新工科背景下基礎工程訓練混合式教學實踐

倪海濤 劉紅盼 楊和山 朱 江

（重慶文理學院化學與環境工程學院，重慶 402160）

0 引言

自“新工科”概念提出以來，如何培育出既具有較高理論水平，又具有相當實踐能力的應用型人才是當前應用型本科培養的重中之重。 相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟發展迫切需要的是實踐能力強、創新能力強的高素質復合型“新工科”人才。他們不僅要運用所掌握的知識去解決現有的問題，還要有能力學習新知識、新技術去解決未來發展出現的問題。 現代工業對工程師的工程綜合能力提出了較過去更高的素質要求，基礎工程訓練已成為培養高素質工科人才不可缺少的一個重要環節。 在當前新工科發展背景下， 工科學生一定要提高自身的工程實踐素養。 尤其是作為普及基礎工程知識、引導學生走向工程職業的基礎工程訓練，該課程建設和教學質量的好壞直接影響到學生工程素養的啟蒙和提升。 如何科學有序地進行基礎工程訓練一直是高等工科院校的重要研究課題。

1 基礎工程訓練教學問題分析

隨著社會發展與科技進步，工科畢業學生的實踐技能無法滿足實際工作需要的問題越來越突出。 近年來，從用人單位反饋情況來看，大多數進入生產一線的大學生在實踐能力、 創新意識等方面存在明顯欠缺，無法滿足工作崗位具體要求，需要較長時間去適應和學習。 直面問題找根源，傳統的基礎工程訓練確實存在許多不能適應“新工科”要求的地方，難以有效激發學生學習工程知識的動力和熱情。

1.1 學生理論知識儲備不足

有些學生空間想象能力較弱，面對某些“靜止”的工程原理相關介紹文字和圖片時，對抽象的工程理論知識有畏難抵觸情緒。 有些學生缺乏足夠的課前預習，在項目實訓中始終被動接受知識，造成只會死記硬背當前項目的操作要點。 由于知識的消化缺乏時間積淀，致使理論知識不扎實、不系統，進而造成實際工程應用能力、分析解決問題能力較差，遇到突發情況時更是驚慌失措，缺乏應變能力。

1.2 學生實際實訓時間不夠

一方面，由于課時限制，實訓場地、設備數量有限，學生人數較多等因素，導致學生能夠真正動手實訓的時間相對較少。 另一方面，有些訓練內容要點較多，示范時間過長，學生沒有足夠的時間去熟練地操作設備和了解設備的一些加工工藝，大部分都是照著教師的示范依葫蘆畫瓢， 很少加入自己的想法和創意，學生的創造性和積極性沒有被充分發掘出來。

1.3 學生課堂角色定位失衡

課堂上以教師為中心進行的教學活動包辦代替過多，而忽略了學生的主體作用。 由于一些原因，教師過于擔心學生的安全，不讓學生使用相關設備，導致在有些實訓項目的授課過程中僅僅是教師進行講授和演示為主，學生幾乎不動手。 還有些教師仍然沿襲“師傅帶徒弟”的模式，訓練內容還是制造一把小榔頭或焊接萬用表等，各種要求和相關資料全部由教師統一給出，學生只是按部就班地完成布置的任務。

1.4 學生主觀能動性不足

部分學生本身興趣不大，根本不愿參與到實訓當中去，往往是想著把上課時間混過去就好了，根本不會去主動思考問題，解決問題，更別提遷移創新了。 一些學生覺得每次基礎工程實訓都是單一的或局部的操作技能訓練，對實訓的積極性不高；也有一些學生勞動觀念淡薄，惰性較強，缺乏吃苦耐勞精神，不情愿使用銼刀、手工鋸、電烙鐵等工具進行動手操作。

2 基于項目導向的混合式教學設計與實踐

2.1 重構教學內容，提供想要學習的“源動力”

