金字塔實踐教學(xué)體系在機械設(shè)計專業(yè)中的研究與應(yīng)用

閆國棟+馮勇+高成沖+賈丙輝

【摘要】當(dāng)前高等工程教育依然存在偏理論、輕實踐，以及實踐教學(xué)投入不足，實踐設(shè)備陳舊落后，或者未能充分創(chuàng)造實踐條件和實踐環(huán)境等問題，導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新實踐能力不足。通過構(gòu)建金字塔實踐教學(xué)體系，并將其應(yīng)用到機械設(shè)計實踐教學(xué)中，從教和學(xué)兩方面采取一系列具體措施，循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維，取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計 金字塔 實踐教學(xué)

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）46-0213-02

一、引言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃” 是為了貫徹落實黨的十七大關(guān)于走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、 建設(shè)人力資源強國等戰(zhàn)略部署而提出的高等教育重大改革計劃， 旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、 適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才[1]。但是，當(dāng)前高等工程教育依然存在偏理論、輕實踐，以及實踐教學(xué)投入不足，實踐設(shè)備陳舊落后，或者未能充分創(chuàng)造實踐條件和實踐環(huán)境等一系列問題[2]，導(dǎo)致培養(yǎng)的受過高等教育的畢業(yè)生雖然掌握了豐富的理論知識，但是實踐動手能力很差，缺乏主動創(chuàng)新意識和創(chuàng)造精神，不符合“卓越工程師”的培養(yǎng)要求，達(dá)不到企業(yè)的工作標(biāo)準(zhǔn)。為了培養(yǎng)素質(zhì)全面、實踐創(chuàng)新能力突出的機械設(shè)計工程師，在“回歸工程”理念指導(dǎo)下[3]，針對機械設(shè)計實踐教學(xué)教學(xué)，設(shè)計了金字塔式實踐教學(xué)體系[4]，重構(gòu)了與實踐教學(xué)體系匹配的教學(xué)課程體系，并將其應(yīng)用到機械設(shè)計實踐教學(xué)中，取得了良好的效果，顯著提升了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

二、金字塔實踐教學(xué)體系

按照培養(yǎng)工程機械卓越工程師的教學(xué)要求，遵循理論教學(xué)與實踐教學(xué)“兩條線路、獨立開課、同步推進(jìn)、相互支持”的原則，采用標(biāo)準(zhǔn)定制與個性定制相結(jié)合的手段，設(shè)計了金字塔式實踐教學(xué)體系，并制定了相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及評價方法，其主要內(nèi)容包含以下幾個方面，如圖1所示。

標(biāo)準(zhǔn)定制驗證性實踐包括：認(rèn)知實驗和課程實驗兩部分，主要在大一和大二兩個階段開展。主要根據(jù)課程內(nèi)容講授的需要，通過在企業(yè)或?qū)W校實驗室開展標(biāo)準(zhǔn)實驗以驗證課程內(nèi)容的方法，是課堂內(nèi)容講授的有益補充，有利于對課程知識的理解和加深。標(biāo)準(zhǔn)定制項目實踐主要在大二下學(xué)期和大三上學(xué)期兩個階段開展，本著學(xué)科交叉融合、工程實踐綜合訓(xùn)練的思想，將多個傳統(tǒng)課程設(shè)計轉(zhuǎn)變成一個多學(xué)科的綜合課程設(shè)計環(huán)節(jié)，籍以營造真實的工程設(shè)計環(huán)境，這種改革不僅可以提高學(xué)生的綜合實踐能力、數(shù)字化設(shè)計能力及撰寫科研論文的能力，更能因課程設(shè)計環(huán)節(jié)總學(xué)時數(shù)的減少而促進(jìn)集成化課程體系的建立。個性化定制拓展實踐環(huán)節(jié)則主要在大三下學(xué)期和大四兩個階段開展，主要面向就業(yè)需求，依托現(xiàn)有的省級實踐示范中心、地方中央共建項目及校企人才培養(yǎng)基地的開放實驗室環(huán)境和條件，鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)能力和未來就業(yè)的定位，自己選定實踐項目（既包含本專業(yè)實踐項目同時又可包括諸如：管理、人文、理學(xué)等相關(guān)學(xué)科專業(yè)的實踐項目），通過實踐項目的訓(xùn)練夯實專業(yè)基礎(chǔ)，完善綜合素質(zhì)，提高就業(yè)競爭力和就業(yè)適應(yīng)度。

