双创背景下基于项目驱动的工程实训教学改革*

侯国柱 王树春

1 上海电机学院工业技术中心（创新创业教育中心） 上海 201306

2 上海同砚建筑规划设计有限公司 上海 200092

0 引言

新时代中国正处于由高速增长转为高质量发展阶段，创新驱动是每个民族进步的不竭动力，为落实国家大众创业、万众创新战略，提高人才培养质量，培育更多适应新时期高质量发展人才，培养工程实践能力和创新能力较强，并且具备多学科交叉融合特征的人才，高等工程教育要针对国家科技创新与产业转型升级而做出相应调整。众所周知，大学生最具创新发展潜力，为此，许多高校开展了创新创业教育教学活动，越来越重视对大学生创新创业能力培养，并加快落实和推动创新创业教育质量提升的实施和研究，培养众多工程实践能力扎实、创新能力突出、国际视野宽广、能够解决复杂工程实际问题的高素质应用技术型创新创业类人才[1]。

工程训练中心为高校规模较大、学生受众人数较多的实训教学基地[2]，在传统的金工实习和机械制造实训教学基础上，通过项目驱动的方式开设具有综合性、创新性的新的工程实训课程，进一步重构工程实训课程内容体系，尤其强调专业学科间相互交叉与融合，从传统的工程技能训练向工程综合能力培养转变。以项目驱动的创新创业实训教学有助于工程训练教学方式和学习方法的转变，逐步做到三个中心的转变，即教师向学生、课本向项目、课堂向实训三个中心的转变。国家和各省市举办的以“无碳小车”设计与加工制造为命题的大学生工程训练综合能力竞赛，目的是通过学生的创新设计、加工制造、装配调试、成本分析、文本撰写和比赛等一系列过程，培养学生创造性设计和动手操作能力，培养学生将理论知识与实践相结合的创新意识，提高大学生竞技意识[3]，此类竞赛命题可以作为大学生工程实训的综合创新类项目，有助于学生综合能力和创新创业能力的有效提升。

1 构建新的项目化教学体系

目前工程实训教学存在诸多问题，很多工程实训课程主要是对学生进行基础工程技能训练包括学习基本工艺知识和硬件设备操作技能，完成简单零部件加工制作以及日常实习报告，这样的教学模式导致学生与老师的交流较少。目前大部分工程类院校开展的实训课程内容比较单一，真正的综合性实训或者项目化教学较少，这就严重限制了学生深入思考和创新能力的培养，因为学生不需要过多思考和质疑。而通过这种灌输式的实训教学，导致学生缺乏学习的自主性和对问题的深入思考，缺少解决复杂工程问题的平台和能力，学生的创新能力明显不足。再者，实训教学课程的课时较少，而实训教学涉及的理论知识又比较复杂，覆盖面广，加之实训课各工种联系不是很紧密，致使学生难以达到对实训课程的全面了解和把握。大多参加实训课程的同学对实训课程的重要性认识不足，上课过程中注意力不集中等不良行为普遍存在。因而，即使经过实训课程的学习和训练，学生的创新能力及综合能力也不能得到很好的锻炼和提升，达不到应用型创新人才培养的目的[4-5]。

针对高校实训教学的现状：教师手把手教，学生手把手学，简单的讲做模式不能激发学生的积极性和创造性，必须改革目前实训教学模式。对于实践性较强的工程实训教学在新时代更需要变更教学方式方法，变一言堂为群言堂，激发学生学习兴趣，激发学生自主学习和创新的潜能。而项目驱动式教学法是与传统教学模式有所不同的一种新的教学方法，其来源于建构主义学习理论，属于探究式教学方法[6]。这种教学方式主要是：学生围绕来自源于客观需求的开放性命题，而且该命题要具有一定复杂性和挑战性，通过日常教学中师生的共同讨论和探究，并加以实施来完成，是一种以项目驱动为主线，以学生为主体，教师为主导，通过完成一项具体任务而实施的教学方法[7]，既是一种课程模式，又是一种教学方法。项目驱动式教学尤其适用于实践性和操作性较强的实训教学，更加有利于激发学生的学习积极性和创造性，能有效激发学生的创新创业热情及其学习主动精神。所以，把项目式教学引入工程实训教学中，有益于大学生综合创新能力的提升。

