基于工程训练教学培养大学生创新能力的探索与实践

徐玉东，韩运华，霍 莹，陈宏博，徐 学

(吉林化工学院 工程训练中心，吉林 吉林 132022)

工程训练实践教学是我国高校人才培养过程中重要的实践教学环节，是符合现阶段中国国情并独具特色的校内工程实践教学模式[1]。工程创新训练旨在为学生的创意、创新实践活动提供全方位的支持平台，并通过创新实践课程、创新实践项目、科技竞赛活动等培养学生工程创新能力[2-3]。工程训练中心作为校内实践教学基地，是培养学生工程实践能力及创新能力的重要部门，承担着工程实践教学改革重任[4-5]。

根据工程训练实践教学在大学生创新能力培养方面的优势与不足，提出了多种途径激发大学生创新兴趣、启迪探索精神、培养学生的自主创新能力。在实践教学中，对培养具有工程意识、创新意识、创新能力强的复合型人才起到推动作用。

一、工程训练创新实践教学现状分析

(一) 实训课程缺乏综合性和创新性训练内容

工程训练实训课程大部分教学内容多年以来不变，教师示范操作、学生模仿操作、实训步骤都是固定。长时间下来教师在教学上缺乏积极性、创新性和探索性，这种教学模式不利于培养学生的创新能力。教学内容注重技能和实训设备操作训练，综合训练和创新训练内容少。工程训练实训项目教学分项目独立训练，各项目之间联系较少，缺乏关联性和综合性实训项目，缺少对学生工程意识和工程素养的培养，工程训练教学不只是教会学生熟练地加工出考核样件，而是在此基础上注重学生综合能力和创新能力的培养，应该为学生搭建平台，为学生提供综合训练，使学生用学习的知识和技能能够融会贯通，提升学生的综合能力和创新能力[6]。

(二) 学生对工程实训的兴趣降低

目前工程训练实训课程理论和实训教学都是以教师讲解示范为主，学生学习模式相对被动，不能主动参与到学习的过程。同时，大部分学生对实习的目标和目的也不明确，导致学习积极性不高，缺乏学习兴趣。各实训课程之间联系不够紧密，存在间隙，实训零件也不存在配合，学生很难体验到一个产品真正的加工全过程，整体教学效果不佳[7]。

(三) 实训项目增多而学时安排不变

随着科技的发展，各高校不断引进先进的设备应用于教学中，传统的训练项目又难以舍弃，实训项目增加只能以压缩各项目的学时为牺牲，教学广度增加而深度减小，学生对部分实训课程的学习仅限于表面感官，不能对课程内容进行深层次理解，对实训课程的学习仅仅体现动手能力，没有培养学生的工程实践能力，更谈不上创新能力。如果人机比不足的实训项目，学生以小组的形式进行考核，往往有一个人操作，其他人观看，学习效果不好[8]。

(四) 学生理论基础薄弱

对于机械类和非机械类实习的学生通常是大二学年，没有上过相关的专业基础课，工程训练的课时安排非常紧凑，学生很难在短时间内对理论和实践内容有一个消化吸收的时间，而工程训练教学需要学生具备一定的理论知识，才能全面领会和掌握工程实践内容并加以验证和创新。很多学生实训完后，相应的理论课程没跟上，不利于学生对理论知识、实训内容的理解和掌握，通过基础实习内容可以锻炼学生的动手能力和工程实践能力，对学生的考核主要是提交上来的作品或者工件，导致学生只注重结果，忽视了学习的过程[9-10]。

二、改革工程训练课程体系的主要举措

(一) 完善实践教学体系，培养学生的创新能力

基于我校工程训练中心实践教学平台，以培养学生工程实践能力和创新能力为目标，以学生为主体，构建以OBE理念为导向的“多层次、递进式、螺旋形结构”的实践教学体系，以“加强实践环节，注重能力培养，工程训练四年不断线”和“促进学生能力依次递增，共性的基础实践能力培养与个性的创新能力培养并举”为主导思想。实现实践教学与理论教学紧密结合、工程训练与专业培养紧密结合。在实际操作中，结合专业由易到难，由浅入深，逐步提高，逐步开设综合性实验、设计性实验和创新性实验。通过一个螺旋上升的学习过程，逐渐内化成自身的综合能力，形成一种多层次、模块化、螺旋形结构的工程实践教学体系。建立多维度的评价办法，实现理论与实践相结合、课内与课外相结合、专业学习与科技创新相结合的融合式实践教学新模式，旨在不断提高学生的综合实践能力和创新能力，为更好地培养高质量人才作支撑。