結合人才培養方案、課程標準等，以項目為導向，對課程知識結構、教學內容進行改造與優化，進一步對課程任務進行模塊化、項目化設計。 根據應用型人才培養的教學要求，針對我院近機類、非機非電類工科專業教學需要，基礎工程實訓教學共分上、下兩學期，每學期訓練歷時兩周，要求至少完成一項工程產品的設計與制作。 上學期側重材料加工基礎實訓，主要教學內容包括機械制造中的一般加工方法和現代制造技術，以零件、產品加工過程為主線，具體分為選材、劃線、下料、傳統加工、特種加工、熱處理、連接與裝配等；下學期側重電工電子基礎實訓，主要教學內容包括常用電工儀器儀表、 常用元器件的識別與選擇、基本電子電路安裝實訓、電工基本操作、常用電氣線路安裝實訓等。 在項目化過程中，基于項目差異化和層次化，按照教學目標的要求，遴選“基礎認知型”“驗證探究型”“遷移拓展型”等不同層次梯度的工程項目，以適應不同專業、不同層次學生的需要。

此外，對于每一個專業，在項目化運行時，結合專業特色，有意識逐步植入大量真實的項目案例，以期全方位培養學生的學習興趣，激發學習動力，鍛煉實踐動手能力和培養團隊意識。 通過以實際工程項目為載體， 打破原有課程體系的知識點學習和模塊安排，將實踐技能融合于各項目任務中，讓學生有“做項目”的感覺。 學生通過對項目任務進行分析，查閱相關資料，提出設計與加工方案，實現“做中學，學中做”。

2.2 優化教學過程，增強愿意學習的“牽引力”

適當減少課堂面授學時，充分相信學生，把學習的主動權還給學生。 只有教師真正地成為學生學習的促進者、牽引者，做到“授人以漁”，才能真正成為學生學習能力的培養者。 在實踐中做的項目無論再小，要包含如同真正的工程項目一樣從立項到產品的全過程，將教學過程相應地分為項目的選定、計劃、實施和收尾等階段，并將項目管理方法貫穿于整個教學過程中， 以突出對學生工程能力的訓練及工程素質的養成。 混合式課堂教學的教學設計按照課前、課中和課后三個階段進行，每個項目的教學實施過程大致可采用如下模式：

（1）課前線上預習。 課前利用網絡學習平臺推送預習項目訓練任務， 涉及一些較復雜的工程原理時，盡量提供動畫等視頻資源。 學生根據項目的導學信息，通過教學視頻和相關課件進行自主學習，將不懂的知識點進行標注或記錄。 同時，學生還需要完成課前作業，以此來考查學生對工程技術基礎知識的掌握情況。 在學習過程中遇到的問題可通過平臺進行提問交流，教師根據學生的作業和交流情況，在課堂進行針對性的講解。

（2）課中面對面線下訓練學習。 教師針對學生在課前預習中不懂的知識點及線下訓練錯誤較多的知識點進行重點講解，如有必要，直接現場展示不當操作導致的錯誤，增強學生的感性認識。 鑒于工程實訓的課程特點， 課堂教學采用教學做一體化的模式，開展項目實戰、討論交流、小組互評等活動，教師主要負責實操演示、安全巡視、答疑解惑、組織活動、問題收集等，要求學生及時對作品進行過程拍攝或拍照并上傳至平臺，在豐富教學資源的同時，也可讓大家通過親眼所見各種“試錯”嘗試而扎實掌握相關知識。

（3）課后線上總結反思。 結合項目實操過程，教師進行歸納總結，上傳一些典型的過程操作視頻，讓學生結合自己的實踐過程有針對性地進行課后反思。 此外，利用實驗室開放時間，進一步引導部分學有余力的學生完成一些拓展性任務，強化學生知識運用能力和創新實踐能力。

2.3 改革教學方法，提升熱愛學習的“驅動力”

