真實工業(yè)環(huán)境下綜合實踐教學(xué)的挑戰(zhàn)與策略

1、    真實工業(yè)環(huán)境下綜合實踐教學(xué)的挑戰(zhàn)與策略    王棟+張新娜+邵鐵鋒+唐建祥+陸萍藍(lán)（中國計量大學(xué)工程訓(xùn)練中心，浙江 杭州 310018）摘要：本文分析了讓學(xué)生進入真實工業(yè)實踐所面臨的主要教學(xué)挑戰(zhàn)，結(jié)合實踐活動、實踐資源、交互方式等核心因素，系統(tǒng)說明了案例化、項目化的綜合性工程實踐課程群教學(xué)設(shè)計策略和實施的方法。教學(xué)實踐證明了基于真實工業(yè)環(huán)境的綜合實踐課程教學(xué)的可行性，以及多層面設(shè)計教學(xué)方案的必要性。關(guān)鍵詞：真實工業(yè)環(huán)境；綜合實踐；資源建設(shè)；模塊課程：g646 文獻標(biāo)志碼：a ：1674-9324（2017）21-0165-02“大工程觀”1倡導(dǎo)將

2、科學(xué)、技術(shù)、非技術(shù)要素和工程實踐融為一體，讓學(xué)生進入真實工程實踐，是踐行這一教育理念的有效途徑，其主要意義在于2：第一，給學(xué)生提供了一個有意義的情境和可供借鑒的工業(yè)案例，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和應(yīng)用所學(xué)知識的能力；第二，真實工程項目實踐讓學(xué)生有機會接觸工程實際，有助于他們對知識結(jié)構(gòu)的深度理解和團隊合作意識的培養(yǎng)。在高等教育大眾化的背景下，開展真實工程綜合實踐訓(xùn)練使教師的教學(xué)設(shè)計和實施面臨很大的挑戰(zhàn)，這就需要基于系統(tǒng)觀點，厘清主要挑戰(zhàn)，從關(guān)鍵教學(xué)要素出發(fā)，分層分類進行教學(xué)策略設(shè)計。一、教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)開展真實實踐教學(xué)首先會面臨一些共性的挑戰(zhàn)3。因為專業(yè)人員所運用的實踐方法，對非專業(yè)人士來說肯定是

3、相當(dāng)復(fù)雜且不熟悉的。在多年的訓(xùn)練中，專業(yè)人員將一些實踐要素內(nèi)化，并且能迅速有效地運用這些要素。但對于缺少實際經(jīng)驗的學(xué)生來說，這些實踐要素一直是內(nèi)隱的，是難以理解的。真實實踐教學(xué)設(shè)計中所面臨的兩個主要挑戰(zhàn)包括：如何幫助學(xué)生處理真實實踐的復(fù)雜性？如何幫助學(xué)生理解工業(yè)案例所包含的基本技術(shù)原理？在高等教育大眾化的背景下，生師比不斷提高，實踐實驗資源日趨緊張。這使得真實工程實踐教學(xué)面臨更多現(xiàn)實約束，例如，教師從未開展過這樣的實踐教學(xué)，而在有限的時間和資源條件下要完成工科大類專業(yè)不同層次學(xué)生的實踐教學(xué)任務(wù)。基于工業(yè)真實環(huán)境的綜合實踐教學(xué)實施面臨的最大挑戰(zhàn)是：如何在諸多現(xiàn)實約束下保障教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)的可行性。二

4、、綜合實踐教學(xué)策略真實工程實踐教學(xué)關(guān)注工程師是怎樣解決問題的，關(guān)注怎樣引導(dǎo)學(xué)生進入以問題解決為核心的思維綜合、技術(shù)綜合、價值綜合的實踐狀態(tài)，關(guān)注如何有效促進學(xué)生分析、解決實際問題的能力形成。教學(xué)設(shè)計涉及如下四個核心因素。1.循序漸進的課程活動設(shè)計策略。課程活動的設(shè)計目的是為了把學(xué)生的先驗知識、能力、經(jīng)歷與真實實踐串聯(lián)起來，使學(xué)生逐步形成參與真實實踐所需的技能和知識。主要設(shè)計策略：基于真實工業(yè)大系統(tǒng)情景，按照情景認(rèn)知-案例導(dǎo)學(xué)-項目驅(qū)動-實踐總結(jié)的流程，循序漸進安排課程活動。在真實的情境中指導(dǎo)學(xué)生參觀操作生產(chǎn)設(shè)備，選擇實踐學(xué)習(xí)主題。在案例分析中系統(tǒng)梳理知識。在項目實踐中提高實踐能力。在總結(jié)反思中

