基于創(chuàng)新項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)械國(guó)際班工程訓(xùn)練課程教學(xué)模式的研究和實(shí)踐

基于創(chuàng)新項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的機(jī)械國(guó)際班工程訓(xùn)練課程教學(xué)模式的研究和實(shí)踐基于創(chuàng)新工程驅(qū)動(dòng)的機(jī)械國(guó)際班項(xiàng)目訓(xùn)練課程教學(xué)模式的研究和實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.41文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324〔2022〕23-0148-03

一、引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的高等教育事業(yè)得到快速開(kāi)展，學(xué)生的培養(yǎng)模式隨之發(fā)生深刻變化，已經(jīng)形成了一種新型的教育理念，即高等教育應(yīng)該培養(yǎng)合乎社會(huì)需求的創(chuàng)新型人才。高等教育理念也隨之發(fā)生了基本性的變革，為迎接新形勢(shì)的人才培養(yǎng)質(zhì)量的挑戰(zhàn)，大局部國(guó)內(nèi)外高校尤其是工科院校調(diào)整了辦學(xué)指導(dǎo)思想，把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力提升到重要位置。改革高等項(xiàng)目教育的人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為了高等項(xiàng)目教育改革的中心課題[1，2]。

在工科高等院校人才培養(yǎng)過(guò)程中，項(xiàng)目訓(xùn)練是一個(gè)很好的培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和項(xiàng)目素質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是融合了知識(shí)、素質(zhì)、能力和創(chuàng)新的綜合性訓(xùn)練課程，項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)環(huán)節(jié)可以很好地彌補(bǔ)課堂理論教學(xué)的缺乏。通過(guò)大量的實(shí)際操作訓(xùn)練，并結(jié)合理論知識(shí)，學(xué)生分析和解決項(xiàng)目問(wèn)題的能力會(huì)明顯提升。同時(shí)，當(dāng)實(shí)踐中遇到問(wèn)題時(shí)，學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍獲得解決問(wèn)題的辦法，加深了對(duì)課堂知識(shí)的理解。通過(guò)項(xiàng)目訓(xùn)練的環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)和實(shí)踐訓(xùn)練的互動(dòng)，合乎知識(shí)積累的規(guī)律，能夠培養(yǎng)出真正具備創(chuàng)新精神和項(xiàng)目素質(zhì)的高水平人才[3，4]。

我校的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化國(guó)際班于2022年開(kāi)始招生，針對(duì)機(jī)械國(guó)際班項(xiàng)目訓(xùn)練課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索和實(shí)踐的主要意義在于：〔1〕與國(guó)際接軌，培養(yǎng)國(guó)際化的高素質(zhì)人才。國(guó)際班的培養(yǎng)方案是在借鑒了國(guó)外馳名高校同類專業(yè)的根底上制定的，其目標(biāo)定位是培養(yǎng)具有國(guó)際化視野和跨文化的交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作能力的現(xiàn)代高級(jí)復(fù)合型精英人才，其中項(xiàng)目訓(xùn)練是主要的實(shí)踐課程之一，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和分析解決實(shí)際項(xiàng)目問(wèn)題的能力具有重要的作用。因此，借鑒國(guó)外高校的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，改革國(guó)際班的項(xiàng)目訓(xùn)練課程教學(xué)模式對(duì)于提高國(guó)際化人才的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的意義?！?〕全面改革項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)模式和教學(xué)體系的需要。盡管目前的項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)還存在很多問(wèn)題，但是由于項(xiàng)目訓(xùn)練是全校所有工科學(xué)生的必修課程，波及的人數(shù)眾多，實(shí)施進(jìn)一步的深入改革會(huì)遇到很多困難。國(guó)際班人數(shù)較少，教學(xué)改革的實(shí)施相對(duì)容易，教改效果的跟蹤和評(píng)價(jià)容易實(shí)現(xiàn)，因此，以機(jī)械國(guó)際班為改革試點(diǎn)，采取以點(diǎn)帶面、循序漸進(jìn)、最終全面實(shí)施改革的方式應(yīng)該是一種最正確選擇。