金字塔式實踐教學(xué)體系根據(jù)工程機械教育特點，先從基礎(chǔ)性、驗證性實踐開始，逐步過渡到需要應(yīng)用多門學(xué)科的綜合性項目實踐，采用循序漸進(jìn)的方式培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維，為后續(xù)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造潛能，開展個性化拓展實踐奠定了基礎(chǔ)。

三、實踐教學(xué)課程體系

為了充分發(fā)揮金字塔實踐教學(xué)體系的作用，提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，重構(gòu)了與其相匹配的機械設(shè)計實踐教學(xué)體系，主要由計劃內(nèi)必修實踐環(huán)節(jié)和課外選修實踐環(huán)節(jié)兩部分構(gòu)成。主要必修環(huán)節(jié)有：工程制圖測繪、CAD上機、電工電子實習(xí)、專業(yè)認(rèn)知實踐、金工實習(xí)、機電傳動控制課程設(shè)計、機械產(chǎn)品設(shè)計實踐、機械制造技術(shù)實踐、機械設(shè)計生產(chǎn)實習(xí)、機械產(chǎn)品綜合設(shè)計，綜合實踐和畢業(yè)設(shè)計等，如圖2所示。

四、具體應(yīng)用措施

實踐教學(xué)包括教和學(xué)兩部分，既要有經(jīng)驗豐富、循循善誘的專業(yè)教師，又要能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索興趣，教學(xué)相長，才能取得事半功倍的效果[5]。因此從教和學(xué)兩方面采取了一系列措施，保證金字塔實踐教學(xué)體系能夠貫徹實施到具體教學(xué)過程中。主要采取的措施包括以下幾方面：

（1）鼓勵教師到生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線進(jìn)行專業(yè)實踐和考察，或到學(xué)校實訓(xùn)基地和產(chǎn)、學(xué)、研三結(jié)合基地進(jìn)行鍛煉（或工作），使教師跟上工程設(shè)計制造技術(shù)快速發(fā)展的步伐，促進(jìn)教師加大從學(xué)科專業(yè)型向?qū)I(yè)與技能綜合型轉(zhuǎn)變的力度，鼓勵并培養(yǎng)青年教師參與各類橫向課題，鍛煉工程應(yīng)用能力。

（2）改進(jìn)實驗教學(xué)方法。在實驗教學(xué)中，改變過去只能按照“實驗指導(dǎo)書”進(jìn)行簡單操作的方法，首先根據(jù)課程內(nèi)容，告知學(xué)生某實驗的目的和要實現(xiàn)的目標(biāo)，由學(xué)生個人或自由組合構(gòu)成若干小組，擬定實驗方案，確定實驗方法，再分別在課堂上介紹和講解，與大家共同討論方案的先進(jìn)性、可行性等；隨后，再根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件來分析具體可開發(fā)出實驗的原理和方法，對于最終實驗結(jié)果也是以組為單位進(jìn)行講解分析，充分調(diào)動學(xué)生參與的積極性和能動性。