5、形成把知識、能力、經(jīng)歷與真實實踐連接起來的可遷移的經(jīng)驗。2.重視軟硬件綜合優(yōu)勢的資源建設(shè)策略。情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識的意義是在一定的情境中建構(gòu)的。真實情境往往更能激發(fā)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性解決問題的欲望。所以，資源條件建設(shè)首要工作是營造一個具有真實情景的實習(xí)場，建設(shè)思路：（1）以自主設(shè)計的工業(yè)化生產(chǎn)線為核心來營造真實情景的生產(chǎn)車間。（2）配備分立設(shè)備，與生產(chǎn)設(shè)備組成層次分明的工程綜合實訓(xùn)裝備系統(tǒng)。（3）重視教師的培訓(xùn)與分工合作。發(fā)揮教師專業(yè)特長，對設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容進行分工，實現(xiàn)分層分類的案例庫和項目庫開發(fā)。（4）開發(fā)拓展基于生產(chǎn)線原型的多角度教學(xué)資源和教學(xué)素材。3.應(yīng)對真實實踐的復(fù)雜性的教學(xué)策略。為應(yīng)

6、對真實實踐的復(fù)雜性，減少學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，可以從多個角度進行教學(xué)設(shè)計。（1）基于先行組織者策略查漏補缺。分析學(xué)生開展真實實踐的知識和技能缺口，預(yù)先安排知識講解和基礎(chǔ)實踐；通過案例分析進行導(dǎo)學(xué)，再啟動項目實踐，每一步都在為下一步的活動提供腳手架。（2）不斷循環(huán)、不斷改進的學(xué)習(xí)過程。通過提供網(wǎng)絡(luò)資源查詢和分類分層的項目導(dǎo)航，使學(xué)生在“理論-實踐”不斷循環(huán)中不斷改進學(xué)習(xí)過程，解決項目日趨多樣化的情況下實踐所需知識和技能也在不斷擴充的問題。（3）從多個角度降低復(fù)雜度。小組成員分別承擔(dān)不同的工作任務(wù)，分散認(rèn)知負(fù)荷；通過教學(xué)錄像、裝置動畫，使復(fù)雜工作原理等內(nèi)隱的技術(shù)要素外顯化，以便學(xué)生進行觀察和討論，逐步理解

7、并掌握技術(shù)綜合的方法等實踐要素。4.真實實踐的過程評價方法探究。上述實踐教學(xué)過程架構(gòu)的設(shè)計、內(nèi)容的選擇以及科學(xué)的組織較好地適應(yīng)了工程綜合實訓(xùn)對象的多專業(yè)多層次特點，引導(dǎo)學(xué)生較好、較順利地進入到工程綜合項目情景氛圍中。為了使師生明確工程實訓(xùn)目標(biāo)，進一步加強實訓(xùn)教學(xué)效果，需要在實踐教學(xué)項目的初期導(dǎo)航與指導(dǎo)內(nèi)容當(dāng)中建立分層分類的過程評價與驗收標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)評價指標(biāo)的多樣化和真實性，以及過程評價的科學(xué)性。三、課程群的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計策略面對上述內(nèi)涵豐富、角度多樣、組織有序的實踐教學(xué)活動策略，需要我們設(shè)置與之相契合的系列化科學(xué)有序的課程群作為其有效運行的橋梁。課程群教學(xué)設(shè)計的總原則是使實踐內(nèi)容和方式適合學(xué)生現(xiàn)有

