專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)的研究與應(yīng)用

喻麗華，張富貴，何 玲，吳雪梅，呂敬堂，張 龍

（貴州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

全面而綜合的知識(shí)體系是高等教育區(qū)別于一般職業(yè)教育的一大特點(diǎn)，然而面對龐雜的課程教學(xué)，教師和學(xué)生似乎已形成了逐個(gè)擊破的習(xí)慣和方法，呈現(xiàn)出一種單科成績優(yōu)秀而綜合實(shí)踐與創(chuàng)新能力比較薄弱的局面［1］。現(xiàn)今，高等教育的課程已經(jīng)被嚴(yán)格細(xì)分，任課教師各自獨(dú)立實(shí)施課程教學(xué)，課程的實(shí)踐教學(xué)間也沒有“協(xié)作”，學(xué)生往往是“被動(dòng)”實(shí)踐。這種“條塊分割、各自為政”的教學(xué)模式，使學(xué)生在真正面對一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目時(shí)感到束手無策。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，高等工程教育的國際化趨勢也越來越清晰。建立具有國際實(shí)質(zhì)等效性的中國高等工程教育專業(yè)認(rèn)證制度已成為教育界、工程界的廣泛共識(shí)［2－4］。在這樣的背景下，高等工科院校的教育者迫切需要從工程的角度出發(fā)，探尋專業(yè)內(nèi)不同課程間的內(nèi)在聯(lián)系，打破傳統(tǒng)獨(dú)立式教學(xué)的禁錮，以培養(yǎng)工程師的視覺、探索不同課程間實(shí)踐教學(xué)融合的新模式，切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。

1 工程教育實(shí)踐教學(xué)存在的問題

工程教育為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步造就了大批工程科技人才，取得了巨大成就，與此同時(shí)，工程人才培養(yǎng)質(zhì)量不容樂觀，特別是其創(chuàng)新能力不足，已經(jīng)成為教育界不容回避的問題［5－11］。

1.1 實(shí)踐教學(xué)缺位，體系設(shè)計(jì)不完善

在我國的高等教育體系中，長期將工程教育與科學(xué)教育，甚至是人文教育混為一談，工程教育的特殊性沒有彰顯。在工科專業(yè)教學(xué)中，去工程化現(xiàn)象較為普遍，工程教育偏離了培養(yǎng)工程師的目標(biāo)，實(shí)踐教學(xué)缺位。工程教育的實(shí)踐教學(xué)地位偏低、投入不足、實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)難以落實(shí)到位。

1.2 獨(dú)立式實(shí)踐教學(xué)，使得有機(jī)的課程體系被割裂

工科院校的每個(gè)專業(yè)都制訂了嚴(yán)格的培養(yǎng)計(jì)劃，實(shí)踐教學(xué)按“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)課實(shí)驗(yàn)”3個(gè)層次來劃分。但每門實(shí)踐課一般由任課教師根據(jù)本課程教學(xué)需要進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容基本只涉及本門課程，不同課程間的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容幾乎不存在交叉與相互滲透。獨(dú)立式教學(xué)使得原本相互聯(lián)系的有機(jī)課程體系被割裂，大多數(shù)學(xué)生“只知其然，不知其所以然”，無法很好地領(lǐng)會(huì)本課程在整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系中的作用。

1.3 被動(dòng)實(shí)踐教學(xué)，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)

我國的高等教育長期奉行“以教師為中心”的教學(xué)文化，教學(xué)活動(dòng)始終圍繞“教師為中心、教材為中心和課堂為中心”來組織，這種教學(xué)方法無疑充分發(fā)揮了教師在教學(xué)過程中的權(quán)威和主導(dǎo)作用，但卻忽視了學(xué)生的主體性和能動(dòng)性。工科院校的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容基本上是教師事先完全設(shè)計(jì)好的，學(xué)生只需按部就班被動(dòng)地接受實(shí)踐，并完成教師規(guī)定的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容即可。這種缺乏探索、自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)實(shí)踐的教學(xué)活動(dòng)，難以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。當(dāng)學(xué)生面對實(shí)際工程問題時(shí)，往往無法把所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，面對“突然出現(xiàn)”的綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生常常不知所措。其最終結(jié)果就是我們培養(yǎng)的學(xué)生大多數(shù)“只會(huì)被動(dòng)接受，不會(huì)提出問題并解決問題”，也即是我們“培養(yǎng)了工程師，卻沒有教工程?！?/p>

2 專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)模式的思路與框架

2.1 專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)模式的思路

針對當(dāng)前工程教育目標(biāo)模糊、實(shí)踐教學(xué)缺位、獨(dú)立式實(shí)踐教學(xué)、學(xué)生只能被動(dòng)實(shí)踐、工程教育實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)與國際工程教育認(rèn)證的指標(biāo)要求差距較大的問題，本研究基于工程教育專業(yè)認(rèn)證體系對學(xué)生實(shí)踐能力的目標(biāo)要求，從工程角度出發(fā)，以專業(yè)課實(shí)踐教學(xué)為依托，將工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程進(jìn)行融合式實(shí)踐教學(xué)，主旨為“在教學(xué)中相互滲透，在實(shí)踐中相互協(xié)作”［12］。以專業(yè)實(shí)踐課為切入點(diǎn)，構(gòu)建“專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”，以平臺(tái)為載體，開展多課程融合式實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)新性，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2.2 專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)模式的框架