2 改革传统实训教学方式

以项目驱动的创新创业工程实训教学，是指基于复杂工程问题、来源于真实情境、具备一定挑战性和开放性的项目为主题，此项目的任务与实施需要教师的精心设计，并且需要较长时间持续的探究，最终达成新的知识的积累，并使自身能力得到提升的一种教学方式。一般项目化学习包括项目介绍、项目解析、项目实施、项目小结、扩展提高、成果推广等阶段，并通过螺旋式、循环往复进行的方式来达到最佳效果。

2.1 项目化教学与传统教学的比较优势

项目化教学要比传统教学具有更多优势：第一，传统教学注重知识与技能的理解与记忆，项目化教学注重知识与技能的灵活运用；第二，传统教学内容强调学科的系统性与完整性，项目化教学内容更加灵活多样，根据具体项目要求而定，跨学科的知识学习很常见；第三，传统教学主要还是课堂上教师对知识的讲授和学生对知识的被动接受[8]，导致学生缺少主动精神以及不能满足个性化需求，项目化教学是将具有不同知识、性格、兴趣等学生组织起来的团队教学，更加注重激发学生的积极性；第四，传统教学的学生很少有机会参与创造性设计，项目化教学通过团队之间密切配合，从整个项目设计、实施及最后评价，几乎全程得到的是创造性思维和锻炼；第五，传统教学的考核方式比较单一，项目化教学注重的是完成整个项目的过程性考核；第六，传统教学缺乏新的问题增长点，项目化教学的项目选择既可以是学生自己根据某学科或者跨学科学习后所感悟到的问题作为深入研究的项目，也可以是校企合作项目或者各类竞赛命题等作为学校实训项目，这些项目都是开放性命题，给学生提供了充分发挥其想象力和创造力的空间。

2.2 以创新创业项目培养学生创新创造能力

由于目前工程实训课上，简单的动手操作训练，任务题目直接由教师给出，进行重复演示加工，缺乏创造性思维训练。然而，要想培养具有解决现场复杂工程问题的卓越工程师，就要注重培养综合能力强、具有创新意识的人才。学生的创新意识只有通过不断刺激和引导，才能促使其主动性创新意识的形成[9]，把项目化教学模式融入实训教学中，尝试运用启发式、探索式、讨论式以及转教学为导学的教学方式[10-11]，通过开设具有综合性、开放性命题的项目化实训课程，学生开展创造性设计，最后师生共同做出合理点评，加强科技创新成果转化。以项目驱动为导向，结合工程实训课程的培养目标，改革工程实训课程教学内容体系，尤其注重学生的创新精神和创新意识培养，增加更多创新创造性教学环节，激发学生创新意识的形成。

为使更多学生从实训教学中受益，让那些具有创新创造能力的学生得到更深层次的学习和培养锻炼机会，真正做到因材施教，笔者尝试通过将工程训练竞赛的题目作为项目命题引入到工程实训教学中，根据工程训练大赛的要求来编写项目化实训教学大纲、授课计划等，设计综合性项目化实训命题时，以竞赛命题为引领，紧跟时代步伐，采用先进教学理念，运用项目驱动式教学方式，将传统实训课的教学目标蕴含在新的项目命题中，借鉴竞赛运行模式，学生在竞技性命题范围内，针对遇到的具体问题运用自己所学的理论知识和跨学科知识学习，激发学生的创造性思维和灵感，提高学生的综合能力和素质[12]。按照项目化教学模式设计实训教学内容并积极鼓励学生亲自参加工程训练大赛，努力提升学生创新创业能力。

