地方高校多层次模块化工程训练教学体系构建与实践

王其兵 陈书法 金孝红 杨瑞军 张海涛 张石平 邵立

摘  要：为提高文科类大学生工程训练课程学习兴趣，加强理工生工程训练课程内涵，吸引优秀学生接受创新创业辅导和孵化，通过优化训练教学内容，改革教学组织模式。学生通过工程认知实习，了解工程训练所开设的训练模块、教学内容、组织模式、考核方式等，基于网上选课系统选择其中自己心仪训练项目。经过模块化教学改革与实践，学生通过工程训练，设计制作出造型各异、功能不同的作品。三年来的实践证明，提高了大学生参加工程训练的兴趣，增强了工程素质与创新创业能力;实现了工程训练由“以教师为主”向“以学生为主”的转变，学生由“被动训练”向“主动训练”的转变。

关键词：工程认知;工程训练;多学时项目;少学时项目;以赛代训;考核方式

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）16-0047-04

Abstract： The purposes of this research are to inspire liberal arts students' learning interests towards engineering training courses， enrich the connotation of engineering training courses of college students who are majoring in science and technology， and attract college students to receive innovation and entrepreneurship guidance and incubation. To achieve these aims， this research focuses on optimizing the course content of teaching programs， and reforming teaching organizational modes. The liberal arts students were arranged to receive the internship for the recognition of engineering according to their preferable training projects selected on online course selection systems to get to know modularized training projects， teaching contents， organizational modes and examination patterns that are set up for engineering training. By conducting teaching reform and practices of modularized projects， the liberal arts students can create a variety of works with different shapes and functions by themselves through engineering training. The practice of three years has proven to rise the interests of college students in participating in engineering training and enhance their engineering practice ability， and innovative capability. The transformation of engineering training mode from a teacher-centered mode to student-centered mode has realized and college students' training has seen a transformation from passive acceptance to active participation.

Keywords： knowledge of engineering; engineering training; many-hour project; few-hour project; contest in place of training; examination mode

引言

美國、英国、加拿大等早期加入《华盛顿协议》的国家，从上个世纪80年代开始，开展了一场“大工程背景下的工程教育”改革，更加重视工程教育的应用性、实践性和创新性[1-3]。国内清华、上海交大、川大、中南大等高校早在上个世纪末就率先对文科类大学生（本文是指人文、社科、经管类大学生，本文简称“文科类大学生”）开设工程实践教学，各高校工程训练内容、训练模式也各有特色[4-6]。大连理工、南昌大学、江苏大学等高校工程训练中心模块化教学，网上选课系统开出多种训练项目可供学生选择[7-13]。

江苏省海洋大学是一所江苏省省属本科高校，工程训练自2015年已成为在校文科、理工各类大学生公共基础必修课。在2015年改革初期，我们面临许多困难。一是师生参与教学改革的积极性主动性不高。一方面指导老师已经习惯传统教学模式;另一方面学生，尤其是文科类学生提出疑问：“我们文科生需要工程训练吗？”。二是传统工程训练教学内容已不能很好吸引当代大学生，因此，迫切需要优化设计工程训练教学内容，使教学内容、训练作品同时具有技术工艺性、趣味性和艺术性。三是为吸引学生工程训练兴趣、增加自主性、个性化，工程训练中心开出所有层次训练项目菜单，让学生网上选课， 坚持以学生为主体、教师为主导的模式。打破以往以自然班级为单位统一的课程表、统一训练内容的“被动式学习”模式。那么学生如何在众多工程训练项目“菜单”中，选择自己喜欢吃的“大菜”与“小菜”组合？四是许多优秀的学生具有很多新奇的创新思路和创造发明，如何变成现实的模型和产品？通过三年来改革与实践，取得了很好成效，下面就我们采取措施方法简述如下。

一、工程认知模块训练教学改革与实践

根据工程训练中心（以下简称“中心”）师资、训练室设备、训练室空间等情况，每一批次每天安排约350文科类或非机械理工类大学生进中心接受训练（注：同一批次学生每周一天），该模块时间为2天。把这些学生分成6组，首先分别由中心领导及教学部主任安排80分钟时间作实习动员，向学生介绍中心概况、课程性质和目的、特征、训练任务、教学组织、选课指南、安全要求、纪律要求、考核方法等。然后各组根据课程轮换表分别到普车、数车、钳工、铸造、焊接、铣刨、数控铣、柔性制造、特种制造、电工、电子、3D打印等训练室，分别由老师安排45分钟时间介绍各自训练室概况、训练目的、任务、内容、教学安排、安全事项、纪律事项、考核方法等。

