开放式工程训练与OBE教学模式探索

韩同样, 刘志明, 胡燕士, 王　伟

(北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京　100044)



开放式工程训练与OBE教学模式探索

韩同样, 刘志明, 胡燕士, 王伟

(北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京100044)

简述了工程训练开放是现代工程发展、创新人才培养的需要,通过工程训练模块化教学、共性与个性相结合、选修与竞赛等方式,实现了工程训练时间、训练内容和空间的开放。通过引入OBE工程教育模式,探索以学习产出为导向的工程训练,扩大学生工程训练的自由度与受益面,培养学生创新能力和意识。

OBE工程教育模式； 开放式； 模块化

工程训练是我国高校中实施素质教育的一个重要途径,也是高等工程教育方面的重要内涵之一,是培养学生实践能力的重要教育手段。工程教育认证是专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业实施的专门性认证,强调的是基于学习产出的教育模式(outcomesbasededucation,OBE)的实践。产出导向是国际工程教育倡导的一种先进理念,强调工程教育认证应关注“教育产出”(学生学到什么),而非“教育输入”(教师教了什么)[1],因而是工程教育认证考察的一个重点。工程训练要适应社会发展的需要,改革教学模式,加强对大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神的培养,培养创新型、综合型的工程人才。要真正完成这一任务,达到预期的目的,工程训练必须实施开放式模式和运行机制,引入OBE教育模式,探索以学习产出为导向的工程训练,给大学生更多的自由度,为培养创新型工程人才提供平台[2-4]。

1　开放式工程训练的必要性

1.1适应现代工程发展的需要

现代工程的科学性、社会性、实践性、创造性、复杂性特点日益突出,工作内容也在不断扩展,形成一个由调研—开发—设计—制造—运行—营销—管理等环节组成的大工程链,它是开放式、螺旋式。因此,工程训练的根本任务就是要对学生进行这种现代工程能力的综合训练,而不是某个具体专业技能的培训,要为人才培养服务,为创业就业引路。要真正完成这一任务,达到预期的目的,工程训练也必须是全过程的训练,设计全过程的工程训练内容和环节,实施开放式工程训练,提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神,促进综合型人才的培养[4-8]。

1.2促进创新型人才培养的需要

世界各国的研究型大学在本科人才培养方面一般都具有以下鲜明的特征:“精英性”是研究型大学人才培养目标的基本定位；“研究性”是研究型大学人才培养模式的核心线索；“创造性”是研究型大学人才培养模式的价值导向；“实践性”是研究型大学人才培养活动的自然属性；“开放性”是研究型大学人才培养模式的时代特点。

工程训练是大学培养人才的一门重要实践课,一般教学目标是“学习工艺知识,提高综合素质,增强工程实践能力,培养创新精神和创新能力”,而作为研究型大学的工程训练实践课程应该体现出“实践性”、“先进性”、“综合性”、“开放性”,因此,实施开放式工程训练符合研究型大学人才培养的需要[9-12]。

1.3基于“学习产出”(OBE)工程教育模式的需要

产出导向是国际工程教育倡导的一种先进理念,而工程教育认证强调基于学习产出的教育模式(OBE)。产出导向强调工程教育认证应关注“教育产出”(学生学到什么),而非“教育输入”(教师教了什么),也正是工程教育发展的方向。

工程训练是高等工程教育方面的重要内涵之一,是我国高校中实施素质教育的一个重要途径,是培养学生实践能力的重要教育资源,因而是工程教育认证考查的一个重点。只有实行开放式工程训练,实现以学生为中心的工程训练,围绕学生需求开展工程训练,将工程训练关注的重点转移到学生在工程训练中学到了什么,而非在工程训练中实习了哪些工种。

2　开放式工程训练的探索

2.1实施模块化教学,实现工程训练时间的开放

工程训练模块化教学是一种系统化、规范化、科学化的教学组织形式,是一项综合性、系统性的教学活动,是以现场教学为主,以技能培训为核心的一种教学模式,它是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,是一个在内容与时间上自成一体的教学单元,实现训练时间的开放。

现在的课堂教学大多采用的是学生自主选课模式,而工程训练基本采用的是必修、集中式的教学模式,给排课造成了困难,因此实践课多排在下午、晚上和双休日。晚上和双休日学生参加校内和校外活动较多,经常造成课程冲突,影响教学效果。实施开放式工程训练教学,将教学内容化为不同的模块,每周一个大模块,大模块又可分为若干小模块,实行按4h或2h安排教学内容,学生可以灵活地选择时间段完成模块的训练,从而实现课内教学与课外活动的兼顾,给学生提供更多的自由发展的空间,促进学生的全面发展。

