新工科背景下基础工程训练混合式教学实践

倪海涛 刘红盼 杨和山 朱 江

（重庆文理学院化学与环境工程学院，重庆 402160）

0 引言

自“新工科”概念提出以来，如何培育出既具有较高理论水平，又具有相当实践能力的应用型人才是当前应用型本科培养的重中之重。 相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济发展迫切需要的是实践能力强、创新能力强的高素质复合型“新工科”人才。他们不仅要运用所掌握的知识去解决现有的问题，还要有能力学习新知识、新技术去解决未来发展出现的问题。 现代工业对工程师的工程综合能力提出了较过去更高的素质要求，基础工程训练已成为培养高素质工科人才不可缺少的一个重要环节。 在当前新工科发展背景下， 工科学生一定要提高自身的工程实践素养。 尤其是作为普及基础工程知识、引导学生走向工程职业的基础工程训练，该课程建设和教学质量的好坏直接影响到学生工程素养的启蒙和提升。 如何科学有序地进行基础工程训练一直是高等工科院校的重要研究课题。

1 基础工程训练教学问题分析

随着社会发展与科技进步，工科毕业学生的实践技能无法满足实际工作需要的问题越来越突出。 近年来，从用人单位反馈情况来看，大多数进入生产一线的大学生在实践能力、 创新意识等方面存在明显欠缺，无法满足工作岗位具体要求，需要较长时间去适应和学习。 直面问题找根源，传统的基础工程训练确实存在许多不能适应“新工科”要求的地方，难以有效激发学生学习工程知识的动力和热情。

1.1 学生理论知识储备不足

有些学生空间想象能力较弱，面对某些“静止”的工程原理相关介绍文字和图片时，对抽象的工程理论知识有畏难抵触情绪。 有些学生缺乏足够的课前预习，在项目实训中始终被动接受知识，造成只会死记硬背当前项目的操作要点。 由于知识的消化缺乏时间积淀，致使理论知识不扎实、不系统，进而造成实际工程应用能力、分析解决问题能力较差，遇到突发情况时更是惊慌失措，缺乏应变能力。

1.2 学生实际实训时间不够

一方面，由于课时限制，实训场地、设备数量有限，学生人数较多等因素，导致学生能够真正动手实训的时间相对较少。 另一方面，有些训练内容要点较多，示范时间过长，学生没有足够的时间去熟练地操作设备和了解设备的一些加工工艺，大部分都是照着教师的示范依葫芦画瓢， 很少加入自己的想法和创意，学生的创造性和积极性没有被充分发掘出来。

1.3 学生课堂角色定位失衡

课堂上以教师为中心进行的教学活动包办代替过多，而忽略了学生的主体作用。 由于一些原因，教师过于担心学生的安全，不让学生使用相关设备，导致在有些实训项目的授课过程中仅仅是教师进行讲授和演示为主，学生几乎不动手。 还有些教师仍然沿袭“师傅带徒弟”的模式，训练内容还是制造一把小榔头或焊接万用表等，各种要求和相关资料全部由教师统一给出，学生只是按部就班地完成布置的任务。

1.4 学生主观能动性不足

部分学生本身兴趣不大，根本不愿参与到实训当中去，往往是想着把上课时间混过去就好了，根本不会去主动思考问题，解决问题，更别提迁移创新了。 一些学生觉得每次基础工程实训都是单一的或局部的操作技能训练，对实训的积极性不高；也有一些学生劳动观念淡薄，惰性较强，缺乏吃苦耐劳精神，不情愿使用锉刀、手工锯、电烙铁等工具进行动手操作。

2 基于项目导向的混合式教学设计与实践

2.1 重构教学内容，提供想要学习的“源动力”

结合人才培养方案、课程标准等，以项目为导向，对课程知识结构、教学内容进行改造与优化，进一步对课程任务进行模块化、项目化设计。 根据应用型人才培养的教学要求，针对我院近机类、非机非电类工科专业教学需要，基础工程实训教学共分上、下两学期，每学期训练历时两周，要求至少完成一项工程产品的设计与制作。 上学期侧重材料加工基础实训，主要教学内容包括机械制造中的一般加工方法和现代制造技术，以零件、产品加工过程为主线，具体分为选材、划线、下料、传统加工、特种加工、热处理、连接与装配等；下学期侧重电工电子基础实训，主要教学内容包括常用电工仪器仪表、 常用元器件的识别与选择、基本电子电路安装实训、电工基本操作、常用电气线路安装实训等。 在项目化过程中，基于项目差异化和层次化，按照教学目标的要求，遴选“基础认知型”“验证探究型”“迁移拓展型”等不同层次梯度的工程项目，以适应不同专业、不同层次学生的需要。

此外，对于每一个专业，在项目化运行时，结合专业特色，有意识逐步植入大量真实的项目案例，以期全方位培养学生的学习兴趣，激发学习动力，锻炼实践动手能力和培养团队意识。 通过以实际工程项目为载体， 打破原有课程体系的知识点学习和模块安排，将实践技能融合于各项目任务中，让学生有“做项目”的感觉。 学生通过对项目任务进行分析，查阅相关资料，提出设计与加工方案，实现“做中学，学中做”。

2.2 优化教学过程，增强愿意学习的“牵引力”

适当减少课堂面授学时，充分相信学生，把学习的主动权还给学生。 只有教师真正地成为学生学习的促进者、牵引者，做到“授人以渔”，才能真正成为学生学习能力的培养者。 在实践中做的项目无论再小，要包含如同真正的工程项目一样从立项到产品的全过程，将教学过程相应地分为项目的选定、计划、实施和收尾等阶段，并将项目管理方法贯穿于整个教学过程中， 以突出对学生工程能力的训练及工程素质的养成。 混合式课堂教学的教学设计按照课前、课中和课后三个阶段进行，每个项目的教学实施过程大致可采用如下模式：