2.3 以创新创业项目培养学生动手实践能力

为了消除工程训练教学与理论教学之间的壁垒，以项目实施为工程实训教学的载体，强调知识的运用为重点，全面提升学生的创新创业能力为目标。笔者是以一公斤重力砝码下落的势能为动力来源的无碳小车设计制作为本实施项目，其模型的建模和设计、运动仿真、零部件选材和加工制造、装配、调试等一系列的实践训练，锻炼和培养学生亲自动手实践和创造性思考问题的能力。以无碳小车为项目驱动，建立创新型工程训练方案，并将其运用到学生的工程训练教学过程中。无碳小车的设计制作是要经过深入思考和实践来完成，最终所设计小车能够在随机抽签的规定要求下，其运行的实际距离越远表示所设计的小车越成功。在此过程中有大量的工作要做，并考验团队的合理分工协作以及团队合作精神，有助于学生的创新创业能力培养。尤其是小车装配调试过程中，会遇到很多意想不到的新问题，只有勇于面对并认真解决这些问题，才能取得更好成绩，无碳小车调试过程是一个锻炼和培养学生耐心和恒心毅力的过程，要求灵活运用理论知识并发挥创造性思维，于做中学、学中做，不断打磨自己，提升的是学生的创造性思维和动手实践操作等综合能力。

2.4 以创新创业项目培养学生解决复杂工程实际问题的能力

以无碳小车制作过程为例，小车总体设计思想是尽量做到节能降耗，在小车规定重量砝码下落产生的动力前提下，为了小车运行的距离较远，致使小车总体设计过程中，除了要尽量减轻小车总体重量外，小车其他的能量损耗如摩擦力损耗等要做到越小越好。无碳小车制作的关键是转向机构的设计，小车比赛规定线路由转向机构来控制，这是个开放性命题，可以发挥学生的各种设想，只要能够达到规定要求运行即可。但是，要想达到较好成绩，在总揽全局的基础上学生还要应该注重每一个细节之处。

学生可以利用各种机械设计软件进行零部件设计、总体装配、虚拟运动仿真等，考验学生团队分工协作和创造性设计能力，小车零部件包括底板、砝码下落支架、主动轮、从动轮、转向轮、主轴、主轴支架、轴承、凸轮等，各个零部件的选材、尺寸公差和形位公差配合、加工的精度等要做到合理可靠，才能达到整个小车结实、减少摩擦、运行平稳的效果。比赛命题还要进行无碳小车设计的报告撰写，培养学生工程管理、成本分析等工程能力。这些能力的培养和训练并不能简单从书本的理论学习中所获得，能够进一步激发学生参与项目的积极性，对产品的设计制造追求的是精益求精，提升学生解决复杂工程实际问题的能力。

3 校内校外实训教学相结合

3.1 利用项目化教学，实现校内校外合作共赢

通过校企合作、产教融合等方式为高校创新创业教育拓宽渠道，将行业的项目资源作为高校项目化教学资源，行业里各类人才比较丰富，利用行业人力资源优势，聘请行业技术专家和知名工匠作为高校项目化教学的兼职导师，行业项目可以为学生提供实实在在的生产加工制造环境，学生毕业前真正充当职场中的一员，利用行业的项目和工作机制培养和锻炼学生的创新实践能力。校外的项目既可以是某个成熟的项目，也可以是正在研发的科研项目，具体形式可以多种多样，通过行业与高校合作的方式，既可以安排学生真正参与到行业项目实践中，还可以为行业解决实实在在的问题，以行业的项目为依托，做到高校和行业合作共赢，通过校外行业真实的项目训练，达到学生进行创新创业实训教学的目标。

3.2 利用项目化、阶梯式教学做到因材施教

大学四年的实训课程如何才能学有所思、学有所用、学有所成，大学生的创新创业能力如何获得显著提升，工程训练的实训课程内容必须经过精心设计和选择。大学四年的实训课程可以尝试由简单到复杂逐层深化的方式进行，特别是中高年级的时候让更多学生积极参与项目化教学，跨学科学习新知识、探索新问题，形成新的问题增长点，低年级开设使学生容易入门的简单实训教学，逐步引导学生接触并参与项目化教学，中年级的实训课程更具综合性，做到学有所用，逐步形成自学能力和跨学科解决问题的能力，尤其是那些学习能力和创新能力强的学生到了高年级更应该通过项目化教学进行深度培养，真正做到因材施教。

