張乃龍?趙京

摘要：培養(yǎng)大學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力是當(dāng)前高等教育的重要任務(wù)。針對當(dāng)前高校工程實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)存在的問題，基于機械課程實驗和機械創(chuàng)新設(shè)計基金項目，構(gòu)建綜合工程實踐能力培養(yǎng)體系，以機械創(chuàng)新設(shè)計大賽為目標(biāo)，強調(diào)課堂與實踐結(jié)合，實驗課堂為實踐訓(xùn)練服務(wù)，進(jìn)行系統(tǒng)的、連續(xù)的實踐鍛煉，建立項目指導(dǎo)制度，指導(dǎo)老師進(jìn)行項目的跟蹤和階段指導(dǎo)，逐步完成對學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、工程設(shè)計能力和工程技能的訓(xùn)練、團(tuán)隊合作精神的培養(yǎng)，使學(xué)生真正成為具有綜合工程實踐能力的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新訓(xùn)練；創(chuàng)新能力；實驗教學(xué)；工程實踐能力

作者簡介：張乃龍（1976-），男，山東郯城人，北京工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，講師。（北京 100124）

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0023-02

在當(dāng)前快速發(fā)展和激烈競爭的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的根本，而大學(xué)畢業(yè)生是企業(yè)的新生力量，企業(yè)對學(xué)生的工程實踐能力和團(tuán)隊合作精神的要求也越來越高，因此如何培養(yǎng)具備較強的工程實踐技能和良好的團(tuán)隊合作精神的學(xué)生受到各工科院校的重視。當(dāng)前機械類學(xué)生的工程實踐能力距離合格的機械類工科專業(yè)人才要求尚有一定的距離。如何培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)大批適應(yīng)時代需要具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和工程實踐能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才，就顯得更為迫切。針對綜合工程實踐能力培養(yǎng)要求，各高校都開展了相關(guān)研究，主要包括調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容[1，2]，構(gòu)建實踐教學(xué)體系[3-5]，加強實踐教學(xué)基地建設(shè)[6]，構(gòu)建不同的工程訓(xùn)練體系與方案[7-8]和加強產(chǎn)學(xué)研合作[9，10]等，為學(xué)生提供實踐鍛煉機會，如機械創(chuàng)新設(shè)計大賽對大學(xué)生綜合工程能力的培養(yǎng)具有很好的效果。[11-12]但如何如課堂教學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行長期的系統(tǒng)的創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和工程實踐能力的訓(xùn)練，還有待深入探討。

一、當(dāng)前教學(xué)環(huán)節(jié)和學(xué)生培養(yǎng)存在的問題

一是教學(xué)環(huán)節(jié)偏離實際。為了適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)要求，雖然學(xué)校采取多項措施增加學(xué)生的工程實踐訓(xùn)練機會，但絕大數(shù)訓(xùn)練停留在理論層面，教學(xué)方式以模擬操作或參觀為主，學(xué)生真正動手的機會較少，缺乏結(jié)合實際的訓(xùn)練。

二是片段式實踐導(dǎo)致學(xué)習(xí)不系統(tǒng)。當(dāng)前的多數(shù)實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)是結(jié)合課堂教學(xué)計劃進(jìn)行，實踐內(nèi)容僅限于課程內(nèi)容，學(xué)生在實踐過程中不能體會到前期設(shè)計對當(dāng)前工作的影響，也就不會考慮當(dāng)前工作對后期工程的影響，因此訓(xùn)練過程中隨意性較強，以完成任務(wù)為目標(biāo)，而不考慮結(jié)果的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

三是創(chuàng)新意識不強。課堂實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)由于每年重復(fù)進(jìn)行，可參考性較強。學(xué)生訓(xùn)練過程中一方面對所學(xué)知識缺乏靈活運用，缺乏創(chuàng)新意識；另一方面對設(shè)計結(jié)果缺乏探求為什么的主動性，滿足于模仿和生搬硬套，缺乏創(chuàng)新的主動性。