二、教學(xué)模式的研究

針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)國(guó)際班項(xiàng)目訓(xùn)練課程，對(duì)項(xiàng)目訓(xùn)練的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)辦法進(jìn)行一系列的探索和實(shí)踐，構(gòu)建一種基于創(chuàng)新工程驅(qū)動(dòng)的機(jī)械國(guó)際班項(xiàng)目訓(xùn)練課程新型教學(xué)模式，具體的內(nèi)容如下：

〔一〕建立創(chuàng)新工程驅(qū)動(dòng)的課程內(nèi)容體系，培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目意識(shí)和創(chuàng)新能力

以產(chǎn)品為載體，以工程帶動(dòng)訓(xùn)練，訓(xùn)練內(nèi)容從以單元模塊為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詣?chuàng)新工程為中心，將車、鉗、銑、磨、鑄、鍛、熱、焊、數(shù)控加工、電加工、激光加工、快速成型等制造工藝各模塊的訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合。首先給出工程任務(wù)，以工程引發(fā)的問(wèn)題為主線，課程內(nèi)容通過(guò)循序漸進(jìn)和由淺入深的方式展開(kāi)。其次，學(xué)生對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合分析，示例可行性分析、功能和性能分析、結(jié)構(gòu)分析以及外形設(shè)計(jì)分析等，然后再根據(jù)專業(yè)知識(shí)和原理進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，選擇制造模塊并進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行加工和裝配，形成創(chuàng)新產(chǎn)品。通過(guò)創(chuàng)新工程牽引，學(xué)生既能對(duì)各個(gè)工種以及各工種之間的關(guān)系有深刻的認(rèn)識(shí)，又能掌握各種創(chuàng)新辦法，學(xué)生的綜合運(yùn)用知識(shí)分析和解決項(xiàng)目問(wèn)題的能力明顯提升，實(shí)現(xiàn)了提升實(shí)際操作能力、制造工藝能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等綜合項(xiàng)目素質(zhì)的培養(yǎng)目標(biāo)。

〔二〕將競(jìng)賽訓(xùn)練模式引入項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)體系

全國(guó)大學(xué)生項(xiàng)目訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽的目的在于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、項(xiàng)目應(yīng)用能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，促進(jìn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，根底知識(shí)與綜合能力的提升，促進(jìn)各高校提高項(xiàng)目實(shí)踐和項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)改革和教學(xué)水平。但是，參賽學(xué)生畢竟只是各專業(yè)選拔出來(lái)的少數(shù)學(xué)生，受眾面小，不能到達(dá)全面提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的目的。因此，基于創(chuàng)新工程驅(qū)動(dòng)的培養(yǎng)理念和內(nèi)容體系，將競(jìng)賽訓(xùn)練模式引入項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)體系?？梢詫W(xué)生分為假設(shè)干小組，以小組為單位，首先安頓學(xué)生查找資料，進(jìn)行獨(dú)立思考，設(shè)計(jì)和制作出無(wú)碳小車，然后進(jìn)行無(wú)碳小車競(jìng)賽，以小車的制造質(zhì)量、實(shí)際動(dòng)手操作能力、小車相《P的設(shè)計(jì)文件以及設(shè)計(jì)計(jì)劃的辯論成績(jī)來(lái)衡量學(xué)生項(xiàng)目訓(xùn)練能力的上下。通過(guò)實(shí)施“賽教結(jié)合〞的項(xiàng)目訓(xùn)練新型教學(xué)模式，不僅能夠強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高學(xué)生的意志品質(zhì)，最終到達(dá)培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的目的。

