工程训练中心开放式教学体系的研究与实践

陈进武　王群英　方亮

【摘 要】本文针对工程训练中心传统的实习实训存在管理落后、设备资源利用率较低、教学模式单一、教学效果评价机制不合理、学生创新能力得不到发挥等问题，对工程训练中心开放式教学体系进行了研究与实践。

【关键词】工程训练中心 实习实训 开放式教学体系

一、前言

现代高校工程训练中心是培养学生设计、加工等实践和创新能力的基地，是由传统的金工实习基地或校办工厂传承下来，即在普通的机加工和材料成形加工车间基础上，通过增加机械基础训练模块、数控加工模块、CAD/CAE/CAM/CAPP模块、先进材料成型（成形）模块、逆向设计及快速成型模块、机电一体化模块、大学生科技创新基地等，形成了一个综合性、实践性、创新性为一体的大学生实习实训基地。近年来，通过投入大量财力和物力，不断完善设备规模和先进设备的购置以及实习实训教学条件的改善，特别是多媒体和网络教学的引入、管理人员的素质培养，满足应用型本科大学生实践能力和创新能力培养的要求，也为工程训练中心实习实训教学改革提供了便利的条件。

开放式教学打破了传统的知识技能灌输型教学，是以学生为本，学生作为教学的主体，教师为辅助，培养学生主动学习和学会学习，并在此过程中掌握相关的知识和技能，注重学生岗位能力和创新能力的培养。开放式教学的重点在于开放，即学习不再固定时间、空间和内容，学生根据自己的专业特点，创新思想，在指导老师的指导和帮助下，制定大学期间的学习计划，根据计划预约时间和空间、教师和设备等完成学习。这种教学模式能最大化地调动学生学习的兴趣，培养学生的自主学习能力和创造性。开放式实验实训教学模式是通过建立资源配置合理与共享的开放式实验实训中心，学生自由组合形成学习和科研团队，并配备相应的指导老师，在掌握相关理论知识的前提下，自主选定内容，有针对性地完成实验实训，培养发现、研究和解决问题的能力，注重理论联系实际，同时扩展了学生的个性创造空间。提倡开放式教学，培养学生岗位实践能力和创新能力，搭建高等教育和企业人才需求的桥梁，符合国家对应用型本科创新性人才培养的要求。

二、工程训练中心传统的实习实训存在的问题

（一）实习实训内容陈旧，与社会需求脱节，无法满足应用型本科人才培养的要求

机械设计与自动化本科专业开设的实训课程主要包括：金工实习、机械设计实验实训、电加工实验实训、机械制造工艺实训、模具岗位实验实训、数控编程及操作实训等。新建应用型本科院校由于资金投入和教学模式转型等问题，实验设备陈旧，部分实验内容已是现代制造工业淘汰的内容，实践环节现代科技含量低，不符合高素质应用型本科人才培养的要求。

（二）教学模式单一，学生缺乏实验实训的兴趣，无法满足创新人才培养的要求

传统的实验实训教学模式中，教师是传授知识和技能的主体，而学生则被动地接受知识和技能。这种教学多采用注入式，其实习实训课题的选择、加工工艺路线的制定和仪器设备的选择等概由教师指定或者按照任务书和指导书进行，实验实训时学生只需按规定的步骤机械地操作即可。比如在机械设计实训中，实验实训任务书给定设计题目为齿轮减速器，设计步骤按照实验实训指导书来进行，学生在设计时只需按照给定公式计算，再依葫芦画瓢选择相应的带传动、电动机、轴、轴承等。这种教学模式限制了学生的主观能动性和创造性，因此丧失了实验实训的兴趣，无法满足创新人才培养的要求。

（三）管理落后，设备资源利用率低

对于新建应用型本科院校来说，一是原有师资力量较薄弱，专职实习实训指导教师岗位少，专业水平不高，部分实习实训由专任教师兼职指导；先进设备培训机制不完善，部分新进设备出现长期空闲的问题；实验室管理混乱，实习实训设备无专人负责，日常维护和管理存在较大问题。二是按照教学计划安排的实习实训时间较为集中，加上设备资源和指导教师较少，考虑安全因素，部分同学真正动手机会较少。相反，一些设备每年大部分时间空闲，造成非人为使用损耗和失效，设备资源利用率低。

