閆國(guó)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(shí)踐，以及實(shí)踐教學(xué)投入不足，實(shí)踐設(shè)備陳舊落后，或者未能充分創(chuàng)造實(shí)踐條件和實(shí)踐環(huán)境等問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力不足。通過(guò)構(gòu)建金字塔實(shí)踐教學(xué)體系，并將其應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)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(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì) 金字塔 實(shí)踐教學(xué)

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

一、引言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃” 是為了貫徹落實(shí)黨的十七大關(guān)于走中國(guó)特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、 建設(shè)人力資源強(qiáng)國(guó)等戰(zhàn)略部署而提出的高等教育重大改革計(jì)劃， 旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、 適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shí)踐，以及實(shí)踐教學(xué)投入不足，實(shí)踐設(shè)備陳舊落后，或者未能充分創(chuàng)造實(shí)踐條件和實(shí)踐環(huán)境等一系列問(wèn)題[2]，導(dǎo)致培養(yǎng)的受過(guò)高等教育的畢業(yè)生雖然掌握了豐富的理論知識(shí)，但是實(shí)踐動(dòng)手能力很差，缺乏主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)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(shí)踐創(chuàng)新能力突出的機(jī)械設(shè)計(jì)工程師，在“回歸工程”理念指導(dǎo)下[3]，針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)教學(xué)，設(shè)計(jì)了金字塔式實(shí)踐教學(xué)體系[4]，重構(gòu)了與實(shí)踐教學(xué)體系匹配的教學(xué)課程體系，并將其應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中，取得了良好的效果，顯著提升了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

二、金字塔實(shí)踐教學(xué)體系

按照培養(yǎng)工程機(jī)械卓越工程師的教學(xué)要求，遵循理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)“兩條線路、獨(dú)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(gè)性定制相結(jié)合的手段，設(shè)計(jì)了金字塔式實(shí)踐教學(xué)體系，并制定了相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及評(píng)價(jià)方法，其主要內(nèi)容包含以下幾個(gè)方面，如圖1所示。

標(biāo)準(zhǔn)定制驗(yàn)證性實(shí)踐包括：認(rèn)知實(shí)驗(yàn)和課程實(shí)驗(yàn)兩部分，主要在大一和大二兩個(gè)階段開展。主要根據(jù)課程內(nèi)容講授的需要，通過(guò)在企業(yè)或?qū)W校實(shí)驗(yàn)室開展標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證課程內(nèi)容的方法，是課堂內(nèi)容講授的有益補(bǔ)充，有利于對(duì)課程知識(shí)的理解和加深。標(biāo)準(zhǔn)定制項(xiàng)目實(shí)踐主要在大二下學(xué)期和大三上學(xué)期兩個(gè)階段開展，本著學(xué)科交叉融合、工程實(shí)踐綜合訓(xùn)練的思想，將多個(gè)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成一個(gè)多學(xué)科的綜合課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，籍以營(yíng)造真實(shí)的工程設(shè)計(jì)環(huán)境，這種改革不僅可以提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力、數(shù)字化設(shè)計(jì)能力及撰寫科研論文的能力，更能因課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)總學(xué)時(shí)數(shù)的減少而促進(jìn)集成化課程體系的建立。個(gè)性化定制拓展實(shí)踐環(huán)節(jié)則主要在大三下學(xué)期和大四兩個(gè)階段開展，主要面向就業(yè)需求，依托現(xiàn)有的省級(jí)實(shí)踐示范中心、地方中央共建項(xiàng)目及校企人才培養(yǎng)基地的開放實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和條件，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)能力和未來(lái)就業(yè)的定位，自己選定實(shí)踐項(xiàng)目（既包含本專業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目同時(shí)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(shí)踐項(xiàng)目），通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目的訓(xùn)練夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，完善綜合素質(zhì)，提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和就業(yè)適應(yīng)度。

金字塔式實(shí)踐教學(xué)體系根據(jù)工程機(jī)械教育特點(diǎn)，先從基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)踐開始，逐步過(guò)渡到需要應(yīng)用多門學(xué)科的綜合性項(xiàng)目實(shí)踐，采用循序漸進(jìn)的方式培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)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(gè)性化拓展實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。