〔三〕打破傳統(tǒng)師傅帶徒弟式的授課方式，采用學(xué)生為主體、教師指導(dǎo)為輔的研究型教學(xué)辦法

以工程引發(fā)的問(wèn)題為主線，發(fā)展以學(xué)生主動(dòng)發(fā)明、主動(dòng)參與和知識(shí)共享為動(dòng)力機(jī)制的教學(xué)過(guò)程，立足于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探索、研討為主，教師給予提示、答疑，引導(dǎo)、激勵(lì)和幫忙學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生自主設(shè)計(jì)和討論工程計(jì)劃，自主制訂加工工藝和選擇加工設(shè)備和工具，獨(dú)立完成加工操作。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)教師提出問(wèn)題，讓學(xué)生思考并體會(huì)零件設(shè)計(jì)和加工的系統(tǒng)過(guò)程和具體辦法，感悟產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的項(xiàng)目?jī)?nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生了解各種加工辦法和設(shè)備。最后，要求學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，撰寫(xiě)項(xiàng)目訓(xùn)練報(bào)告，更進(jìn)一步地深入體會(huì)項(xiàng)目訓(xùn)練課程的內(nèi)涵。在教學(xué)過(guò)程中始終以學(xué)生為主體，改變傳統(tǒng)師傅帶徒弟式的教學(xué)辦法，將每個(gè)工種的項(xiàng)目訓(xùn)練內(nèi)容相互融合，形成在創(chuàng)新工程驅(qū)動(dòng)下問(wèn)題探索式的研究型實(shí)踐教學(xué)辦法。通過(guò)這種研究型的教學(xué)辦法，貫徹做學(xué)融合、知行統(tǒng)一的項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)理念，使學(xué)生在這樣的探索式學(xué)習(xí)過(guò)程中獲取工藝知識(shí)，鍛煉創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)項(xiàng)目實(shí)踐能力，提高綜合素質(zhì)。三、教學(xué)模式的實(shí)踐

〔一〕設(shè)計(jì)基于創(chuàng)新工程驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)體系

無(wú)碳小車創(chuàng)新工程是全國(guó)大學(xué)生項(xiàng)目訓(xùn)練大賽經(jīng)常采用的競(jìng)賽題目，經(jīng)過(guò)多年的競(jìng)賽，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。將競(jìng)賽訓(xùn)練模式引入項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)體系，選擇無(wú)碳小車的設(shè)計(jì)和制造，將其作為項(xiàng)目訓(xùn)練的工程案例。為了確保教學(xué)質(zhì)量，要制定教學(xué)實(shí)施方案，編寫(xiě)英文教學(xué)大綱，整合教學(xué)內(nèi)容，制定將訓(xùn)練內(nèi)容從原來(lái)的以單元模塊為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ淘O(shè)計(jì)知識(shí)為主線、逐步引出知識(shí)點(diǎn)、全面提高學(xué)生綜合能力的教學(xué)計(jì)劃。編寫(xiě)英文電子教案、制定統(tǒng)一的項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)方案、使用統(tǒng)一的視頻資料庫(kù)和課件、購(gòu)置材料和零件，以滿足學(xué)生工程制作的需求。

〔二〕針對(duì)機(jī)械國(guó)際班，實(shí)施基于創(chuàng)新工程競(jìng)賽機(jī)制的項(xiàng)目訓(xùn)練教學(xué)模式的改革

首先，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，教師為學(xué)生介紹無(wú)碳小車的設(shè)計(jì)和制造要求。然后，分階段實(shí)施教學(xué)改革：

1.設(shè)計(jì)實(shí)施階段。以課題小組為單位，收集資料、工程設(shè)計(jì)、畫(huà)出構(gòu)思示意圖，最后畫(huà)出裝配圖和零件圖，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算與部件的選型。在設(shè)計(jì)實(shí)施階段，學(xué)生必然會(huì)遇到各種問(wèn)題，這時(shí)老師僅起引導(dǎo)和答疑的作用，要迫使同學(xué)們通過(guò)自主學(xué)習(xí)的方式，去學(xué)習(xí)項(xiàng)目技術(shù)工程創(chuàng)新實(shí)踐中必須要用到的知識(shí)點(diǎn)。在這個(gè)階段，教師需要精心設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)，在每個(gè)設(shè)計(jì)階段要求學(xué)生上講臺(tái)用英文講解設(shè)計(jì)計(jì)劃，通過(guò)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題促使學(xué)生思考、討論，對(duì)存在的疑問(wèn)和難點(diǎn)采用自主學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)和查找資料等方式解決。課堂上師生之間積極對(duì)話、討論、辯駁，形成“猜測(cè)與反駁〞的課堂討論氛圍。教學(xué)伎倆上采用多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)伎倆、放映動(dòng)畫(huà)、引用圖例、演示實(shí)物以及網(wǎng)絡(luò)資源，產(chǎn)生一種圖文并茂、情景交融的教學(xué)效果。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與綜合分析問(wèn)題的能力，增強(qiáng)探索研究的氛圍和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。