四是缺乏團(tuán)隊協(xié)作精神。當(dāng)前大學(xué)生絕大多數(shù)是獨生子女，個性都非常強，不擅于處理同學(xué)矛盾，難于和別人長期合作。而現(xiàn)有培養(yǎng)環(huán)節(jié)更強調(diào)個體知識和個體能力的培養(yǎng)，且時間相對較短，難以有效培養(yǎng)和訓(xùn)練團(tuán)隊合作意識和團(tuán)隊精神。

二、工程實踐能力培養(yǎng)教學(xué)體系構(gòu)建

為了有效提高學(xué)生的綜合工程實踐能力，北京工業(yè)大學(xué)結(jié)合自身成功承辦多屆首都高校機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的經(jīng)驗和指導(dǎo)學(xué)生參加大賽的組織和管理經(jīng)驗，構(gòu)建以創(chuàng)新工程能力訓(xùn)練為導(dǎo)向的工程實踐能力培養(yǎng)體系。大學(xué)生綜合工程實踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，包括創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神培養(yǎng)，創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練、工程設(shè)計能力（三維仿真設(shè)計、零部件設(shè)計、工程圖紙設(shè)計）、工程技能（零部件加工和裝配）等環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。工程實踐能力教學(xué)體系基于機械類專業(yè)課程和創(chuàng)新實踐訓(xùn)練基金項目構(gòu)建，創(chuàng)新項目的實施過程貫穿機械原理、機械設(shè)計和機械制造教學(xué)的整個過程，探索讓學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)，在項目中實踐，同時在項目中發(fā)現(xiàn)問題，回到課堂解決問題的培養(yǎng)模式。整個體系力求各環(huán)節(jié)緊密銜接，保證學(xué)生訓(xùn)練的連續(xù)性和完整性。該體系強調(diào)實踐培養(yǎng)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合，相輔相成進(jìn)行。

該體系要求在機械原理開課初期學(xué)生自由組建項目團(tuán)隊，共同學(xué)習(xí)和完成一項創(chuàng)新項目，在項目的實施過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生綜合工程能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。系統(tǒng)框架如圖1所示。

三、工程實踐能力培養(yǎng)教學(xué)體系實施

工程實踐能力培養(yǎng)重點要求實踐教學(xué)環(huán)節(jié)滿足實踐訓(xùn)練需要，課堂教學(xué)以傳授基礎(chǔ)理論知識為主，保持原有內(nèi)容不變，實驗課程突出與實踐相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)，為創(chuàng)新項目的實施打好基礎(chǔ)。體系的實施以創(chuàng)新項目為導(dǎo)向，課堂教學(xué)為主體，實驗課程為輔協(xié)調(diào)開展，具體實施內(nèi)容如圖2所示。

1.建立創(chuàng)新訓(xùn)練基金，明確學(xué)生培養(yǎng)任務(wù)

為了解決學(xué)生參加實踐訓(xùn)練的積極性問題和學(xué)生實踐培養(yǎng)連續(xù)性問題，基于學(xué)生創(chuàng)新科技活動平臺，以參加機械創(chuàng)新設(shè)計大賽為目標(biāo)，設(shè)立院校兩級創(chuàng)新實踐基金項目，學(xué)生組建課題研究小組承擔(dān)創(chuàng)新基金項目，在項目選拔、執(zhí)行過程中嚴(yán)格進(jìn)行過程跟蹤和階段考核，學(xué)生通過實驗室提供的設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新項目的研究，項目考核內(nèi)容包括創(chuàng)新性、設(shè)計合理性、圖紙規(guī)范性和圖紙質(zhì)量、零部件加工質(zhì)量、作品功能等多方面。通過各環(huán)節(jié)的具體要求，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識、工程圖紙設(shè)計能力、零部件加工能力等工程實踐技能。

2.完善機械原理及機械設(shè)計實驗教學(xué)

改革實驗教學(xué)方法和教學(xué)要求，以引導(dǎo)實驗教學(xué)方式為主，增加學(xué)生主動動手實踐機會，增強主動思考、主動參與的意識，在實驗中逐步了解和掌握基本工程技能。針對項目實施過程所需技術(shù)，實驗課程中添加Triz創(chuàng)新理論教學(xué)、基本科研工具M(jìn)atlab和Adams教學(xué)、三維建模軟件SolidWorks培訓(xùn)和工程圖紙設(shè)計基礎(chǔ)公差配合教學(xué)等內(nèi)容。