三、實(shí)踐教學(xué)課程體系

為了充分發(fā)揮金字塔實(shí)踐教學(xué)體系的作用，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，重構(gòu)了與其相匹配的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系，主要由計(jì)劃內(nèi)必修實(shí)踐環(huán)節(jié)和課外選修實(shí)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(cè)繪、CAD上機(jī)、電工電子實(shí)習(xí)、專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐、金工實(shí)習(xí)、機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐、機(jī)械制造技術(shù)實(shí)踐、機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)，綜合實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)等，如圖2所示。

四、具體應(yīng)用措施

實(shí)踐教學(xué)包括教和學(xué)兩部分，既要有經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)，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(shí)踐教學(xué)體系能夠貫徹實(shí)施到具體教學(xué)過(guò)程中。主要采取的措施包括以下幾方面：

（1）鼓勵(lì)教師到生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐和考察，或到學(xué)校實(shí)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(jì)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(lì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，改變過(guò)去只能按照“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”進(jìn)行簡(jiǎn)單操作的方法，首先根據(jù)課程內(nèi)容，告知學(xué)生某實(shí)驗(yàn)的目的和要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，由學(xué)生個(gè)人或自由組合構(gòu)成若干小組，擬定實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件來(lái)分析具體可開發(fā)出實(shí)驗(yàn)的原理和方法，對(duì)于最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是以組為單位進(jìn)行講解分析，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性和能動(dòng)性。

（3）開發(fā)特色化實(shí)踐項(xiàng)目。突出知識(shí)能力的共性化要求，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化發(fā)展的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式團(tuán)隊(duì)課程設(shè)計(jì)改革。項(xiàng)目課程實(shí)施貫穿整個(gè)學(xué)年或?qū)W期，1個(gè)班級(jí)分成5-7個(gè)團(tuán)隊(duì)，分別由不同的教師指導(dǎo)。學(xué)生成績(jī)由團(tuán)隊(duì)成員互評(píng)、答辯、指導(dǎo)教師綜合初步評(píng)定成績(jī)，經(jīng)班級(jí)各團(tuán)隊(duì)公開講演答辯后，決定最終成績(jī)。教學(xué)過(guò)程中，已經(jīng)完成了踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)及制作、面向助力機(jī)器人的液壓驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)以及輸電塔攀爬機(jī)器人越障機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制作等5個(gè)項(xiàng)目的技能實(shí)訓(xùn)。這些團(tuán)隊(duì)化特色化實(shí)踐項(xiàng)目的展開培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考縝密分析的素質(zhì)，塑造了“人人為我，我為人人”的團(tuán)隊(duì)精神，實(shí)物模型的加工制造也增強(qiáng)了他們的實(shí)際動(dòng)手能力，受到學(xué)生的歡迎。

（4）完善畢業(yè)設(shè)計(jì)管理體系。為進(jìn)一步提高本專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，并針對(duì)和糾正以往教師指導(dǎo)學(xué)生不均衡等問(wèn)題，同時(shí)充分考慮學(xué)生的個(gè)性成長(zhǎng)與專業(yè)興趣，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化管理平臺(tái)，重點(diǎn)對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過(guò)程管理中的審題選題的方式方法、過(guò)程檢查與管理以及答辯過(guò)程管理、優(yōu)秀指導(dǎo)教師評(píng)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(jì)（論文）指導(dǎo)教師考核評(píng)價(jià)體系與辦法。

（5）鼓勵(lì)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(guó)家實(shí)施科教興國(guó)和人才強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略部署下，國(guó)家、社會(huì)以及學(xué)校等都給大學(xué)生提供了一定的科研項(xiàng)目競(jìng)賽，比如全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、 全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等競(jìng)賽。在第十屆“高教杯”全國(guó)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(jī)械類最高獎(jiǎng)項(xiàng)——團(tuán)體一等獎(jiǎng)，還榮獲機(jī)械類個(gè)人全能一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，建模一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

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

五、結(jié)語(yǔ)

按照培養(yǎng)“卓越工程師”的知識(shí)能力和素質(zhì)要求，制定了金字塔實(shí)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(shí)踐教學(xué)體系和一系列實(shí)踐教學(xué)措施，對(duì)于全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)和實(shí)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(huì)的必要技能，為日后成為一個(gè)合格的工程技術(shù)人員打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

閆國(guó)棟，男，副教授，1986年8月生，博士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的研究和教學(xué)工作。endprint