二、多学时项目模块训练教学改革与实践

多学时项目训练模块，每个模块训练时间为4天，中心给出铸造-工艺品制作、车工-工艺品铝质小锤制作、钳工-铝质七巧板制作、数控车-铝质工艺品制作、特种加工-创意作品设计及加工、快速成型-3D打印、电子训练-收音机装配等9个项目，有时会根据师生数量给出7个或8个训练项目。文科类或非机械理工类大学生根据前面花费2天时间在工程认知模块训练所了解的，进入学校教务选课系统，从9个项目中选择自己最感兴趣的一个，改变了过去每个工种训练室都要去泛泛实习训练而不深入的做法。如：某个同学选择了车工，那么其它多学时项目就不能再选，该生通过为期4天普车训练，不仅学会识简单回转零件工程平面图、装配图（如图1所示），能开动车床循序渐进地加工铝质工艺小锤手柄、锤头而且还能按装配图要求把手柄、锤头装配起来，学生加工的实物图如图2所示。如果尺寸不合格，就装不起来，从而培养文科生或非机械理工类学生质量意识、工程意识、安全意识等。

限于篇幅，中心所提供的可选的多学时项目在这儿就不展开一一阐述，图3-图6是文科类学生选择部分多学时项目制作的部分作品实物图片，分别为3D打印实物图、铸造小飞机实物图、数车铝质工艺品实物图、 收音机实物图。

三、少学时项目模块训练教学改革与实践

少学时项目训练模块，每个模块训练时间为1天，中心给出焊接、铸造、车工、钳工、铣刨、数控车、数控铣、柔性制造、特种加工、快速成型、电子训练等12个项目，有时会根据师生数量给出10个或11个训练项目，供文科类、非机械理工类学生选择。根据前面在工程认知模块训练所了解的，进入学校教务选课系统，从12个少学时项目中选择自己最感兴趣的3个，但不能与长学时项目相同。如某个同学长学时项目选择了车工，那么少学时项目就要选择车工以外的其它任何3个少学时项目组合，如选择焊接、3D打印、电工3个训练项目组合，或选择钳工、特种加工、柔性制造3个训练项目组合等，通过这种安排，文科生选择长学时项目既能教深入训练、选择3个少学时项目训练又能开阔工程视野。

四、机械类“以赛代训”教学改革与实践

机械类学生基础工程训练共5周时间，分2次实习，第一次3周，在大二上个学期完成，保留了传统的教学模式，中心几乎各个训练项目都要实习训练;第二次2周，在大二下个学期完成，我们进行了彻底改革，不再采用往年的训练模式——第二次仍大多重复第一次训练项目（仅加工工艺进一步加深与拓展），而是 “以赛代训”模式取代。

机械学院参赛的每个班分成9个兴趣项目组，分别为星球大战项目组、无动力自滑车项目组、太阳能驱动车项目组、无舵电动直航船项目组、割草机项目组、小型停车装置项目组，其中星球大战项目又包含捡球车组、摘星车组、干扰车组3组，每组由4～6人组成。每一组需按中心竞赛组委会规则要求提交设计方案、图纸、耗材采购方案、加工工艺等，再加工、装配、调试，与其它班级同项目组比赛、提交作品。这种“以赛代训”教学模式无论是对老师还是对学生的要求比以往机械类训练模式的要求高多了，极大地培养机械类学生工程能力，不但要设计出来、表达出来、考虑采购、工艺方案，还要动手加工出来、装配起来、动起来并战胜对手，同时也锻炼了指导老师。

五、创新创业教学改革与实践

许多优秀的大学生具有很多新奇的创新思路和创造发明，如何变成现实的模型和产品，需要专业的老师指导和专门的场所进行创新交流及思维火花碰撞。以往的中心创新训练室占地面积仅20m2，专用设备也少，为满足日益创新创业需求，中心于2016年创建占地面积700m2的“72+智能制造创客工场”，拥有5个创新设计室、1个公共制作区，可同时容纳20个优秀的创新团队进驻。通过3年来建设和优化营运，取得了骄人的创新创业教学成绩，积极组织学生参加校级、省级、国家级3D打印创意竞赛、机器人大赛等赛事，仅2017年获国家级一等奖4项，二等奖8项。获校级以上教育教学成果奖3项，其中1项获得省教学成果二等奖，1项获校教学成果二等奖。吸引了清华大学、浙江大学、上海交大等高校同行参观交流，承办了全国第三届创客教育基地联盟连云港高峰论坛暨2017年连云港大会，100余家高校、20多家企业的230多位代表参会交流。