3.完善機械設(shè)計課程設(shè)計改革，提高工程制圖技能

目前公差配合的內(nèi)容被分散穿插到其他課程內(nèi)進(jìn)行講解，由于缺少系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和鍛煉，學(xué)生難以掌握公差配合的標(biāo)注和使用，在課程設(shè)計過程中照搬書本上的標(biāo)注，根本不理解為什么。為了解決“為什么”的問題，我們開發(fā)了一套公差配合教學(xué)設(shè)備，通過設(shè)備的演示讓學(xué)生更好、更直觀理解。在課程設(shè)計中增加公差配合實驗環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對公差配合的認(rèn)識和使用技能，并利用機械設(shè)計課程設(shè)計環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行鍛煉和考核。

4.建全創(chuàng)新基地管理體制，建立基地正常運行機制

在綜合工程實踐能力培養(yǎng)體系的實施過程中，逐步建立完善的創(chuàng)新基地管理體制，確立基地正常運行機制，保證每一屆學(xué)生都有機會到創(chuàng)新基地鍛煉?；貎?nèi)建立完整的項目申報、評審、日常管理、過程考核、培訓(xùn)、結(jié)題等流程制度，重點強調(diào)過程技術(shù)培訓(xùn)和過程管理與考核，確保學(xué)生在項目執(zhí)行過程中，主動動手、主動操作解決自己的問題。

5.培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識和團(tuán)隊精神

通過團(tuán)隊合作申請創(chuàng)新基金項目和共同協(xié)作完成項目，讓學(xué)生了解單打獨斗很難取得成功；在項目合作過程中，引導(dǎo)學(xué)生正確處理組員之間的關(guān)系和矛盾，解決成員分工協(xié)作等問題，逐步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識和合作精神。

四、創(chuàng)新訓(xùn)練項目實施

創(chuàng)新項目實施過程見圖3。通過創(chuàng)新基金設(shè)置，調(diào)動學(xué)生參與基地創(chuàng)新科技活動的積極性。創(chuàng)新基金與校學(xué)生星火基金關(guān)聯(lián)，通過創(chuàng)新基金評審的題目推薦到校學(xué)生星火基金給予資助。每年通過專家討論設(shè)置一定數(shù)量的創(chuàng)新題目，由學(xué)生選擇，學(xué)生也可自主選題，經(jīng)專家組討論可行后，進(jìn)行資助。

在機械創(chuàng)新設(shè)計大賽舉辦年度，根據(jù)大賽主題確定創(chuàng)新題目，然后進(jìn)行選拔，推薦學(xué)生參加首都高校機械設(shè)計大賽。

在課題執(zhí)行期間，每個題目指定一名教師進(jìn)行指導(dǎo)，基地為學(xué)生提供活動所需設(shè)備、常用加工材料和場地。每個課題的執(zhí)行按照創(chuàng)新設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、模型制作及功能驗證、零部件加工、零部件精度檢測和產(chǎn)品裝配等系環(huán)節(jié)進(jìn)行，使學(xué)生在各個環(huán)節(jié)都能夠獲得鍛煉。對于成績優(yōu)秀的作品可以深入完善，并推薦參加首都高校機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯和ASME大學(xué)生機械設(shè)計競賽。

五、總結(jié)

通過建立系統(tǒng)性的綜合實踐能力培養(yǎng)體系，把日常實驗教學(xué)和工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，把實踐教學(xué)和創(chuàng)新項目相結(jié)合，做到目標(biāo)明確，項目實施過程中指導(dǎo)老師進(jìn)行過程跟蹤、實時指導(dǎo)及過程管理，實現(xiàn)了在實驗中學(xué)習(xí)、在項目中鍛煉，教學(xué)和實踐鍛煉得到較好的結(jié)合，為學(xué)生綜合工程實踐能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺。

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（責(zé)任編輯：劉輝）