（3）開發(fā)特色化實踐項目。突出知識能力的共性化要求，強調(diào)個性化發(fā)展的項目驅(qū)動式團隊課程設(shè)計改革。項目課程實施貫穿整個學(xué)年或?qū)W期，1個班級分成5-7個團隊，分別由不同的教師指導(dǎo)。學(xué)生成績由團隊成員互評、答辯、指導(dǎo)教師綜合初步評定成績，經(jīng)班級各團隊公開講演答辯后，決定最終成績。教學(xué)過程中，已經(jīng)完成了踝關(guān)節(jié)康復(fù)機器人的設(shè)計及制作、面向助力機器人的液壓驅(qū)動裝置的設(shè)計以及輸電塔攀爬機器人越障機構(gòu)的設(shè)計與制作等5個項目的技能實訓(xùn)。這些團隊化特色化實踐項目的展開培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考縝密分析的素質(zhì)，塑造了“人人為我，我為人人”的團隊精神，實物模型的加工制造也增強了他們的實際動手能力，受到學(xué)生的歡迎。

（4）完善畢業(yè)設(shè)計管理體系。為進(jìn)一步提高本專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量，并針對和糾正以往教師指導(dǎo)學(xué)生不均衡等問題，同時充分考慮學(xué)生的個性成長與專業(yè)興趣，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化管理平臺，重點對整個畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理中的審題選題的方式方法、過程檢查與管理以及答辯過程管理、優(yōu)秀指導(dǎo)教師評選等進(jìn)行了全面、大幅度、全方位的系統(tǒng)性、綜合性改革，并制訂了一套本專業(yè)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師考核評價體系與辦法。

（5）鼓勵指導(dǎo)學(xué)生參加各種比賽，創(chuàng)造條件培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在國家實施科教興國和人才強國的戰(zhàn)略部署下，國家、社會以及學(xué)校等都給大學(xué)生提供了一定的科研項目競賽，比如全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、 全國大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等競賽。在第十屆“高教杯”全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽中，我院參賽師生不僅勇奪機械類最高獎項——團體一等獎，還榮獲機械類個人全能一等獎2項、二等獎2項，建模一等獎3項、二等獎1項。

（6）加強校企合作，實踐與生產(chǎn)相結(jié)合。以項目為載體，將實踐教學(xué)貫穿于整個培養(yǎng)全程，強化實踐教學(xué)的系統(tǒng)性、工程性、探究性和有效性。通過南京康尼、上海立新、蘇州創(chuàng)力、南京康翔等企業(yè)簽訂實踐協(xié)議，推進(jìn)與所建立的實踐平臺、校外導(dǎo)師間的實質(zhì)性合作，并進(jìn)一步實施校外實踐環(huán)節(jié)的實踐內(nèi)容、形式和考核方法改革，有效實現(xiàn)課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外的交替互補。

五、結(jié)語

按照培養(yǎng)“卓越工程師”的知識能力和素質(zhì)要求，制定了金字塔實踐教學(xué)教學(xué)體系，并作為指導(dǎo)思想制訂了與之配套的實踐教學(xué)體系和一系列實踐教學(xué)措施，對于全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)，切實加強學(xué)生工程意識和實踐能力起到了良好效果，使學(xué)生既能了解學(xué)科發(fā)展前沿又能掌握服務(wù)社會的必要技能，為日后成為一個合格的工程技術(shù)人員打下了堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖春.面向卓越工程師培養(yǎng)的學(xué)科競賽體系探索[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2011（2）：205-209.

[2]陳召君.關(guān)于提高大學(xué)生機械創(chuàng)新能力的思考[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（12）：194-194.

[3]閆國棟，馮勇，張長東，等.基于“回歸工程”理念的機械設(shè)計實踐教學(xué)研究[J].課程教育研究，2016（19）.

[4]胡湘娟，楊毅.“金字塔”實踐教學(xué)體系建構(gòu)[J].科技風(fēng)，2015（3）：215-215.

[5]王燕燕，張軍峰，張東生.大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的研究與探索[J].西部素質(zhì)教育，2015，1（15）：39-39.

作者簡介：

閆國棟，男，副教授，1986年8月生，博士，主要從事機械設(shè)計與制造、計算機圖形學(xué)方面的研究和教學(xué)工作。endprint