2.產(chǎn)品制造階段。在這個(gè)階段，學(xué)生需要將自己設(shè)計(jì)的無(wú)碳小車制作加工成真實(shí)的產(chǎn)品，該階段也是項(xiàng)目訓(xùn)練創(chuàng)新實(shí)踐的一個(gè)重點(diǎn)階段。學(xué)生必須自主選擇加工方式、加工設(shè)備和工具、自主制訂加工工藝，并完成加工操作。指導(dǎo)教師進(jìn)行質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生思考，讓其體會(huì)零件加工的系統(tǒng)過(guò)程和具體辦法，引導(dǎo)學(xué)生了解各種先進(jìn)的加工技術(shù)和設(shè)備。教師隨時(shí)針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行解答與講授，比方講解相關(guān)工種的操作技能等；也要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)參考書(shū)學(xué)習(xí)有關(guān)工藝知識(shí)、加工參數(shù)的選擇、工藝文件的編制等。提供互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)絡(luò)，讓學(xué)生充沛利用現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)常利用的元素。在這一過(guò)程中，注意引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立質(zhì)量意識(shí)、工藝意識(shí)等。讓學(xué)生在經(jīng)歷“構(gòu)想―創(chuàng)意―設(shè)計(jì)―制作―作品〞的全過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。

3.競(jìng)賽階段。學(xué)生以小組為單位加入競(jìng)賽，在這個(gè)階段，學(xué)生可以有兩次競(jìng)賽的時(shí)機(jī)，通過(guò)第一次競(jìng)賽，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造中的問(wèn)題并改良；通過(guò)第二次競(jìng)賽最終評(píng)定無(wú)碳小車的水平和質(zhì)量是否到達(dá)規(guī)定要求。通《^設(shè)置競(jìng)賽單元，讓學(xué)生提高產(chǎn)品的質(zhì)量意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

4.創(chuàng)新訓(xùn)練報(bào)告。在完成工程設(shè)計(jì)、制造的全過(guò)程后，要求學(xué)生寫(xiě)出研究報(bào)告和工作總結(jié)。訓(xùn)練報(bào)告要求全英文撰寫(xiě)，包括無(wú)碳小車設(shè)計(jì)圖紙、無(wú)碳小車設(shè)計(jì)和制造表明書(shū)、計(jì)劃設(shè)計(jì)〔包括車架，原動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu)等〕、技術(shù)設(shè)計(jì)〔包括小車的能耗分析，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，動(dòng)力學(xué)分析，零部件設(shè)計(jì)和整體設(shè)計(jì)〕、小車的制作和調(diào)試〔包括加工工藝計(jì)劃分析報(bào)告，小車的調(diào)試和改良辦法〕等。通過(guò)項(xiàng)目訓(xùn)練報(bào)告，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)文件的整理和總結(jié)以及論文撰寫(xiě)能力。

5.工程驗(yàn)收辯論。工程設(shè)計(jì)和制作以及競(jìng)賽完畢后，主講教師組織進(jìn)行辯論，辯論全程需要使用英語(yǔ)，各課題組的同學(xué)必須利用15分鐘的時(shí)間來(lái)講解和答復(fù)設(shè)計(jì)計(jì)劃的制定思路、技術(shù)難點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)的解決辦法等方面的問(wèn)題。通過(guò)辯論，培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流和英語(yǔ)口語(yǔ)敘述能力。

6.實(shí)施多元化課程考核辦法?；谏鲜龅亩嚯A段、多培養(yǎng)目標(biāo)的課程內(nèi)容體系，實(shí)施包括創(chuàng)新設(shè)計(jì)考核、創(chuàng)新制作考核、創(chuàng)新競(jìng)賽考核、項(xiàng)目訓(xùn)練報(bào)告考核以及工程驗(yàn)收辯論考核等成績(jī)?cè)u(píng)定辦法，根據(jù)不同階段在項(xiàng)目訓(xùn)練課程體系中的重要性，設(shè)計(jì)各階段的考核權(quán)重，最終形成多元化的綜合性考核模式。

7.收集教改實(shí)踐中的問(wèn)題。進(jìn)一步改良教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)辦法，經(jīng)過(guò)“調(diào)研―研究―實(shí)