基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練教學(xué)模式研究——以貴州理工學(xué)院為例

文/鐘曉鋒

一、前言

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí) (Project based learning，簡稱PBL)是一種以建構(gòu)主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)的教學(xué)新方法，它“拋錨”于具體問題之中的一種情境化了的、以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。這種模式集中關(guān)注于某一學(xué)科的中心概念和原理，旨在把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成過程中，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識(shí)的構(gòu)建。［1］

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)通過課程目標(biāo)分析及學(xué)生特點(diǎn)設(shè)定“真實(shí)情境”，降低學(xué)生對(duì)新知識(shí)的陌生感，有利于學(xué)生利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)去同化和索引當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識(shí)。學(xué)生在“真實(shí)情景”中通過解決“問題”過程的反饋，補(bǔ)充和完善原有的知識(shí)體系，有利于培養(yǎng)其獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的自主學(xué)習(xí)能力。在這個(gè)過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生與學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，積極開展小組討論、協(xié)商，制定合理可行的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的合作與協(xié)調(diào)能力。［2］

二、工程訓(xùn)練背景

我國“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”的傳統(tǒng)高等教育教學(xué)模式沿于前蘇聯(lián)。傳統(tǒng)的《金工實(shí)習(xí)》課程承擔(dān)了《機(jī)械制造工藝》系列課程的大部分實(shí)習(xí)內(nèi)容，而且傳統(tǒng)《金工實(shí)習(xí)》實(shí)踐教學(xué)理念認(rèn)為:訓(xùn)練就是練習(xí)操作，只要照葫蘆畫瓢，能按圖紙要求把零件加工出來，就完成了目標(biāo)。這樣的培養(yǎng)理念僅僅培養(yǎng)了學(xué)生的勞動(dòng)意識(shí)和基本的設(shè)備操作能力，使學(xué)生不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的需要。2004年7月教育部頒布的《普通高校工程訓(xùn)練教學(xué)中心建設(shè)規(guī)范與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出:“積極貫徹我國高等教育的素質(zhì)教育，把訓(xùn)練中心建設(shè)成全面落實(shí)素質(zhì)教育，培養(yǎng)基礎(chǔ)寬，能力強(qiáng)，素質(zhì)高和具有創(chuàng)造性的復(fù)合型和應(yīng)用型人才的重要教學(xué)基地.”，“訓(xùn)練中心的建設(shè)要實(shí)現(xiàn)完整的育人功能，要充分體現(xiàn)操作技能培養(yǎng)向技能與綜合實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)化.……”［3］明確了金工實(shí)習(xí)向工程訓(xùn)練轉(zhuǎn)化的重要性，同時(shí)也提出了與時(shí)俱進(jìn)，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念的要求，解決了培養(yǎng)什么樣的人才，怎樣培養(yǎng)人才的問題。工程訓(xùn)練提倡在教師指導(dǎo)下的，以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí);強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，它將學(xué)習(xí)與項(xiàng)目或問題掛鉤，使學(xué)習(xí)者投入于問題中，設(shè)計(jì)真實(shí)的項(xiàng)目情景;鼓勵(lì)自主探究，激發(fā)和支持積極思維，鼓勵(lì)爭論，鼓勵(lì)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和過程的反思等。它強(qiáng)調(diào)多種學(xué)習(xí)途徑相整合，把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的項(xiàng)目情境中，在教師的指導(dǎo)下，通過學(xué)習(xí)者的合作來解決真正的問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。［4］

三、以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練課程體系設(shè)計(jì)

(一)工程訓(xùn)練體系

在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練體系的設(shè)置過程中將認(rèn)知工程訓(xùn)練、基礎(chǔ)工程訓(xùn)練、綜合工程訓(xùn)練、創(chuàng)新工程訓(xùn)練等訓(xùn)練教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)地貫穿于整個(gè)大學(xué)階段的工程實(shí)踐教育過程之中。使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力與工程應(yīng)用能力得到有計(jì)劃、有層次、分階段的培養(yǎng)和提高。結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)及實(shí)踐教學(xué)自身的規(guī)律，打破和擯棄傳統(tǒng)的課程界限，注重課程群建設(shè)，按照分層次、模塊化、綜合式、開放型的教學(xué)改革思路系統(tǒng)構(gòu)建以學(xué)生為主體的“四個(gè)層次”的工程訓(xùn)練教學(xué)體系 (見圖1)。［5］

