以大学生竞赛为载体的高校“机械工程训练”实践教学模式探索

潘敏辉 陈益丰 陈雷清

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2201-5042-6804

摘要：以大学生竞赛为载体，探索高校机械工程训练实践教学模式的改革路径或应用方向，能够显著提升学生的实训效果，有利于提升参赛者的专业技能创新意识，也能够在这一过程中锻炼教师团队的整体水平，真正实现以赛促学，以赛促练，以赛促教。该文具体分析了大学生竞赛的价值，分析了高校机械工程训练实践教学的现状，并深入分析其实践思路、具体路径以及推进策略，以期为相关人员提供一定的参考与借鉴。

关键词：大学生竞赛  机械工程训练  实践教学模式  探索

中图分类号： G64     文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）04（b）-0000-00

以大学生竞赛为载体开展的实践教学模式创新，能够更好地贯彻落实机械工程训练的实际价值，有利于更好地彰显工程范式，即工程教育本身的持续性、集成性和创新性，有利于高等工程教育进一步克服自身存在的学术化和学科化倾向，更好地回归工程教育本身。并且也能够在竞赛中培养学生的工程意识，引导学生积极实践、主动实践和创新实践，使学生的综合素养和专业能力在训练中能够得以提升。

1  高校“机械工程训练”实践教学模式的总体介绍

1.1  高校“机械工程训练”实践教学

机械工程训练实践教学是工科院校发展过程中，基于综合性和创新性的机械工程人才培养的必然选择，也是对传统理论性学习实践模式的突破，是一种将机械、电子、管理和信息等众多内容集中于一体的综合性实践教育。机械工程训练实践教学，是在当前现代工程的发展背景下，以受教育者的工程技术、创新意识和工程实践操作能力等多方面的系统化发展为主要目标开展的教育教学。机械工程训练实践教学的主要目的在于为学生的创新性思维和综合能力的成长创造空间，为学生学习实践新知识、新方法和新技术提供场所，为学生推进产学结合和理论实践结合提供支持。在当前机械工程不断发展的背景下，机械工程训练实践教学能够帮助学生在实践中加深对机械工程的认识，提升自身的实践能力和实践基础，这对学生后面的发展和专业进步都具有重要的促进作用。

1.2  高校“机械工程训练”实践教学的发展现状与存在的问题

1.2.1  在课程内容上缺乏衔接

机械工程实训教学，雖然在安排上进行了不同专业的划分，例如机械类和非专非机械类，但是在实际的实训过程中，不同专业之间的训练项目不化不大，其主要不同在于各科实训的时长。这种模式没有有效对接学生的专业培训需求，并且对学生在应用能力和创新能力方面的发展促进意义不强。这就需要院校根据机械工程实训的发展需求以及发展趋势，更新实训内容，从而更好地满足学生专业培训的具体要求。由于我国高校目前机械工程实训教学中，更多的是对传统内容的实训，例如钳工、普车和普铣等，而缺少较为先进的制造技术，例如激光加工和3D打印等方面的应用相对不足，学生在实训过程中对现代化的制造技术难以准确深入地全面了解。同时，在课时方面不够，一些新的实习工种的加入，需要对传统项目的时间进行压缩，而各实训工种之间又缺乏有效的贯通联系，这就导致实训效果受到一定的影响。

1.2.2  在实训方法上较为单调

在实训方法上，目前高校机械工程实训教学，多是以教师手把手教学生这种模式开展的，是以传统的师徒制的形式展开的实训教学。这种教学虽然能够提升学生学习的规范性，但是也一定程度上限制了学生的主动性。学生在学习过程中更多的是对操作内容进行的单纯模仿或重复性操作，不利于学生在机械加工领域的思考与创新，对学生的创新能力，创新思维的发展都会造成一定的束缚。这种单一的实训方法，也导致学生对实训课程失去兴趣，主动性和积极性不强，进而使得学生在综合素质发展和专业能力提升方面受到一定的负面影响。

1.2.3  在实训资源上有待丰富

对于实训课程来说，实践资源的充足与否，是影响实训效果的一大重要因素，实践资源既包括硬件资源也包括软件资源和师资队伍。事实上，在高校机械工程训练实践课程中，需要为学生创设良好的充满活力的工程环境，同时在师资力量方面，需要教师本身工程经验丰富，理论教学扎实，专业能力强，才能够培育出优秀的工程师。而我国目前工科高校中，教师学术化倾向更为明显，相应的实践教学中，师资队伍在整体质量上难以有效满足教学需求，并且硬件设施投入也不到位，这些因素都制约了实训教学效果的提升。