（四）教学效果评价机制不合理，学生学习兴趣缺乏

教学评价体系能帮助教师充分了解学生的专业技能掌握情况。目前，工程训练中心开设的很多实验实训缺乏教学效果评价体系，学生是否掌握该项技能无从知晓，不能因材施教。部分实验实训内容安排在理论课程中，缺乏有效的评价体系，学生也感到无所适从。大部分实习实训课程设置为专业选修课，课时较少，教学考核为合格或不合格。学生无论从考研究生或评奖学金角度，对实习实训课程的重视程度不够，而指导老师因实习实训设备少、学生多，对很多走过场的学生睁一只眼闭一只眼，造成学生对实习实训缺乏兴趣，实践动手能力得不到锻炼，导致人才培养质量的下降。

三、工程训练中心开放式教学体系的研究与建立

（一）基于开放式教学模式，建立以项目驱动任务为导向的实验实训体系

以桂林航天工业学院为例，机械设计及自动化本科专业划分为几个方向，包括机械制造、机电一体化、模具设计与制造、数控技术等。根据培养计划和培养目标，将实验实训模块化，根据岗位需求和开放式教学模式对相应的实验实训内容做出适当的调整，注重培养学生的实践动手能力和创新能力，适合应用型本科人才培养的要求。

开放式的教学体系，一是在时间上开放。工程训练中心在工作时间内全方位开放，学生可先在网上查看仪器设备的使用空闲情况，然后根据自己的课余时间和学习情况，预约设备使用时间和指导老师，并在规定的时间内完成规定的实验实训内容。二是在空间上开放。有些实验项目，比如CAD/CAE/CAM实训等，并不一定在工程训练中心完成，学生可用自己的电脑在宿舍完成后提交给老师；另外一些实训内容，比如设备操作规范、实习实训指导书等实验前的准备内容、实习实训报告、课后思考等相关资料，指导教师可挂在网上，学生在实验前下载预习和实验实训后完成并提交，教师可直接在网上查看后评定成绩。三是内容上开放。对于机械类专业来说，工程性较强，需要完成的实习实训内容非常多，可采用项目驱动为导向，培养学生的岗位能力为目标，打破传统的单一的实习实训模式，建立适合培养创新型人才的开放性教学体系。

对于模具方向来说，核心技能为冲压和塑料模具的设计与制造，可围绕这条主线，以项目驱动为导向，科学合理安排实习实训内容。学生可从大二学期开始，指导教师将一个相对独立的任务项目交予学生独立完成，从信息的收集、方案的设计与实施，到完成后的评价，都由学生具体负责，教师起到咨询、指导与解答疑难的作用，通过项目的实地进行， 要使所有学生能够了解和把握完成项目的每一环节的基本要求与整个过程的重点难点。这样，学生毕业后能很快适应社会和企业，成为独当一面的人才。如塑料模具的设计，教师指定或学生自行寻找身边的塑料零件，完成此零件的模具设计和主要成型零部件的加工，如图1所示：

（二）基于开放式教学模式，建立以岗位能力需求为导向的实验实训体系

岗位能力需求为导向的实验实训教学体系主要包括：一是应用型本科人才培养目标与企业需求保持一致，结合社会对应用型本科人才的实验实训能力要求，调整实验实训课程的逻辑结构体系，建立以用人单位为导向的人才培养机制；二是实验实训课程开设以学生为主体，并体现以学生职业能力为本位的教学模式，在教学过程中，充分考虑学生的认知水平和技能兴趣，根据人才市场的需求适时调整。