以農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)為例，將專業(yè)課與其聯(lián)系最緊密的1～2門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課進(jìn)行融合式教學(xué)，其基本框架如圖1所示。圖1中，在融合式實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上，以各種工程“技術(shù)”為基礎(chǔ)，以各種專業(yè)“應(yīng)用”為對象，將“應(yīng)用”對象利用“技術(shù)”手段予以分解、重構(gòu)，通過這種融合實(shí)踐，既掌握了專業(yè)知識(shí)，又學(xué)習(xí)了應(yīng)用技術(shù)。

圖1 專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)基本框架

先期以“農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備”和“CAD／CAM”為融合對象開展實(shí)踐教學(xué)嘗試，取得了較好的效果?！稗r(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備”主要涉及各種農(nóng)產(chǎn)品加工的機(jī)械（如粉碎機(jī)、打米機(jī)），“CAD／CAM”要求學(xué)生完成該課程學(xué)習(xí)后，能基本獨(dú)立完成一般復(fù)雜程度的產(chǎn)品造型、三維裝配以及零件計(jì)算機(jī)輔助制造。這2門課程的開課時(shí)間均在第7學(xué)期，因此，在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)時(shí)，安排學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，分組后以小組為單位選擇一種典型的農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械，以該產(chǎn)品為對象，按照“CAD／CAM”實(shí)驗(yàn)——“實(shí)體造型建模實(shí)驗(yàn)”的要求開展拆機(jī)、繪圖、實(shí)體造型建模實(shí)驗(yàn)等工作。

3 專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)實(shí)施方法

任何一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目都需要專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)多方面知識(shí)作為支撐，而任何單方面的知識(shí)都無法獨(dú)立支撐一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目。教學(xué)過程也是如此，多個(gè)課程之間本就環(huán)環(huán)相扣，只有在教學(xué)和實(shí)踐過程中將其緊密地融合在一起，才能使學(xué)生真正系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)、理解、掌握專業(yè)技術(shù)，并進(jìn)行創(chuàng)新。下面以“農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備”與“CAD／CAM”的融合為例，說明專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)實(shí)施方法。

3.1 根據(jù)專業(yè)課實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況，將學(xué)生分成若干研究小組

“農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備”是農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)的一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)主干課程，培養(yǎng)學(xué)生掌握常用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后加工機(jī)械的構(gòu)造、工作原理、基本理論及參數(shù)分析等。本門課程實(shí)驗(yàn)主要包括：

（1）青狀物料加工機(jī)械構(gòu)造和性能分析；

（2）加工廠輸送設(shè)備的型式與調(diào)試；

（3）糧油加工機(jī)械性能測試。

針對本門課程實(shí)驗(yàn)，打破傳統(tǒng)獨(dú)立式被動(dòng)實(shí)踐的教學(xué)模式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備的情況將學(xué)生分成10個(gè)研究小組，實(shí)行小組成員分工合作、組長負(fù)責(zé)制，共同完成整個(gè)實(shí)踐教學(xué)。

3.2 教師提出實(shí)踐教學(xué)要求，學(xué)生自主完成實(shí)踐活動(dòng)

每個(gè)小組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成教師提出的實(shí)踐教學(xué)要求，主要包括：

（1）分析農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的工作過程及性能特點(diǎn)，理清動(dòng)力傳遞路線、物料輸送路線、輔助介質(zhì)流動(dòng)路線。

（2）了解該類型農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的最新前沿技術(shù)。

（3）現(xiàn)場拍攝實(shí)驗(yàn)設(shè)備拆卸過程。

（4）用常用測量器具對主要工作部件進(jìn)行測量。

（5）建立零部件及整機(jī)三維模型。

（6）制作實(shí)驗(yàn)設(shè)備加工過程的動(dòng)畫。

（7）對實(shí)驗(yàn)設(shè)備提出改進(jìn)建議。

整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)由各小組自己擬定實(shí)驗(yàn)方案，并分析實(shí)驗(yàn)方案的可行性。在整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)中指導(dǎo)教師不定期去實(shí)驗(yàn)室了解各小組進(jìn)展情況，與學(xué)生討論，解答學(xué)生疑問。本次實(shí)踐教學(xué)的部分場面如圖2所示，這里特別要強(qiáng)調(diào)的是，一定要再三叮囑學(xué)生保證拆卸過程中的人身安全與設(shè)備安全，特別是人身安全，一定要引起高度重視。

圖2 農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械拆卸現(xiàn)場照片

3.3 以小組為單位匯報(bào)研究成果，組織課堂討論

以小組為單位匯報(bào)研究成果，研究成果的展現(xiàn)形式包括PPT、視頻、三維模型、動(dòng)畫等。匯報(bào)形式是課堂時(shí)間由各小組分別對其研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行發(fā)言，展開課堂討論。本次實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的部分成果如圖3所示。

4 結(jié)束語

提出一種專業(yè)課帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)模式，給出了基本框架和實(shí)施方法，并將其應(yīng)用于“農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備”與“CAD／CAM”的實(shí)踐教學(xué)中，取得了良好的教學(xué)效果。

圖3 專業(yè)帶動(dòng)融合式實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)成果

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