2  大学生竞赛对于高校“机械工程训练”实践教学模式的价值

2.1 有利于启发式教学的发生

以大学生竞赛为载体进行的高校机械工程训练教学，能够对学生起到更好的启发和鼓舞作用，由于竞赛本身具备一定的难度和具体的要求，这就对学生的科技创新、思维能力、专业能力以及团队合作能力提出了较大的考验。以大学生竞赛为载体进行的教学改革，能够将传统的灌输式教学转变为以具体目标为导向的能力式教学，从而实现启发式教学，有利于优化实践教学模式，更好地实现理论与实践的统一。

2.2  有利于推进教学模式的改革

以大学生竞赛为载体，能够从教学方法、教学形式和教学组织等各方面对高校机械工程训练实践教学的改革起到促进作用。教师在平时的教学组织上，可以根据具体的竞赛项目进行培训，在实践教学环节将其与竞赛内容相统一。通过推进科学创新的培训内容，引入到现有的机械工程训练实践教学中，有利于提升教学内容的丰富性，优化教学内容的实践性，更好地促进实践教学模式的深化改革。并且，在这一过程中也能够更好地激发学生的能动性和主动性。

2.3  有利于锻炼学生和教师共同发展

从目前高校实验室的应用情况来看，虽然许多院校都根据机械工程训练实践教学，设置了相应的实验室，但是实验室的使用度还不是很高，设备利用率有待提高。而以大学生竞赛为载体，能够提升实验室的应用效率，也能够帮助教师进一步发挥出实验室的教学助力效果，更好地提升实验室开放水平，也能够带动实验室资源设备利用率的有效提高。在竞赛过程中学生能够学习实践所学的知识和技能方法，并在这一过程中通过创新创意进行自我完善和自我提升。同时，指导学生参与大学生竞赛的过程中，也是对教师的培养和促进过程。教师在指导过程中，不仅要针对具体的知识进行深入学习，也能够在这过程中提升自身的教学方法，优化教学内容。在竞赛过程中，教师和学生能及时了解学科最新的发展动态，更好地把握实践教学的改革方向。

3  以大学生竞赛为载体的高校“机械工程训练”实践教学思路

3.1  在课程体系设计上

从目前高校机械工程训练课程的实践模式来看，不少高校积极推进以学科竞赛为载体的课程改革，然而，由于目前现有的学科竞赛体系建设时间较短，覆盖面有限，涉及程度不深，更多的是对少数学生进行选拔，然后开展集中式训练。这种模式之下与机械工程专业实践教学全方位和多层次的人才培养理念存在一定的出入。因此，在发展中需要进一步挖掘出竞赛的内在本质，将学科竞赛培训与日常实践教学相统一，真正实现以实践竞赛推动实践教学进步。通过构建全方位、全覆盖的实践教学体系，带领机械工程训练教学模式的全面升级。

在课程体系设计方面，要从以下几大方面着手：第一，要以具体的学科竞赛为导向，由于学科竞赛更强调学生独立完成相应的图样，设计图样制作，以及报告撰写。这些活动本身具有较强的实践性和创新性，并在最后要以参赛作品的形式进行展现。在教学过程中，以比赛的具体要求为线索，能够推动一套连续而严密的训练方案的形成，并且在这一过程中也极大的锻炼了学生的创新能力。对于学科竞赛项目来说，本身更多的是以问题为导向，能够激发学生的求知欲和创作欲。以学科竞赛为导向，带领学生进行思考设计创作，并在这过程中不断的尝试改进，能够帮助学生将所学的专业知识整合贯通。第二，要以理论课程教学为基础，由于学科竞赛本身更强调综合性，需要不同专业不同知识的充分参与，甚至一些属于交叉学科知识。学生在参与竞赛过程中为了完成竞赛设计的任务，需要对不同领域的知识和能力进行充分的学习掌握，这也能够提升学生的主动学习意识。例如，在大全国大学生工程能力竞赛中，有“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”这一命题，其竞赛项目不仅涉及到机械原理和机械制造，还涉及到材料力学、金属学和机电学等许多相关领域的专业知识。对于参与学科竞赛的学生来说，需要实现对相关理论知识的有效结合，而这需要在平时的教学过程中更好的完善更新，从而推进学生的竞赛能力提升。第三，在实践教学中要更好地以制造技术训练为有效手段。以上述的无碳小车比赛为例，小车制作不仅涉及到轴类零件和支架类零件，还包括齿轮类零件等多种类型。这需要学生掌握关于制造技术类的加工方法，对此，在平时的实践训练中，教师需要结合竞赛的实际要求，针对性地开设相关项目，并指导学生参与其中，使学生真正实现学用结合，提升教学的实际效果。

