“工程索道”创新人才培养实践教学体系构建

巫志龙，周成军，周新年，张正雄，郑丽凤，沈嵘枫

（福建农林大学 交通与土木工程学院 福建 福州 350002）

·实验室建设与管理·

“工程索道”创新人才培养实践教学体系构建

巫志龙，周成军，周新年，张正雄，郑丽凤，沈嵘枫

（福建农林大学 交通与土木工程学院 福建 福州 350002）

为深化改革实践教学，提高实践教学质量和培养学生创新能力，通过师资培养、平台搭建和管理创新等，构建了“创新实践教学团队+创新实践实验室平台+创新实践成果平台+创新实践管理机制”的工程索道创新实践教学体系，并研制配套实践教学影音系统。实践表明，学生创新能力及解决实际工程问题能力显著增强，学生实践技能和创新能力培养方面特色鲜明。

创新能力；实践教学体系；影音系统；工程索道

在建设创新型国家形势下，培养和提高大学生的创新能力是高等教育面临的首要问题［1-2］。高校实践教学是培养和造就创新人才的重要途径和有效手段［3］，课程实践是其主要组成部分，对培养学生观察能力、思考能力、动手能力和创新能力具有重要作用［4-5］。工程索道课程教学内容虽已有极大更新，但在实践教学内容设置、组织安排、考核评价和实践教学手段等方面仍需进一步完善［6］。工程索道课程涉及力学、高等数学、机械设计与制造等相关学科，知识点多，较为抽象，理解记忆难度大。

若没安排实践环节，仅靠教师在课堂讲解，无法让学生对实践技能要领和综合考核评价等全面理解和掌握，学生在实际操作时存在诸多问题。为了适应经济、社会、科技和文化发展对各类高级专门人才的需要，培养基础扎实、知识面宽、创新能力强、综合素质高和适应性广的高级专门人才，在传授学生理论知识的同时，需要给学生提供实践锻炼的机会，注重科教深度融合，促进学生的实践技能和创新能力培养，并在实践教学过程中持续更新教学内容、教学方式和手段［6］。

当前高等教育实践教学环节中存在诸多亟待解决的问题，如思想观念的局限，师生都在一定程度上存在重理论轻实践，重课堂轻课外的倾向，实践教学内容主要还是验证性实验，而设计性和创新性的实验涉及较少，前沿的新技术得不到体现，对实践考核不重视；教师实践能力的制约，青年教师缺乏工程实践知识，专业实践能力不足；管理制度完备性欠缺，实践体系不健全，对教师年终或晋级考核时，基本忽略教师的实践指导绩效，对学生的创新成果也缺乏宣传和激励机制，导致师生对实践教学环节不重视等。大学生创新能力的培养已成为当前高校教学改革讨论的热点话题［7］。为适应创新人才培养目标以及工程索道国家本科精品课程和国家精品资源共享课建设需要，如何构建基于创新能力培养的工程索道实践教学新体系，以便更好地提高学生实践技能和培养学生的创新能力，是工程索道实践教学急需解决的核心问题。

1 建设背景与思路

1.1 建设背景

工程索道围绕课程建设与拓宽应用领域，对课程教学进行了一系列的探索和改革，取得了显著成效，2010年获国家级本科精品课程［8］，2013年获国家级精品资源共享上线课程［9］。早在1986年，工程索道实验室就被福建省人民政府授予福建省高校先进实验室（全校唯一）。工程索道实验室的实践教学特色突出，集中体现在拥有16种型号的索道绞盘机和9种型号的跑车，其中9种（台）为全国仅有。拥有具有自主知识产权研制的第3代YP1-A遥控索道，包含最新研制的YP1-A遥控跑车和具有一轴双卷筒独特新颖结构的JSD3-2绞盘机。在同一塔架上设计了一条实验教学双跨YP1-A遥控索道和两条相向滑行的座椅式实验教学滑索［10］。工程索道课程是一门实践性极强的专业核心课或专业选修课，突出农林院校工科专业办学特色，为适应新农村和广大林区的建设与发展，专业培养学生掌握生态优先的轻型索道集材作业技术［11］、旅游景区客运索道和山区桥梁结构缆索吊装等先进技术，我校森林工程、交通运输、交通工程、土木工程和物流工程等工科专业，以及全校个性发展课均开设了工程索道课程。在森林工程专业，该课程作为专业核心课，设置了为期两周的课程实践教学环节（课程实验、课程实习和课程设计），使学生加深理解和掌握相关理论和技术，为今后学生从事工程索道的科研、设计、架设和管理打下坚实的基础［6］。

