是演示性教學，學生走馬觀花，不利于其技能提升及工程意識的培養。參加實訓的學生普遍存在不愛聽課，也沒有動手操作的積極性，仍未意識到金工實訓的重要性。傳統的金工實訓課程安排為班級授課制，實訓教學的實施多由老師主導，實訓的時間、內容、進度等固定化、形式化，缺乏分層次教學手段，沒有照顧學生專業的差異性，且很少進行工種之間的聯動實訓，不利于因材施教。

2.3 新工科建設培養人才的創新踐效應不足

金工實訓只是偶爾協助學校師生加工制作科研項目或實踐教學用品，開放程度較低且被動，無法充分利用教學資源，學生也難以利用其進行科技創新等活動，不利于激發和培養學生的創新思維。

3 新工科背景下金工實訓教學改革

3.1 金工實訓課程設置

金工實訓作為培養學生工程實踐能力的重要一環，應主動適應新工科教育的建設，改革并創新教學模式，加強學生創新思維與工程意識的培養。為此，金工實訓中心根據廣州航海學院目前的設置專業，設計實踐教學內容時，考慮專業之前差異與學生基礎不一，根據“OBE教學理念”精神，打破原有的各實訓工種均等分配課時的實踐教學模式，以如圖1所示“分層次、模塊化”項目式教學培養模式，采用以項目導向，分層次，多模塊交錯融合，進階式提升學生的綜合工程實踐能力，通過實訓內容側重點不同及難度的不同，進行因材施教及個性化能力培養。

根據全校現有的工科專業學科背景及其不同訓練需求，將金工實訓教學劃分為金工認知訓練、金工技能訓練、金工綜合創新訓練、3個層次和對應于3個層次的若干個模塊。每個模塊中包含難度不同的若干訓練項目，供全校各專業實訓時使用，也供全校學生根據自己的興趣愛好和自身發展的需求進行選修。

3.1.1 金工認知訓練

金工認知訓練主要面向電氣工程等一周實訓課時的工科專業，屬于基礎訓練內容，帶有科普的性質，可靈活運用多種方法和形式開展，其目的是使學生在具體的實驗設備中體會機械產品的結構及其生產技術，拓展學生的知識面。現代大學生與社會接觸少，根本談不上接觸工程實踐，通過金工認知訓練幫助學生建立工程概念，體驗工程文化，了解產品的加工工藝和制造方法。根據現代科學技術的發展趨勢和社會對人才的需求，結合金工實訓中心的工程實踐教學條件，確立以先進制造技術見習、鉗工與創意制作實訓等實訓為實踐主體，結合圖片、多媒體等多種形式的金工認知訓練[3]。金工認知實訓通過網上已有慕課精品課程，內容涵蓋機床構造、焊接技術、數控技術等。學生先根據慕課內容自主學習，然后由專業指導老師講解，學生再進行實際操作訓練（如制作圓規等模型），以達到訓練目標。通過金工認知訓練，使學生了解了工程的規劃、設計、組織實施、運行和管理等，強化了工程意識，為后續課程打下基礎。

3.1.2 金工技能訓練

金工技能訓練主要面向機器人工程、能源動力與工程等兩周實訓課時的工科專業。當前大學生很少接觸工程實際，缺乏實踐動手能力，無法滿足社會及企業對應用型、技能型人才的要求。金工技能訓練可以強化學生的動手能力，確立以金工實訓概述、實訓安全教育、常用量具及工具使用、零件成本分析等課程為基礎理論，結合“慕課”教學案例視頻、《大國工匠》等多媒體資源，通過傳統的制造技術（焊、車、銑、刨、磨床、鉗工）等技能訓練、結合現代制造技術認知訓練（ 數控車削、數控銑削、數控電火花等）。通過金工技能訓練，使學生掌握基礎的工具、儀器、設備等的使用方法以及相關加工工藝操作的基本技能，通過學生的動手實踐、培養其嚴謹、一絲不茍的學習態度和工作作風，提升其工程能力。

3.1.3 金工綜合訓練

金工綜合訓練主要面向輪機工程、船舶與海洋工程、機械工程等三到四周實訓課時的工科專業。此類專業多數為機械或者近機械類專業，社會及企業對此類專業畢業生的解決工程實踐能力及創新能力要求較高。而當前本科生較少參與教師科研課題，很難接觸到工程實際問題，缺乏工程意識、創新意識及科技創新能力。金工綜合訓練是在金工技能訓練的基礎上建立起來的，其讓學生在動手訓練的前提下，掌握分析問題的能力，并通過實踐活動來解決問題，培養學生的綜合工程實踐能力和創新能力。除了開設金工技能訓練項目，根據不同專業的課時安排及專業的差異化，選擇性訓練項目主要是CAD/CAM訓練、數控自動編程實訓、3D 打印機操作與調試實訓、工程訓練綜合能力競賽、畢業設計等。金工綜合訓練旨在使學生熟悉特定產品對象分析、設計、制造與實際運行的完整過程，培養初步的工程綜合應用能力，培養學生的創新意識及創新精神。

3.2 加強實訓項目開放，逐步提升指導老師的工程能力

加強金工實訓實驗室的開放。由于課內實踐學時有限，部分學生在進行創新設計性實踐項目時會遇到一些難以解決的問題。開放實訓室后，學生可在課余時間進一步分析、討論并最終解決這些問題，既提高了學生的積極主動性，又培養了學生分析、解決問題的能力。金工實訓中心選任具有豐富工程實踐經歷的師資隊伍擔任開放式實訓項目教學工作，并用“請進來”的方式引進理論基礎扎實，工程實踐能力強和富有責任心的生產一線工程師擔任兼職指導老師[4]。同時，為了保證教學質量和教學模式的先進性，利用課余時間組織金工實訓老師與校外企業進行深層次的工程交流與探討。

4 結語

通過開展分層次、模塊化、開放式金工實訓教學改革，構建貫穿金工實習全程，由簡單到復雜，由單一到綜合，逐層提高，能力進階的模塊化項目教學，提高金工實訓中心開放程度，提升學生分析及解決問題能力和綜合創新意識，使學生在校期間能夠接受與現代企業接軌的金工訓練，形成可以推廣的教學成果與經驗。

基金項目：廣州航海學院校級教學研究與改革項目：新工科背景下多層次、模塊化、開放式金工實訓教學改革與實踐;項目編號C2106001264;廣州航海學院實驗教學示范中心項目：“新工科”背景下基礎實驗教學示范中心的建設;項目編號C2106001250。

參考文獻：

[1]葛新鋒.分層次、多模塊、開放式工程訓練課程思政教學探索與實踐[J].天津職業大學學報，2021.

[2]葉曉勤.新工科背景下工程訓練中心創新人才培養探究[J].實驗技術與管理，2019.

[3]金璐.面向新工科的示范性工程訓練中心 建設與管理研究[J].現代商貿工業，2019.

[4]嚴劍剛.新工科背景下熱處理實訓教學改革探討[J].上海第二工業大學學報，2021.