以“工程训练A”为例,教学安排是每周1天,连续15周,课程多排在下午、晚上和双休日,因此 学生经常需要请假、调课等。为给学生时间选择的自由度,将工程训练内容模块化教学,一般按一天或半天为一个模块进行设计,一周模块的内容一样,便于学生选择合适时间段参加工程训练。

如图1车削训练模块所示,车削训练共3天,将车削教学内容分为12个模块,每模块为2h,每天完成4个模块。完成一个模块后,转入下一个模块训练。一周每一天的训练内容完全一致,学生训练中发生课程冲突,可以提前与教师联系,更换训练时间,条件允许时也可以半天或2h更换时间段,实现与课堂教学接轨。经过进一步的努力和探索,条件具备后,可以将工程训练全部按模块选课和教学。这样做的好处是：

(1) 可以充分利用白天和工作日安排训练,提高了学生选课的自由度；

(2) 实现与教务处选课系统对接,解决了教务处工程训练课集中排课的难题；

(3) 扩大工程训练的接收能力,可以接收更多的学生参加工程训练；

(4) 降低指导教师双休日上班的频率,有利于教师工作与生活兼顾。

图1　车削训练模块

2.2实施模块化教学,实现工程训练时间的开放

梳理教学内容,减少重复,将相似的设备与内容进行整合,将共性与个性相结合,合理使用资源,实现训练内容的开放。

“工程训练A”的数控教学中,包含数控车床、数控铣床、数控雕铣、数控线切割等设备,改变原来按机床安排教学模式,打破工种的界限,实施数控大类教学。将数控教学内容进行了共性和个性的分类。共性的内容,如原来各工种都要讲的数控加工的工作原理、工艺过程、编程代码、程序编制、程序输入和安全操作规程等共性内容,以数控车床为主要载体,统一讲解,实际操作也以数控车床为主,充分利用数控车床数量多的优势。个性内容,如机床特点、加工范围、刀具等,各机床再分别讲解。为适应大类教学,在数控车床安装了投影设备和大屏幕,使每个学生都能清楚地看到指导教师的操作与机床演示。

教师集中讲授,学生自己设计零件、编写工艺、选择一种或几种机床进行操作,不要求学生每类机床都必须操作,数控训练统一打分,不再分工种打分,解决了训练时间和机床有限的矛盾,避免了走马观花式的训练。有的工种设备较少,学生轮流操作时等待时间较长,根据情况学生可以自主选择操作机床时间,等待的同时可以到其他机床操作,也可以约课外时间来操作,加大了学生的自由度,提高了工程训练效果。

2.3通过选修与竞赛,实现工程训练空间的开放

“艺术造型与雕铣制作”选修课中采用开放式教学模式,学生自主训练。雕铣制作室和机房全天开放,学生可以充分利用空暇时间,自主学习使用ArtCAM设计软件进行浮雕的设计、选择工艺路线、进行成本估算和操作数控雕铣机加工,使学生真正体会“做中学”的理念,充分发挥工程训练在培养学生创新能力、动手操作能力和工程实践能力方面的独特功能和作用。教师给予必要讲解与示范,通过答疑与质疑使学生完成整个设计与雕铣制作,大大激发了学生自身的创新潜能和创新思维。如果按常规组织教学,每期只能接待20人上课,实行开放式教学,每期可接待100人,扩大了学生的受益面。图2为学生雕铣制作的部分作品。

图2　学生雕铣制作的部分作品

全国大学生工程训练综合能力竞赛是教育部高等教育司发文举办的全国性大学生科技创新实践竞赛活动,是基于国内各高校综合性工程训练教学平台,是深化实验教学改革,提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神,促进创新人才培养而开展的一项公益性科技创新实践活动。这项比赛本身就需要对工程训练中心实行开放式运行模式,以保证学生加工、组装和调试的需要。

2012年北京市大学生工程训练竞赛期间,工程训练中心实行了全天开放,白天和晚上都有教师值班,全天候指导参赛学生设计、加工、组装、调试和撰写设计报告、编写工艺文件等。同时训练与竞赛进行有机结合,既保证了工程训练的内容,又保证了学生参赛作品的完成,我校参赛的4个队全部取得了北京市二等奖。

通过组织学生参加工程训练竞赛,将工程训练与竞赛有机融合,在完成基本训练的前提下,完成竞赛作品的设计、制作、装配与调试。竞赛作品纳入训练考核项目。通过这种以训练为基础、以竞赛为导向的训练,全面提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神；同时,通过参赛与其他高校进行交流,开阔了学生的视野。