1.2 基本思路

实践教学是人才培养的重要组成部分，是课堂教学的延伸，在培养学生创新意识、创新精神、创新能力和工程实践能力方面，具有理论教学不可替代的作用。加强实践教学，构建科学合理、系统完善的实践教学体系，是高校创新人才培养的必然要求［12］。以社会和企业需求为导向，以厚基础、宽口径、强能力、求创新为原则［3］，制定培养具有创新思维和能力的本科复合型人才培养目标，设计实践教学内容和形式，将理论基础与实践教育相结合、专业技能与创新训练相结合、实践教学与科研训练相结合［13］。以我校工程索道实验室的现有设备为主，兼顾全国，开阔视野。遵循认知、教育和实践规律，以培养学生工程实践技能和创新能力为重点，依托创新实践师资团队、创新实践实验室平台和创新实践成果共享平台的建设，以及创新实践管理机制，构建工程索道创新实践教学体系，并研制配套影音教学系统。

2 建设框架与内容

2.1 建设框架

通过创新训练平台来培养创新人才，将工程索道教学与科研相结合，充分调动学生进行创新实践的积极性和主动性，提高学生的实践动手能力，激发学生的创新思维和培养学生的创新意识，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生综合素质。精选实践教学内容，使学生全面了解工程索道的组成部分，掌握索道安装架设与拆卸的关键技术、遥控跑车和索道绞盘机主要结构及其拆装技术要点、索道绞盘机驾驶操作要领、索道绞盘机噪声测试与分析、钢丝绳短插与长接技巧、钢索张紧度及拉力的测定方法与技巧、钢丝绳无损检测新技术、悬索振动测试新技术、Logging CAI计算机辅助教学和索道仿真设计的技术关键、滑索创新设计等。培养具有现代化、高素质和厚基础以及实践技能突出与创新能力强的高级技术人才，为我校森林工程专业和相关专业的工程索道课程教学实训和创新人才培养提供服务。工程索道创新实践教学体系建设框架如图1所示。

2.2 基本内容

2.2.1 工程索道创新实践教学体系

1）创新实践师资团队建设，包括团结协作精神和人才梯队搭建，即老中青搭配、职称和知识结构合理，指导和激励中青年教师提高专业素质和实践技能。

2）创新实践实验室平台建设，构建大学城新校区新建大型室内工程索道创新训练平台，包括现场试验、设备开发、动态仿真和装备4个模块。

图1 工程索道创新实践教学体系建设框架

3）建立创新实践管理机制，包括合理教学组织、量化过程考核、青年教师培养和大学生创新实践的奖励和激励机制。

4）创新实践成果平台建设，包括完善中国索道科学网和工程索道国家精品资源共享课两个教学资源网，共享创新实践成果。

2.2.2 创新实践内容及配套教学影音系统

创新实践配套教学影音系统，全面系统地介绍工程索道各主要组成结构与工作原理，从勘测设计、安装架设到运行与拆卸以及索道检测、动态仿真和创新研制等过程的实践教学录像。创新实践教学内容及影音素材具体有以下7个方面内容。

1）钢丝绳:了解钢丝绳长接、钢丝绳短插。

2）跑车:了解K2、GS3型半自动跑车和YP1-A遥控跑车拆装、其他类型跑车结构认识。

3）绞盘机:了解红旗绞盘机、JSX2-0.8型和SJ-23绞盘机拆装，其他类型绞盘机结构认识；闽林821、武夷781、JS3-2、JSD3-2型绞盘机和JSX2-0.8型自行到位绞盘机的驾驶实训，以及绞盘机噪声测试与分析。

4）索道检测:掌握承载索拉力和张紧度测定与调整的测定方法和技巧，钢丝绳无损检测方法和技巧，悬索振动测试方法和技巧。

5）索道勘测、设计、架设与拆卸:通过移动鞍座位置实现单跨、双跨和三跨；通过更换跑车型式实现遥控和增力，进行索道设计和索道安装架设等。

6）索道动态仿真:进行Logging CAI计算机辅助教学实践，掌握索道仿真设计的基本技能和方法。

7）实践技能应用与创新研制:进行YP1-A遥控索道、鞍座可移动的多跨遥控索道和全悬增力式多跨索道的创新设计。包括索道合理布置、承载索与工作索优化设计、绞盘机功率确定和支架与锚固的设计等，以及座椅式滑索和单线循环吊椅式客运索道的创新设计。熟练掌握现有索道绞盘机与跑车的结构及工作原理，激发学生的创新激情，引领学生提出改进方案或创新研制新装备与新装置的思路。