4 建立学生实训教学综合评价体系

鉴于高校对学生的实训教学考核比较单一，主要方式为通过期末考试或者完成实习报告等书面成绩来评定，这种评价方式得到的并不是学生的真实动手实践能力水平和创新能力评价，所以，工程训练实训教学的学生综合评价体系有待进一步科学合理化。项目驱动的创新创业工程训练教学可以从多个角度、不同层面对学生实践操作技能、工艺理论知识运用、创新设计能力、团队合作等方面进行综合考核评价，这种评价是结合了创新创业实训教学过程中知识与技能的灵活运用、在开放性命题中创造性设计的评价，结合了自我评价、同学评价、教师或行业导师评价以及参加比赛获奖等多角度的评价，最终得到的是较为客观合理的综合性评价，包含了学生对完成项目需要掌握知识的宽度以及深度的考核，同时也包含了学生完成作品的设计加工制作能力和创造性的考核，不是简单以掌握知识的考试和简单的动手操作技能的考核。实施学生项目考核过程中，考核的采分点更加细化，更加注重项目完成的每一个细节，除了包括对理论知识灵活运用和设备操作技能的考核外，更加注重学生的创新能力的考核。

5 实施效果与不足

通过以往学生参与无碳小车制作项目的调查分析发现，参与无碳小车项目化教学的学生更加积极主动学习本专业甚至跨学科专业知识，创新思维更加活跃，语言表达能力和文笔写作能力都有显著提升，这些学生更加追求卓越，团队成员进行无碳小车整体方案和精细化结构设计过程中，共同面对并寻找无碳小车制作过程中遇到的困难和解决办法；团队学生亲手加工制作小车零部件，锻炼了学生动手能力并强化了学生的工程质量意识，考验和锻炼了学生的细心和耐心，有助于培养学生精益求精的工匠精神和品质[13]。学生在小车多次拆装调试过程中，切实体会到了公差配合和精密制造的真正内涵；撰写报告环节培养了学生的工程管理能力和成本意识，锻炼学生撰写科技资料的本领。通过学生的创新设计、亲手制造和实践操作等环节的训练，显著提升学生解决复杂工程实际问题的能力以及培育了学生的工程意识、创新意识、团队合作等工程综合素养。

越来越多高校加快落实和推动创新创业教育质量提升步伐，加大对学生创新创业能力的培养力度，开展了形式多样的创新创业教育教学课程。虽然基于项目驱动的实训教学改革也取得很多成果和进展，但是，高校的创新创业教育教学体系的完善仍有更大空间，学生对创新创业教育的认识力度和创新创业教师的育人水平仍有待进一步提高。

如何因地制宜地利用好当前资源，使现有的工程实训要素与资源得到科学合理配置，如何将工程技术领域日新月异的新理论、新技术、新工艺等通过项目化教学的方式融入工程实训教学过程中，加大新科技对创新创业教育的有力支撑，工程实训教育教学改革仍有待深入探究[14]。

6 结束语

工程实训教学致力于培养大学生解决实际问题能力、工程实践能力、工程设计能力和创新创造能力。针对工程实训教学面临的一些问题，特别是创新创业教育面临的困境，工程实训教学尝试采用项目驱动的教学方式，实现个性化课堂教学形态改革的模式探索，试图为创新创业教育与工程实训教学探索一条融合之路。

基于项目驱动的工程实训教学具有培养学生综合能力和创新能力的特殊优势，通过传统实训教学方式的改革探索，提出通过构建学生为主体、教师为主导[7]的项目化教学体系，改革传统实训教学方式，校内与校外实训教学相结合，建立合理的学生实践能力综合评价体系，提高项目化实训教学质量。以项目驱动的实训教学为依托，以提升学生的创新创业能力为导向，努力提高学生的创新创业能力和综合素质。