(二) 提倡开放性实训项目，培养学生的创新能力

工程训练实践教学过程中采取规定性实训项目和开放性实训项目并重，鼓励学生进行自主设计，鼓励学生自主创新，教师只在项目的可行性进行把关，有意识地培养学生的创新实践能力。对于成绩一般的学生，仍然采用规定性实训项目。这样既挖掘了优秀学生的创造潜能，又保证了整体教学的目标和教学效果，努力做到因材施教。例如在数控实训教学、特种加工实训教学、3D打印实训教学过程中，规定实训中的材料、尺寸、提供一定的刀具、工具及夹具，鼓励学生进行自主设计。

(三) 开设综合性实训项目，培养学生的综合实践能力

综合运用三维测量技术和3D打印技术，完成对指定产品的数据获取、建模、打印制作及测量等全过程产品设计。数控车、数控铣课程相结合，普车、普铣课程相结合，普车、磨削相结合提高学生的工程实践综合能力。数控车削和数控铣削课程相结合，数控车削加工印章零件，数控铣削可以在印章上发挥想象，设计自己喜欢的文字、图形或图案，然后自动编程在数控铣床上加工出来，培养了学生的设计、手动编程、自动编程、实际加工及数控车削和数控铣削复合加工能力，培养了学生的综合实践能力。数控线切割加工及激光切割加工，课前教师规定加工所用的材料及材料的尺寸，学生发挥自己的想象，自己采用Autocad软件自行设计图形，然后分组在实习设备上进行加工。3D打印课程和加工中心课程相结合，学生根据课时安排，自行设计一个简单的装配体零件，部分零件在3D打印上加工，部分零件在加工中心上加工，然后组装在一起，培养学生的综合实践能力及创新能力。开设一些工程素质和创新创业选修课程，提升大学生工程创新素质的培养。随着选修课程和实训项目的逐渐增多，针对机械类和非机械类专业制定不同的培养方案，让学生在有限的学习时间内选修自己感兴趣的课程，引领深度学习提升学习效果。

(四) 改革教学方法，提升教学水平

传统的工程训练实践教学模式单一，教学方式简单化，各工种分割严重，忽视各部分特点和各部分之间的相互联系和实践应用。因此，在实践教学中重视实训课程的整体性。以学生为主体，倡导学生在合作中解决问题，引导学生去思考，教师应是学生的合作者，组织者和促进者，强调以学生为主体，倡导学生在合作中学习，在合作中解决问题，以新型教师观指导学生参加教学活动。充分调动学生中蕴含的主动性与创造热情，使学生的工程实践能力达到一个更高的层次。使用现代化教学手段，结合虚拟仿真技术教学，教学网络化管理，优质教学资源共享，提高实习教学质量和教学效果。

(五) 开展科技小组第二课堂活力，提高学生的创新能力

科技小组的培养目标在于打造一支自主学习能力强、实践动手能力强、工程适应能力强的工程师队伍，开辟新的就业亮点。在机械设计制造及其自动化专业、过程装备与控制工程专业、材料成型及控制工程专业、自动化专业试点展开科技小组第二课堂活动。实行导师与学生双向选择。指导教师根据承接的科研项目、大学生科技竞赛项目布置学习任务，构建“基于工程实际”、“基于问题”和“基于项目”的实践平台，注重培养学生创新实践能力和自主学习能力；学生也可自选感兴趣的项目经指导教师认可后进行实际设计开发。学生以4～5人组成课题学习小组，组员要保证每日有一定的时间在实验室进行与项目相关的学习工作，各小组课题活动要有计划，有措施、有总结、有记录、有设计作品技术文件。学习结束后每个课题小组需提交作品完成情况，并汇报课题设计方法及工作原理，所有技术文件(包括说明书、图纸、电子文档)存档，并分享学习过程的经验和心得。

(六) 重视教师培养，提升专业水平

鼓励教师开展产学研合作项目，培养教师的专业技术能力。加大对现有教师的岗位培训，鼓励年轻教师学习新技术，通过到不同的院校、企业的培训交流学习，提高教师的教学水平。加大对“双师型”教师的引进和培养力度，通过从企业引进高水平的工程技术人员来校任教、推荐教师到企业顶岗锻炼、定期组织集体培训等方式，促进“双师型”教师队伍的稳步发展。教师只有自身的素质提高了，才会有教学行为的改变，课程改革才能真正推向深处。

三、结 语

在基于创新能力培养的工程训练教学探索与实践中，针对现有工程训练实践教学的现状分析，依托工程训练中心教学平台，以培训学生工程实践能力和创新能力为主线，构建行之有效的工程训练实践教学体系，并结合具体的措施建议，克服传统工程训练教学的不足，以期达到提高大学生工程综合能力和创新能力的培养目标。这不仅有利于学生的发展也有利于工程训练中心自身的发展，提高工程训练教育教学质量。