3 建设方法与措施

3.1 新编实践大纲及指导书

重新编制工程索道实践技能与创新培养实践教学大纲及其指导书，精心设计特色与学科前沿发展相结合的创新实践教学内容，集课程实验、课程设计、创新实验为一体。增设索道钢丝绳无损检测新技术、悬索振动测试新技术和绞盘机噪声测试与分析等实验，既注重学生对工程索道教学实践全过程的实训，又强化学生对索道技术装备和安装架设与拆卸等关键技术的掌握。

3.2 建设创新实践的师资团队

加强工程索道实践教学师资队伍的建设，认真制定师资队伍建设规划与措施，有计划、有步骤地培养青年教师，努力使师资队伍的梯次结构更加合理。1）注重中青年学术骨干保持与国内外相关院校在科研与教学方面的学术交流，积极申请和承担国家与省级的科研与教改项目，发表高水平的学术论文，以强大的科研力量和较高的学术水平来推动课程实践教学的不断完善；2）鼓励和支持青年教师争取每年国家级、省级和校级相关基金的资助，获得到国内外知名大学的访问和进修以及到基层进行专业实践锻炼的机会，同时积极引进国内外优秀人才。形成由中年教师带领和引导的，由青年教师积极辅助的团结、互助和高效率的创新实践师资团队。

3.3 搭建创新实践实验室平台

实践环节是创新教育的先决条件，要培养和塑造大学生的科研创新思想与创造能力，必须为学生搭建适合的实践教学平台，建立创新的实践教学模式［2］。工程索道创新实践实验室平台分现场试验平台、设备开发平台、动态仿真平台和装备平台4个模块建设，为福建省工程索道工程技术研究中心和福建省环境友好森工行业技术开发基地2个省级科研平台依托实验室。具体建设方案如图2所示。

图2 创新实践实验室平台建设方案

3.4 搭建创新实践成果平台

以中国索道科学网创建的“工程索道”国家精品课程（全国森林工程学科唯一）网站（http:// www.zgsdkx.net）［8］，以及国家教育部爱课程网创建的工程索道国家精品资源共享课（http:// www.icourses.cn/coursestatic/course_2301.html）［9］，两个教学资源网，作为创新实践成果展示平台，实现互动讨论和优质资源共享。

3.5 建立创新实践管理机制

1）合理教学组织，根据实践内容进行分组教学。如钢丝绳短插为2人一组，两头都短插；钢丝绳长接、跑车和绞盘机拆装每班均分为4个小组，每组设组长1名，安全员1名；绞盘机实训、索道设计均由学生个人单独完成；索道安装与拆卸，每班分2个大组，每组设组长1名，安全员2名。整个实践过程由组长、安全员和指导老师协同管理。教学实训过程中，要求按《工程索道实践技能与创新培养指导书》要求进行，服从教师指导。原则上不能请假，特殊情况办请假手续。注意安全，爱护公物。

2）量化过程考核，包括实物评分、操作技能评分、提问与互动讨论、设计计算书、实践报告、出勤和态度表现等。钢丝绳插接实物评分标准:长接，训练团结协作精神，6股接头要平顺，一个小组成员的成绩一致；短插，2人一组，两端都短插，2人成绩一致。钢丝绳插接实物评分方法:成绩评定前，对已完成插接的钢丝绳重新编号；由各小组推荐组里的1名学生代表，加上3名指导老师，根据实物评分，取平均值。绞盘机驾驶现场考试:按操作技术水平高低记分，3名指导老师评分，取平均值。为避免学生之间直接复制 CAD图，实践报告中涉及跑车结构总图、绞盘机结构总图和传动系统图等，均规定手工绘制；跑车和绞盘机的工作原理要求结合实物口头阐述。最终成绩评定为:钢丝绳短插25、钢丝绳长接15、绞盘机驾驶操作技能10、设计计算书20、实践报告20、出勤和态度表现10，提问与互动讨论按提问和回答的准确性，在最终成绩基础上给予1～5分作为奖励。

3）奖励激励机制，制定优惠政策支持青年老师参加各种学术会议和工程项目实践锻炼；支持青年教师在职攻读博士，提高青年教师的学历层次；教师到校外指导实践教学给予差旅费全额报销、计入工作量和年终业绩考核，优秀者给予奖励。以科技创新活动作为促进学生理解知识，提高科学素养，培养创新能力的有效载体。激励学生积极申报国家、省和校级大学生创新训练项目；毕业论文（设计）与工程实际相结合，依托教师承担的科研与工程实践项目的优势，提早强化本科毕业论文（设计）环节，解决学习与生活等实际问题，加深学生对理论知识的理解和应用，提高实践动手能力；激励学生积极参与形式多样的科技文化节、科技创新竞赛活动，各类创新获奖配套经费，奖励创新性学分和综合测评分以及师生合作公开发表学术论文等，让学生不断地在创新活动中体会到发现问题和解决问题的成就感。