例如，机械设计与自动化本科专业（模具方向）的培养目标是学生能够完成与模具相关的设计、研发、维护、调试等工作，根据岗位需求，建立如图2所示的实训体系，且都能在工程训练中心完成。学生可从大二下学期根据自己的学习进度和学习能力，自主选定题目，自由组成团队，制定实验实训计划，到大四上学期完成所有与模具相关的实验实训内容。这样既实现了开放式实训教学的目的，也培养了学生的自主创新能力、团队协作能力和分析问题、解决问题的能力，适应社会对应用型本科人才培养的要求。

图2 基于模具专业岗位能力需求的实习实训体系

（三）建立开放式的大学生科技创新基地，提供大学生创新思维和创新能力培养的平台

建立开放式的大学生创新基地的目的，是要进一步激发大学生的创新精神和创造热情，培养学生的创新意识、创造能力以及动手能力，调动全院师生投身课外科技创新活动的积极性，营造浓厚的学术氛围，推动大学生科技活动蓬勃发展，促进学院教学质量的全面提高。

在工程训练中心内建立开放式的大学生科技创新基地，包括一个学生科研活动室，并同时划拨一定经费用于实验基地建设，购买相关仪器、工具等设备，配备指导老师，规范管理。创新基地将以良好的创业氛围、一流的创新服务，为大学生创新活动的开展提供平台，为社会培养复合型、创造型人才。大学生创新基地将建成创新创业人才的成长基地、制度创新的试验基地。

创新基地建立后，定期举办校级活动和比赛，如技能型比赛（机床操作、CAD制图等）和创新型比赛（机械创新设计大赛、工业产品造型设计大赛等），形成比赛机制，在全校营造创新能力培养的氛围，调动学生投身课外科技创新活动的积极性，并为全国性创新比赛选拔人才。2013年我院机械工程训练中心组织参加全国高校机械创新设计大赛，2项获得广西区一等奖，并获得中南地区一等奖和二等奖各一项；2014年共推荐8件作品参加高校机械创新设计大赛，全部获奖，其中1等奖和2等级各3项，还有一件作品获得全国赛2等奖。通过比赛，极大地提高了学生的实践能力、创新能力、团队协作能力和参与课外科技创新活动的兴趣。

（四）研究开发开放式实验实训教学管理平台，科学管理，提高教学质量

工程训练中心是对学生进行相关专业岗位技术技能培训与鉴定的实践教学单位，是实现教育目标的重要条件之一，其教学基础设施与工作状况直接反映学校的教学质量与教学水平。工程训练中心的建设，为学生提供了完全模拟真实环境的训练场所，使广大学生能适应未来的工作环境，熟练掌握工作流程，增强学生的就业竞争力。如何应用信息化手段，提高工程训练中心的应用效果，使训练中心的软、硬件基础设施达到期望的水平，是摆在我们面前的一个重要课题。现在众多的实验实训设备、机房、教学、学分等多方面的资源，迫切需要一个平台，能够使决策层在统一平台上对实践教学各个方面进行全方位的管理。

图3 开放式实验实训教学管理平台

我院在探索应用型本科院校工程训练中心开放式实验实训的建设改革中，开发了适合我院的实践实训教学管理平台，如图3所示。通过平台，学生可完成信息查询、网上预约、在线学习、提交作业并查看成绩，指导教师可发布信息、评定成绩、查看教学效果评价等。教学管理平台极大地开放了学生实验实训的时间和空间，为实现开放式教学提供了基础保障。

四、结束语

近年来，随着应用型本科办学条件的日益完善和成熟，我校工程训练中心始终坚持加强学生实践能力和创新能力的培养，在人才培养模式、创新活动机制、工程实训中心的建设、双师型师资队伍建设和教学质量监控体系建设等方面做了有意义的探讨与实践，积极探索培养学生创新实践能力的教学模式和方法，逐步完善教学管理各项规章制度来保障教学模式的实施。以我院机械设计及自动化模具方向为试点，在工程训练中心实施开放式教学以后，教学模式和教学方法受到学生的欢迎，学生实习实训的积极性提高，实习实训效果显著，可推广至机械类其他专业。

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