3.2  在开放式实验教学平台建设上

在机械工程训练实践教学过程中，实验室是教学过程中的重要场，所以要加强专业内部对于实验室的开发与应用，促进学科竞赛能够更好地与专业的实际教学相结合。可以以具体的学科竞赛为载体，建立开放式的实验教学平台，以具体的实践实验室为基地，通过设定时间和空间，在这一时间和空间内，实验室需要对专业内的全体学生开放，学生可以在其中自行的探索实践。这种开放式教学平台的设计，能够更好地结合机械工程训练学生的特点，为学生提供良好的实践资源，也能够帮助学生更好的发挥出专业内实验室的使用率和应用率。同时，对于机械工程训练的专业学生来说，需要更好的结合机械工程训练的实际特点，通过设计学科竞赛载体下的实践教学模式，能够更好地通过任务驱动和情境模拟，开展专业课程的实践教学，实现理论与实践的相统一。广大师生也应该正确认识到高校机械工程训练实践教学本身是独立的课程系统，不应该将其视为专业课程的附属教学，需要提升对其的重视程度。

3.3  在实践教学质量监控体系优化上

对于高校机械工程训练实践教学来说，在推进其改革创新的过程中，需要加强教学的质量监控，并及时就大学生竞赛载体下的机械工程训练实践教学模式的完成情况、完成效果进行反馈。通过构建教师与学生深度互动的反馈模式，及时掌握学生的动态，在开展实践教学监控时，主要涉及三大阶段：第一阶段是前期阶段，前期阶段主要是对教师的教学安排，备课情况，以及学生对竞赛项目的预习资料搜集情况进行监控。第二阶段即实施过程中的监控，这一监控主要是对实践教学进行的实时监控，用以了解学生和教师在教与学过程中的工作效果。第三阶段则是实践完成后的巩固阶段。当学生完成相应的参赛任务之后，学生对于本门课程的学习反馈，教师的教学总结，以及学生对专业知识的掌握理解鞏固情况，进行监督性调查。

4  以大学生竞赛为载体的高校“机械工程训练”实践教学路径

4.1  基于培养目标反向设计训练体系

在我国本科类工程教学体系中，长期存在着重知识轻能力的问题，针对这一问题开展实训教学改革，能够有效提升教学效果，更好地彰显新时代教育教学的现实要求。要以具体的目标为导向，针对目标进行反向的训练体系设计，首先，从培养目标上看，培养目标是各级各类教育机构对其教育目的的具体化。在目前工程教育国际认证背景下，其培养目标具体表述为当学生毕业5年后能够成为工作领域的合格工程师。在毕业生的能力要求上，学生根据《华盛顿协议》的通用标准，毕业生在完成学业后需要具备包括道德、知识和能力等各方面的要求。针对培养目标和毕业生的能力目标，在机械工程训练教学体系中，以国际工程认证通用标准来划定训练层次。例如，可以针对学生的不同基础来设定为初级，中级，高级三大实训层次。初级阶段的学生，更多的是以机械基础工艺知识、机械运动方案和基础性的创新设计等专题展开培训，而中级阶段的学生更多的是开发应用性和提高性专题为主，从而更好地提升学生的综合应用能力。对于高级阶段的学生更多的是通过大团体的创新项目进行训练，来挖掘学生的自主研究、自主创新的潜能。