3.6 制作配套影音教学系统

以学生亲自动手，完整地完成一条架空索道从勘测、设计、安装架设、鉴定验收、运行和拆卸的全过程为主线，分工程索道技术装备（钢丝绳、跑车、绞盘机和索道附属装置）的结构与工作原理，钢丝绳插接技巧，绞盘机现场操作，承载索拉力及张紧度测试，钢丝绳无损检测等为技术知识点。收集和建立实践教学影音素材库，实践教学全过程由专业摄影师进行多角度全方位地视频录像、视频剪辑和制作，并辅以解说及字幕，以方便学生直观理解与深入探索。对工程索道实践技能的应用拓展进行讲解，开拓学生的知识视野，启发学生的创新灵感，激发学生的探索兴趣和调动学生的实践积极性。

4 结束语

实践是催生创新的动力源泉，是高等院校培养高素质创新人才的必然要求［14-16］。在工程索道课程实践教学改革中，通过构建工程索道创新实践教学体系，将创新训练、实验教学和工程实训融为一体，培养学生创新意识、创新能力、工程实践能力和综合素质。实践教学师资团队均为工程索道国家精品课程和国家精品资源共享课成员，承担工程索道理论和实践教学，不断积累实践教学经验和丰富实践教学影音素材。创新实践实验室平台独具特色，为全国同类实验室中设备最齐全，开出实验项目最多的实验室，集拥有自主知识产权的遥控索道和滑索于一体［10］，充分发挥现有实验室条件建设成效，促进创新人才培养。以科研成果促进教学条件、教学手段的建设，如以具有自主知识产权研制的系列遥控跑车，转化为实践教学资源，供学生拆装和实验测试，直接支持本科教学条件的建设和实验设备教学手段的更新。创新实践教学管理机制，新颖的实践教学内容、量化的全过程考核评价和奖励激励机制，着重培养学生的实践技能和创新思维，客观、公正地对学生实践全过程考核评价，激发学生的学习积极性和实践创新能力，确保实践教学和创新人才培养目标的实现。

影音媒体作为现代多媒体中最具特色的媒体形式之一［17］，将工程索道实践教学全过程用视频录像记录下来，辅以解说及字幕，制作与其配套的工程索道实践技能与创新培养多媒体影音教学系统以及创建优质教学资源网作为创新成果网络共享平台，尤其是将工程索道课程作为专业选修课的学生，由于受学时限制未开设实践实训环节，能使学生更形象、生动、直观地从理论到实践全面掌握工程索道的各方面知识与技能。因此，通过构建工程索道创新实践教学体系，最大限度地发挥学生的创造能力，更好地培养和提高学生的工程实践及创新能力。同时，广泛收集实践教学影音素材，制作一套完善的工程索道实践技能与创新培养影音教学系统，对工程索道课程实践教学环节进行生动地展现，并配以恰当的解说，使学生产生深刻的印象，寓教育于艺术，具有比书本和课堂讲授更理想的教学效果。

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Construction of Practice Teaching System of Innovation Capability Cultivation for Engineering Ropeway

WU Zhilong，ZHOU Chengjun，ZHOU Xinnian，ZHANG Zhengxiong，ZHENG Lifeng，SHEN Rongfeng
（School of Transportation and Civil Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China）

In order to deepen the reform of practice teaching，improve the quality of practice teaching and cultivate students’creativity，relying on teachers training，platform construction and management innovation，we build a practice teaching system of innovation capability cultivation for Engineering Ropeway.The teaching system includes innovative practice teaching team，innovative laboratory platform，innovative achievement platform and innovative administrative mechanism.We also develop the supporting audio and video systems of this practice teaching system.In practice teaching，it significantly enhances the students’innovation capability and ability to solve actual engineering problems.There are distinctive features in the students’practice skills and innovation capacity training.

innovation capability；practice teaching system；audio-visual system；Engineering Ropeway

G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.05.052

2015-06-13；修改日期：2016-09-04

“工程索道”国家级精品课程资助项目（教高函［2010］14号）；“工程索道”国家级精品资源共享课程资助项目（教高函［2013］115号）；福建省本科高校“森林工程专业综合改革试点”资助项目（闽教高［2012］41号）；福建省森林工程学科教学团队资助项目（闽教高［2010］35号）；福建省高等学校教学改革研究项目资助（JAS14689，JAS14691）；福建农林大学教改资助项目（01ts10008，111412014，111415200）；福建农林大学高水平大学建设资助项目（113-612014018）。

巫志龙（1982-），男，硕士，实验师，主要从事工程索道、森林生态采运工程方面的研究。