圖1 工程訓(xùn)練教學(xué)體系

(二)課程設(shè)置

結(jié)合工程訓(xùn)練體系重點(diǎn)結(jié)合各層次訓(xùn)練的培養(yǎng)目標(biāo)，將項(xiàng)目實(shí)施的具體內(nèi)容與學(xué)生的能力目標(biāo)和評(píng)價(jià)體系有機(jī)結(jié)合分層次設(shè)置對(duì)應(yīng)的課程。

認(rèn)知工程訓(xùn)練，設(shè)置工業(yè)發(fā)展史導(dǎo)論、常用量具的使用介紹、常用機(jī)構(gòu)設(shè)置介紹等課程。通過實(shí)物、模型、圖片、多媒體課件等資源，以參觀、動(dòng)手拆裝、現(xiàn)場(chǎng)演示，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，工程苑沙龍交流等方式，著重讓學(xué)生建立工業(yè)系統(tǒng)概念，初步從工程材料的來源與應(yīng)用、常用機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品中的應(yīng)用、機(jī)械產(chǎn)品制作過程常用量具的應(yīng)用、產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計(jì)制造過程，以及工業(yè)發(fā)展對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)和作用。知道一臺(tái)簡單機(jī)電產(chǎn)品的組成要素、了解一臺(tái)裝備的制造過程和相關(guān)工程平臺(tái)，并對(duì)現(xiàn)代企業(yè)管理流程和要求進(jìn)行認(rèn)知。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供工程背景，激發(fā)學(xué)生的求知欲和對(duì)專業(yè)的認(rèn)同感。

基礎(chǔ)工程訓(xùn)練，設(shè)置安全知識(shí)導(dǎo)論、熱加工基本技能訓(xùn)練、傳統(tǒng)機(jī)械加工基本操作訓(xùn)練、現(xiàn)代制造加工基本訓(xùn)練、特種加工基本技能訓(xùn)練。基礎(chǔ)通過真實(shí)工程環(huán)境讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)、質(zhì)量、成本等生產(chǎn)過程和要素，了解與制造過程及相關(guān)的具體工藝與技術(shù)設(shè)備，使學(xué)生初步了解選擇材料和制作工藝，了解制作對(duì)象常用的技術(shù)裝備。通過實(shí)踐，增強(qiáng)工程意識(shí)與基本技能。以培養(yǎng)學(xué)生初步工程能力和基本的工藝技能為主要目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生熟悉或掌握基礎(chǔ)工程制造技術(shù)的基本能力。

綜合工程訓(xùn)練，設(shè)置制造工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、制造綜合實(shí)踐等課程。以大工程為背景、運(yùn)用單元工程知識(shí)，進(jìn)行廣義的“制造”工程訓(xùn)練。比如用元件裝配器械，用器械制造裝備，用裝備生產(chǎn)、制造、其他產(chǎn)品的過程以及制造系統(tǒng)運(yùn)行管理等訓(xùn)練。通過生產(chǎn)環(huán)境，以項(xiàng)目為載體，以學(xué)生的單元知識(shí)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的集成思維、絡(luò)合思維及相應(yīng)的工程應(yīng)用能力，孕育學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。

創(chuàng)新工程訓(xùn)練，以學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目為載體，是學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新一種實(shí)踐活動(dòng)，搭建了創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生“自行設(shè)計(jì)、自主研學(xué)、自由創(chuàng)造”的能力。學(xué)生通過認(rèn)知訓(xùn)練和基本工程訓(xùn)練，掌握了制造技術(shù)基本技能，具備了現(xiàn)代制造技術(shù)的基本素質(zhì)，并通過綜合工程訓(xùn)練的啟發(fā)，對(duì)某一工程領(lǐng)域或節(jié)點(diǎn)的開發(fā)性思維進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)。