（1）课前线上预习。 课前利用网络学习平台推送预习项目训练任务， 涉及一些较复杂的工程原理时，尽量提供动画等视频资源。 学生根据项目的导学信息，通过教学视频和相关课件进行自主学习，将不懂的知识点进行标注或记录。 同时，学生还需要完成课前作业，以此来考查学生对工程技术基础知识的掌握情况。 在学习过程中遇到的问题可通过平台进行提问交流，教师根据学生的作业和交流情况，在课堂进行针对性的讲解。

（2）课中面对面线下训练学习。 教师针对学生在课前预习中不懂的知识点及线下训练错误较多的知识点进行重点讲解，如有必要，直接现场展示不当操作导致的错误，增强学生的感性认识。 鉴于工程实训的课程特点， 课堂教学采用教学做一体化的模式，开展项目实战、讨论交流、小组互评等活动，教师主要负责实操演示、安全巡视、答疑解惑、组织活动、问题收集等，要求学生及时对作品进行过程拍摄或拍照并上传至平台，在丰富教学资源的同时，也可让大家通过亲眼所见各种“试错”尝试而扎实掌握相关知识。

（3）课后线上总结反思。 结合项目实操过程，教师进行归纳总结，上传一些典型的过程操作视频，让学生结合自己的实践过程有针对性地进行课后反思。 此外，利用实验室开放时间，进一步引导部分学有余力的学生完成一些拓展性任务，强化学生知识运用能力和创新实践能力。

2.3 改革教学方法，提升热爱学习的“驱动力”

在工程教育背景下，工程师“角色驱动”能很好激发学生的学习热情和动手能力。 在完成规定动作的基础上， 提倡和鼓励学生组建项目团队开展自选动作。而且， 允许学生将两个学期的教学内容进行通盘考虑，在上学期设计作品模型的时候，可以兼顾考虑下学期的电子电路方面，例如，某些构件加装LED 灯、电动装置模块等。 在项目运行过程中，引导项目团队自主发现问题、解决问题，并允许随时可调整方案。 例如，在环境工程专业的材料加工基础实训中，有项必选任务是要求学生组队利用给定的材料设计并制作一种沉淀池。 有些学生刚开始考虑问题不周，只图省事，初步设计并加工出若干块亚克力矩形板，最后在联结装配时，发现在不允许使用过多胶水时，整体结构稳定性不是太好；经过后续调整，对矩形板进行合理的开槽设计， 极大提高了沉淀池的结构稳定性，同时对古代榫卯结构有了更深的感性认识。

为使学生产生主观能动性，分层教学已被证明是行之有效的重要手段之一。 从历年的工程知识储备和动手能力摸底情况分析，工科学生工程能力发展不平衡不充分的问题是客观存在的，也是难以回避的话题。 针对课程目标，结合往年教学经验，课程团队认真梳理教学要点，合理设置分层教学，以满足不同学生的能力发展需要。 以“基本电子电路安装实训”模块为例，在教学过程中，分别提供不同大小型号的音箱、收音机、万用表、空调遥控板等零部件供学生选择训练。小型电子产品的集成电路板通常较小， 布局较紧凑，并大量采用体积小的贴片电阻等元器件， 焊点较小，非常考验手工焊接基本功和后期故障排除能力，适合动手能力较强的学生操作； 而大型电子产品相对简单，焊点较大，比较适合动手能力相对较差的学生操作，一定程度上也能保护这部分学生的学习积极性。

2.4 完善考核评价，凝聚快乐学习的“向心力”

在进行项目考核时，全面兼顾课前预习、课堂训练和课后总结三个环节，并充分使用平台自评、教师评价、学生评价、组内组间评价等多元评价方式。 在具体评价过程中，一方面依据前期确定的指标对所完成的项目作品进行评价，另一方面依据过程性材料和自评互评表对整个学习过程进行评价。 充分发扬民主评价，允许学生阐述自己作品的亮点或在训练过程中的所思所获，大到作品的结构稳定性，小到边角、棱角的快速处理均可。 通过构建多元评价体系，力求寻找各项目组每位学生的闪光点或过人之处，促进学生自主快乐学习。

此外，对于自选项目，借鉴跳水比赛评分规则，充分考虑工程项目作品的设计与加工难易程度，分别设置不同加权系数，对学生的项目作品加工与安装基本技能进行综合评价。 例如，在某个项目评价中，多个项目团队利用PVC 塑料板分别制作出方形沉淀池与圆柱形沉淀池。 从加工工艺来看，圆柱形手工制作要比矩形制作要复杂得多，即使圆柱形沉淀池做得不是很完美，其最后得分也可能与完成质量较高的方形沉淀池相当。 而同样是方形沉淀池，沟槽式连接比端面直接连接要复杂一些，选择前者的话，完成难度系数相对较高。 从课后调查问卷和期末评教结果来看，学生非常认可这种模式，对工程基本知识的理解和基本技能的实践均有很强的自我成效感。

3 结语

实践类课程混合式教学已得到广泛认可，但其优势并非自然而然就能发挥出来，需要课程教学团队的精心设计和灵活实施。 基础工程训练对提高工科学生的实践动手能力、 创新能力及综合素质有重要的意义，探索适合专业人才培养和学情的混合式教学路径已成为突破传统课堂教学难点的新选择。 基础工程训练侧重动手实践，对理论深度要求相对较低，如果能全面采用混合式教学模式，实施起来更能达到预期效果，同时也能极大改善传统教学中的一些不足。