4.2  以“大工程观”为指导推进实训

以大工程观为指导，进行实训推进，需要高校内部在教学开展时，更多的超越科学范式，确立工程范式，加强对教学模式的更新与优化。对于机械工程训练来说，其训练本身不仅涉及到机械工程、电气工程、土木工程和水利水电工程，还包括轻化工程和环境工程等众多专业课程。对于工程训练中心来说，需要结合不同的专业模块，设定相应的训练环节，实现多模块的训练体系。在训练时间上也要灵活安排，例如：对于机械类专业学生来说，可以首先使其开展认知实习，然后再结合相应的基础课程，分批分组地完成相应的实践积累。这需要院系重新整合训练资源，及时淘汰老旧设备，引入先进现代化设备，更好地满足学生实习实践的需求。

4.3  完善和优化师资队伍建设

以大学生竞赛为载体的高校机械工程训练实践教学，本身对学校教师的师资队伍提出了较高的要求。我国工科类院校中更多的是研究导向性，而缺乏工程实践类教师人才，因此，要完善相应的教师培养机制，加强工程博士的培养，院校要积极引入先进设备，先进技术，鼓励支持教师学习新技术，并定期开展相应的技术培训，推进产学研有效合作。要鼓励教师、学校和企业共同开展工程应用研究，不断提升教师的工程能力，使教师在实践能力和专业知识方面得到有效进步，并在此基础上更好地指导广大学生参赛实践。

5  以大学生竞赛为载体的高校“机械工程训练”实践教学的推进策略

5.1  实训资源支持，定期开放工程训练实训室

以大学生竞赛为载体的实践教学，要求学院为学生实践活动提供必要的资源支持。通过丰富实践资源建设，开放性的实验教学平台，能够更好地促进实践教学体系建设与优化，更好地推进产学赛一体化。这需要机械工程训练的实践课程结合工程行业的现实特点，建立生产、实训和科研不同层次的实践教学模式，并有序的开展相应的实践教学。同时，在实验室的管理上，要做好考勤管理制度的优化完善，对其中的工作时间和团队成员进行协调，科学设置其中的器械和设备管理方法，为比赛项目团队及时提供所需的器材设备。

5.2  多途径宣传，提升学生对于大学生竞赛的参与兴趣

以大学生竞赛为载体开展的实践教学，需要确保学生的有效参与，对此，可以设置相应的奖励措施。由于学科竞赛本身需要教师和学生付出大量的时间、精力，但是又不能保证必然的结果，而设置相应的奖励措施，能够更好地鼓励广大师生参与。其中，对于教师来说，相关的激励可以包括物质激励和奖评激励，例如在年底优秀考评和职称评定等方面给予相应的倾斜。同时，在竞赛过程中对其竞赛结果的考察，不能单纯的以竞赛成绩，而更多的是考察教师在指导过程中的教学效果、教学态度和教学中的学术水平。对学生来说，其激励内容可以在奖学金的评选、课程成绩和保研等环节适当地加入相应的加分项，以此鼓励广大师生积极参与竞赛。

5.3  根据不同阶段学生特点推荐不同种类的竞赛

从竞赛项目上来看，可以结合课程竞赛类，实践技能竞赛类，职业竞赛类等不同种类的内容进行设计，例如，对于课程竞赛类更多的是基础性竞赛单元，主要考察学生对于具体理论的理解以及具体的题型解析。而在实践技能竞赛类，更多的是强调学生的综合素质。对于职业竞赛类，其主要参赛对象则为大三，大四的学生，更多的是职业类的笔试或操作事件，这种竞赛对学生取得相应的职业资格证书具有重要价值。同时也能够提升学生未来的就业率和就业竞争率，教师要结合不同学段学生的特点，结合学生的实际需求进行组织推荐，提升大学生竞赛的实际效果。

6  结语

《机械工程训练》这门实践课在我校课程建设中不断发展，经过近两年的改革，温州大学机电工程学院的学生参与国家级A类竞赛获得一等奖累计10余项，挑战杯国奖和各类省级奖项70余项，共有5项学生科技作品被央视10套《我爱发明》 栏目专题播出。这些成果的获得说明了以大学生竞赛为载体的“机械工程训练”实践教学模式改革对培养学生工程素质、创新思维和工匠精神等方面起到了很好的作用。

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基金项目：浙江省高等教育“十三五”第二批教学改革研究项目“基于四位一体的《机械工程训练》实践教学模式改革与探索”（项目编号：jg20190408）。

作者简介：潘敏辉（1979—），男，硕士，实验师，研究方向为先进制造技术。