在工程教育背景下，工程師“角色驅動”能很好激發學生的學習熱情和動手能力。 在完成規定動作的基礎上， 提倡和鼓勵學生組建項目團隊開展自選動作。而且， 允許學生將兩個學期的教學內容進行通盤考慮，在上學期設計作品模型的時候，可以兼顧考慮下學期的電子電路方面，例如，某些構件加裝LED 燈、電動裝置模塊等。 在項目運行過程中，引導項目團隊自主發現問題、解決問題，并允許隨時可調整方案。 例如，在環境工程專業的材料加工基礎實訓中，有項必選任務是要求學生組隊利用給定的材料設計并制作一種沉淀池。 有些學生剛開始考慮問題不周，只圖省事，初步設計并加工出若干塊亞克力矩形板，最后在聯結裝配時，發現在不允許使用過多膠水時，整體結構穩定性不是太好；經過后續調整，對矩形板進行合理的開槽設計， 極大提高了沉淀池的結構穩定性，同時對古代榫卯結構有了更深的感性認識。

為使學生產生主觀能動性，分層教學已被證明是行之有效的重要手段之一。 從歷年的工程知識儲備和動手能力摸底情況分析，工科學生工程能力發展不平衡不充分的問題是客觀存在的，也是難以回避的話題。 針對課程目標，結合往年教學經驗，課程團隊認真梳理教學要點，合理設置分層教學，以滿足不同學生的能力發展需要。 以“基本電子電路安裝實訓”模塊為例，在教學過程中，分別提供不同大小型號的音箱、收音機、萬用表、空調遙控板等零部件供學生選擇訓練。小型電子產品的集成電路板通常較小， 布局較緊湊，并大量采用體積小的貼片電阻等元器件， 焊點較小，非常考驗手工焊接基本功和后期故障排除能力，適合動手能力較強的學生操作； 而大型電子產品相對簡單，焊點較大，比較適合動手能力相對較差的學生操作，一定程度上也能保護這部分學生的學習積極性。

2.4 完善考核評價，凝聚快樂學習的“向心力”

在進行項目考核時，全面兼顧課前預習、課堂訓練和課后總結三個環節，并充分使用平臺自評、教師評價、學生評價、組內組間評價等多元評價方式。 在具體評價過程中，一方面依據前期確定的指標對所完成的項目作品進行評價，另一方面依據過程性材料和自評互評表對整個學習過程進行評價。 充分發揚民主評價，允許學生闡述自己作品的亮點或在訓練過程中的所思所獲，大到作品的結構穩定性，小到邊角、棱角的快速處理均可。 通過構建多元評價體系，力求尋找各項目組每位學生的閃光點或過人之處，促進學生自主快樂學習。

此外，對于自選項目，借鑒跳水比賽評分規則，充分考慮工程項目作品的設計與加工難易程度，分別設置不同加權系數，對學生的項目作品加工與安裝基本技能進行綜合評價。 例如，在某個項目評價中，多個項目團隊利用PVC 塑料板分別制作出方形沉淀池與圓柱形沉淀池。 從加工工藝來看，圓柱形手工制作要比矩形制作要復雜得多，即使圓柱形沉淀池做得不是很完美，其最后得分也可能與完成質量較高的方形沉淀池相當。 而同樣是方形沉淀池，溝槽式連接比端面直接連接要復雜一些，選擇前者的話，完成難度系數相對較高。 從課后調查問卷和期末評教結果來看，學生非常認可這種模式，對工程基本知識的理解和基本技能的實踐均有很強的自我成效感。

3 結語

實踐類課程混合式教學已得到廣泛認可，但其優勢并非自然而然就能發揮出來，需要課程教學團隊的精心設計和靈活實施。 基礎工程訓練對提高工科學生的實踐動手能力、 創新能力及綜合素質有重要的意義，探索適合專業人才培養和學情的混合式教學路徑已成為突破傳統課堂教學難點的新選擇。 基礎工程訓練側重動手實踐，對理論深度要求相對較低，如果能全面采用混合式教學模式，實施起來更能達到預期效果，同時也能極大改善傳統教學中的一些不足。