2.4贯彻OBE教学模式,强调以学生为中心

在工程训练焊接实习中,引入OBE教学模式,强调以学生为中心进行教学,以学生学到什么为导向,激发学生实习的兴趣,学生自主设计实习作品,自己动手制作作品。教师根据学生作品加工需要给予必要的安全讲解、答疑和操作演示,学生通过自创作品的实现,完成工程训练焊接实习,解决了以前焊接实习单调乏味,指导教师训练前需要准备大量焊接材料,但训练后扔掉的现象。由于以前焊接实训后都是废品,学生因而实习投入、认真程度较低。采用自创作品,不仅提高了学生对焊接训练的兴趣,而且同一件作品,学生可以设计出不同加工工艺,如图3所示。焊接训练时学生用铁丝、铁片等弯曲成型,再用气焊或电焊连接,也可以用焊条直接焊接成型；同时,有的学生设计了线切割程序,用电火花加工；还有的学生用数控铣床、数控雕铣机加工。教师则适时引导学生,分析不同加工工艺特点、成型原理、材料选用、成本核算等,学生在训练中学到了作品设计、选材、工艺选择、成本核算等知识,而不是教师教了各种焊接方法,体现了基于学习产出(OBE)的教育模式。

图3　学生自创实习小作品

3　结语

通过对教学内容和环节进行梳理,将教学内容模块化,实施共性与个性教育相结合,探索工程训练时间、内容和空间的开放,探索基于学习产出(OBE)的教育模式。兼顾了学生共性与个性的发展,激发了学生的学习兴趣,扩大了学生的受益面,提升了学生创新能力。但还需要进一步优化教学内容、修订教学大纲,转变教学观念、改进教学方式,进一步探索适应开放式工程训练的长效运行机制,适应基于学习产出(OBE)国际工程教育倡导的先进理念,为培养创新型工程人才提供平台,适应大众创业、万众创新的要求。

References)

[1] 顾佩华,胡文龙,林鹏,等. “学习产出”(OBE)的工程教育模式[J].高等工程教育研究,2014(1):27-37.

[2] 果莉,李文哲,杨方,等.加强实践教学,培养学生创新精神与实践能力[J].实验技术与管理 2009,26(1):14-16.

[3] 李强,衡容,崔超.基于开放导向的高校实验室管理模式与运行机制探索[J].实验技术与管理,2013,30(7):228-231.

[4] 魏克湘,刘迎春,董丽君,等.工程应用型人才培养实践教学体系的研究与实践[J].中国大学教学,2011(1):74-76.

[5] 王永生,屈波.本科人才培养模式改革的研究与实践[M].北京:北京交通大学出版社,2009.

[6] 卢晓中.当代高等教育理念与中国高等教育改革[J].华南师范大学学报:社会科学版,2008(2):94-100.

[7] 郑家茂,熊宏齐.围绕研究型大学人才培养,建设开放创新的实践教学体系[J].高等工程教育研究,2008(3):94-97.

[8] 韩同样,邢书明,张若达,等.研究型工程训练的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,28(3):253-255.

[9] 张立红,王勇,尹显明.工程训练实践教学体系的改革与实践[M].南京:东南大学出版社,2007:93-95.

[10] 阮秋琦.以研究性教学培养创新性人才[J]. 中国大学教学，2008(12):23-25.

[111] 孔琳.在实验教学中构建研究性教学模式[J].实验室科学,2007(1):18-19.

[12] 安丽桥,徐巍,陶波，等.范成杰研究型机械工程训练实践教学模式的探索,[J]. 实验室研究与探索,2009，28(6):143-145.

ExplorationonopeningengineeringtrainingandOBEteachingmode

HanTongyang,LiuZhiming,HuYanshi,WangWei

(SchoolofMechanical,ElectronicandControlofEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Thispaperbrieflydescribesthattheengineeringtrainingopeningistheneedofmodernengineeringdevelopmentandtheinnovationtalenttraining,throughtheengineeringtrainingmodularteaching,thecombinationofuniversalityandindividuality,electivewayandcompetition,etc.,theengineeringtrainingtime,trainingcontentandopenspacehavebeenrealized.IntroductionofOBEengineeringeducationmode,TheOBE(outcomesbasededucation)hasbeenexploredinengineeringtraining,thestudents’engineeringtrainingoffreedomandbenefittedrangehavebeenenlarged,andthestudents’innovativeabilityandconsciousnessarecultivated.

OBEengineeringeducationmode;opening;modulization

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.045

2015- 10- 17修改日期：2015- 12- 01

北京交通大学实验室与设备管理处研究项目(13060201)

韩同样(1965-),男,山东莒南,硕士,高级实验师,主要从事工程实践教学.

E-mail：tyhan@bjtu.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)5- 0174- 04

实验教学研究