8、基礎(chǔ)，而又不失專業(yè)實踐的真實性。為此，我們將工程技術(shù)實踐課程模塊化，實踐教學(xué)體系框架主要包括三個層次：（1）機電/測控/信息工程基礎(chǔ)訓(xùn)練；（2）系統(tǒng)綜合與技術(shù)應(yīng)用；（3）實踐系列系統(tǒng)設(shè)計與工程創(chuàng)新。每個模塊有一定的實踐層次和專業(yè)實踐能力傾向性，在工程人才培養(yǎng)強調(diào)學(xué)科交叉的今天，也可以對不同專業(yè)開設(shè)，體現(xiàn)同課異構(gòu)的多角度教學(xué)思想。1.基礎(chǔ)訓(xùn)練系列：針對工程經(jīng)驗匱乏的大二學(xué)生，設(shè)計工業(yè)測控系統(tǒng)工程基礎(chǔ)和生產(chǎn)線機電系統(tǒng)工程基礎(chǔ)認(rèn)知課程，其任務(wù)與目標(biāo)為：介紹工業(yè)生產(chǎn)大系統(tǒng)的概念和基本實踐知識，培養(yǎng)學(xué)生針對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場功能單元認(rèn)識、系統(tǒng)軟硬件技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用能力，以及基本的安全與規(guī)范的工業(yè)工程意識。 2.

9、技術(shù)系統(tǒng)實踐系列：體現(xiàn)同課異構(gòu)的多角度教學(xué)思想，依托豐富的工程教學(xué)資源，針對理工大類專業(yè)開設(shè)了工程綜合實踐系列課程，為多專業(yè)多層次學(xué)生提供技術(shù)的多角度交叉實踐提供了保障。課程目標(biāo)：從工控機、plc、嵌入式系統(tǒng)，生產(chǎn)線機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等多個技術(shù)角度，結(jié)合工業(yè)化包裝物流生產(chǎn)系統(tǒng)實踐平臺，進行軟硬件系統(tǒng)集成設(shè)計與技術(shù)綜合應(yīng)用實踐訓(xùn)練，強化學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論和先進工業(yè)技術(shù)分析解決實際工程問題的能力，以及自主思考、勇于實踐的精神。3.系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計系列：創(chuàng)新是工程技術(shù)發(fā)展的不竭動力，作為課程體系的高地，設(shè)置了測控系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計和機電系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計等工程技術(shù)創(chuàng)新實踐課程，課程目標(biāo)：以提高系統(tǒng)關(guān)鍵性能

10、指標(biāo)，增強可靠性，降低成本，縮短生產(chǎn)周期及節(jié)能降耗為設(shè)計目標(biāo)，以機電系統(tǒng)機械創(chuàng)新設(shè)計，電氣集成設(shè)計，測控系統(tǒng)軟硬件自主創(chuàng)新實踐為主要內(nèi)容，以期達到訓(xùn)練學(xué)生自主實踐能力和創(chuàng)新精神的教學(xué)目標(biāo)。四、結(jié)束語在高等教育大眾化的背景下，開展真實工程綜合實踐訓(xùn)練使教師的教學(xué)設(shè)計和實施面臨很大的挑戰(zhàn)，這就需要基于系統(tǒng)觀點，厘清主要挑戰(zhàn)，從關(guān)鍵教學(xué)要素出發(fā)，分層分類進行教學(xué)策略設(shè)計，實現(xiàn)了真實情景的工業(yè)大系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境的構(gòu)建，案例導(dǎo)學(xué)、項目驅(qū)動的工程綜合實訓(xùn)活動和課程教材設(shè)計，以及資源配置和教學(xué)交互設(shè)計4。在教學(xué)實施中，通過分層遞進的系列化實驗項目，將技術(shù)基礎(chǔ)知識和源于案例的技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計方法的應(yīng)用，融入到一個個具體形象的實踐主題中去，讓學(xué)生的實驗技能和知識的積累隨著實踐進程逐步強化，有效提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。教學(xué)實踐證明了基于工業(yè)大系統(tǒng)情境的工程綜合實訓(xùn)教學(xué)的可行性，以及多層面設(shè)計教學(xué)方案的必要性。參考文獻：1徐志農(nóng)，周繼烈，倪益華，等.大工程背景下工程訓(xùn)練課程項目設(shè)置及建設(shè)j.北京：高等工