六、考核方式教学改革与实践

文科生经过2周的工程训练，其成绩又如何给出呢？初期是照搬理工科考核方式，其效果并不理想，后来随着以上教学模式的改变，考核方式也随着改变。学生的成绩有以下几部分构成：工程认知模块占15%，主要考察出勤情况、文明实习;多学时训练项目模块占40%，重点考核操作训练（含各工种出勤情况、安全操作、文明生产、操作技能、工件作品考核等）;3个少学时训练项目合起来占30%，每个占10%，主要考察工种出勤情况、安全操作、文明生产、操作技能等;实习报告占15%，重点写多学时训练项目报告。课程考核实行一票否决，即：构成总成绩的任一单项（共6项）不及格，则工程训练课程成绩即为不及格。非机械理工类大学生工程训练考核方式，也慢慢地被文科大学生工程训练考核方式取代。机械类第一次工程训练考核方式，还是保持传统考核方式，每个项目都要写实习报告，最后还要理论机考，变化最大的是第二次“以赛代训”实习，成绩考核主要看比赛成績。创新创业的考核，学校有许多鼓励政策，与学分等挂钩，已不在本中心考核范围。

七、结束语

文科类、非机械理工类大学生工程训练通过以上工程认知模块训练、多学时项目模块训练、少学时项目模块训练以及考核方式教学改革，经过三年来的实践证明：一是学生选课、上课的积极性得到极大提升，担心选课迟了，选不上自己心仪的训练模块。二是学生通过多学时项目训练，制作出心仪的作品，尤其文科生，甚至连自己都不敢相信，一个文科生能根据图纸编程、开动数控机床加工出一个工艺品;能操纵数控3D打印机、打印坦克模型;通过焊接电路板、组装电器零部件、能装配收音机并能发出美妙的音乐，非常有成就感！甚至有的文科生，从此改变了人生方向。三是学生过多学时及少学时项目组合搭配训练，增强工程素质，开阔了工程视野，提高了自己动手能力与创新能力。机械类学生“以赛代训”以及优秀大学生创新团队创新创业教学改革，极大提高了学生工程创新设计、制造、分析等综合能力。实现了工程训练由“以教师为主”向“以学生为主”的转变，学生由“被动训练”向“主动训练”的转变。

参考文献：

[1]李明忠，任林芳，焦运红.美国高等工程教育改革的主要特征[J].高等教育研究，2018，39（1）：90-99.

[2]华尔天，计伟荣，吴向明.中国加入《华盛顿协议》背景下工程创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究，2017（1）：82-85.

[3]张艳蕊，毕海霞，王伟，等.基于《华盛顿协议》的工程训练开放教学体系的构建与实践[J].实验技术与管理，2015，32（3）：199-202.

[4]韦相贵，傅水根，张科研，等.工程训练中心建设与管理问题探讨[J].实验技术与管理，2016，33（2）：130-132.

[5]韩响玲，金一粟，彭颖，等.构建开放共享平台培养拔尖创新人才[J].中国大学教学，2012（5）：11-13.

[6]陆顺寿，李自德.一种新颖的实践形式[J].实验室研究与探索，2005，24（10）：86-88.

[7]韩文，于盛睿，徐晗.地方高校工程训练的实践教学体系构建与特色定位[J].实验室研究与探索，2017，36（1）：221-225.

[8]纪芳，武文颖，于伟.以能力为本位的文科类实验教学效果评价研究[J].实验技术与管理，2016，33（10）：193-195，208.

[9]韩同样，刘志明，胡燕士，等.开放式工程训练与OBE教学模式探索[J].实验技术与管理，2016，33（5）：175-177.

[10]吕汝金，魏德强，刘建伟，等.模块化项目驱动模式下工程训练研究探索[J].实验技术与管理，2014，31（1）：184-186，193.

[11]姚庆，管图华，李蓓.工程认识课程模块化教学实践与探索[J].实验技术与管理，2014，31（4）：192-195.

[12]刘守合，陈翠丽，杨煦，等.应用型文科专业群的动态开放实践教学平台[J].实验室研究与探索，2014，33（7）：263-268.

[13]袁银男，许桢英，刘会霞，等.完善实践教学体系强化创新能力培养[J].实验室研究与探索，2010，29（4）：263-268.

基金项目：江苏海洋大学重中之重教改基金项目“大工程观背景下大学生工程训练多层次模块化教学体系构建与实践”（编号：XJG2017-1-16）

作者简介：王其兵（1968-），男，汉族，江苏连云港人，高工，副教授，教学部主任，研究方向：工程实践教学、材料成型技術及装备以及CAD/CAE/CAM应用研究。