四、以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練教學(xué)實(shí)施

貴州理工學(xué)院以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練課程的教學(xué)實(shí)施分一周、二周、四周三種不同學(xué)時(shí)的教學(xué)計(jì)劃分別選取不同難易程度的項(xiàng)目或?qū)W生自行設(shè)計(jì)的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施。具體項(xiàng)目選取和時(shí)間分配見表1?，F(xiàn)以四周的教學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目設(shè)置為例說明以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練實(shí)施情況。貴州理工學(xué)院四周工程訓(xùn)練適用于機(jī)械類各專業(yè)的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，以無碳勢(shì)能小車的設(shè)計(jì)作為題目 (或者學(xué)生自行設(shè)計(jì)同等難度的題目)，同學(xué)以3人小組進(jìn)行訓(xùn)練。

表1 以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工程訓(xùn)練學(xué)時(shí)分配表單位:學(xué)時(shí)

(一)認(rèn)知工程訓(xùn)練階段

認(rèn)知工程訓(xùn)練階段同學(xué)們參觀了解工業(yè)發(fā)展史，學(xué)習(xí)訓(xùn)練車間相關(guān)安全規(guī)范，認(rèn)識(shí)常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并以小組學(xué)習(xí)的形式研讀項(xiàng)目的任務(wù)要求，進(jìn)行項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施過程中的人員分配。

(二)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練階段

基礎(chǔ)工程訓(xùn)練階段采取“1+N”訓(xùn)練模式進(jìn)行訓(xùn)練，保障同組每一名同學(xué)分配不同的基礎(chǔ)工程訓(xùn)練項(xiàng)目。例如，同組的3名同學(xué)分別以車削、銑削、鉗工為主要訓(xùn)練任務(wù)，輔以其他基礎(chǔ)工程訓(xùn)練任務(wù)學(xué)習(xí)來完成項(xiàng)目所需零件的制作基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

(三)綜合工程訓(xùn)練階段

綜合工程訓(xùn)練階段為認(rèn)知工程訓(xùn)練和基礎(chǔ)工程訓(xùn)練階段的綜合利用。它將產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、機(jī)械制造工藝、機(jī)床基本操作有機(jī)結(jié)合，為創(chuàng)新訓(xùn)練階段項(xiàng)目的具體實(shí)施奠定必要的技術(shù)基礎(chǔ)。

(四)創(chuàng)新工程訓(xùn)練階段

創(chuàng)新工程訓(xùn)練階段，同學(xué)們針對(duì)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，結(jié)合機(jī)械加工工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)出符合項(xiàng)目要求的機(jī)械零件，并對(duì)其進(jìn)行工藝分析，使用綜合工程訓(xùn)練的技能加工出小車零件，裝配出無碳勢(shì)能小車，進(jìn)行調(diào)試直至達(dá)到任務(wù)規(guī)定要求并撰寫設(shè)計(jì)說明書，進(jìn)行創(chuàng)新制作答辯。

五、結(jié)語

基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)工程訓(xùn)練在貴州理工學(xué)院工程實(shí)訓(xùn)中心的教學(xué)過程中通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)班和通識(shí)教育選課班的實(shí)踐。該教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。教學(xué)實(shí)驗(yàn)班的同學(xué)參加第四屆全國工程訓(xùn)練綜合能力競賽獲全國三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲貴州省賽區(qū)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，優(yōu)秀獎(jiǎng)2項(xiàng)。

［1］林潔瓊，孫寶玉，張邦成基于項(xiàng)目的探究式教學(xué)模式研究與實(shí)踐［J］，中國校外教育，2009(12).

［2］鐘曾勝，許江1項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的實(shí)踐與研究 ［J］，重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(5).

［3］機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，普通高校工程訓(xùn)練教學(xué)中心建設(shè)規(guī)范與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，2004.7.

［4］張建偉，陳琦，通過問題解決來建構(gòu)復(fù)合物理量的初步研究 ［J］，學(xué)科教育，1998(3).

［5］鐘曉鋒，向賢禮，黃念慶，基于CDIO工程教育模式下工程訓(xùn)練教學(xué)體系研究［J］，科學(xué)時(shí)代，2015(5).