时间:2022-11-08 09:06:27
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在科技迅速发展、综合国力竞争十分激烈的当今时代,培养大学生的创新精神和创新能力具有十分重要的意义,已愈来愈成为时代的要求。改革开放以来,机械工业取得了稳定、快速的发展,同时对机械工程类专业教育提出严峻的挑战。根据本院制定的创办“优势突出、特色鲜明、水平较高,位居省内外同类院校先进行列的地方性、教学型、综合性大学”的办学定位和培养“素质高、基础好、知识广、能力强、有个性、会创新的应用型高级专门人才”的培养目标。结合邵阳学院机械工程类人才培养的实际,培养学生的创新能力作为邵阳学院大学生的重要培养目标之一,针对机械工程类创新型人才的专业特点,邵阳学院机械工程类专业探索出一条科学、完善的机械工程类大学生创新能力培养的路子。本文从创新型人才培养课程体系、实践创新体系等方面构建机械工程类大学生创新能力培养模式,使邵阳学院能培养出具备素质高、能力强、会创新的应用型高级机械工程专业人才。
一、机械工程类创新人才培养的意义
科学制订创新型人才培养体系对培养什么类型的人才有很大的作用。过去机械工程类专业的课程体系过度注重基础课和专业课,而忽视了学生兴趣爱好、个性特长方面的课程。教学内容则往往过分依赖教材,着重强调基础知识、基础理论传授。对于科学技术的发展前沿,教材往往相对滞后。对学生往往采取“填鸭”式的教学,学生注重死记硬背,拼命忙于应付考试,培养出来的学生高分低能,缺少灵活性,缺少创新精神。所以,制订创新型人才培养体系时,始终坚持学生全面发展的教育观,坚持促进学生思想道德、科学文化和身体心理等素质的全面发展,注重知识、能力与素质的协调发展。
二、构建机械工程类专业创新型人才培养课程体系
创新型人才培养课程体系主要是由人文素养和科学态度相结合的通识教育平台、多学科综合交叉构成宽厚的学科基础教育平台、精深的专业知识和渊博的文化修养并重的课程模块所构成。
通识教育课程平台包括自然科学基础知识、人文社科基础知识、文体艺术修养知识、应用科学技术知识与基本技能等有机结合,改变过去教学内容偏窄、知识结构单一的格局。主要课程有中国近代史纲要、形式与政策、品德与法律、体育、健康教育、大学英语、大学语文、高等数学、大学物理、计算机基础、演讲与口才、技术经济学、企业管理等。主要培养学生适应社会与进入社会后发展需要的通识教育知识,培养学生对时代和社会发展规律的正确认识,提高学生的道德情操,树立正确的人生观、价值观和发展观,培养学生的经济意识与政治意识,提高学生的科学文化素养,促进学生的全面发展。
随着现代工业化进程的飞速发展,现代工程逐渐凸显创造性、综合性、社会性、复杂性等特征,未来工程师在“非工程”方面面临的挑战越来越大。工科大学生在业务素质方面要加强与民族意识、工程意识、经济意识的融合,并处理好人与社会、人与自然、自身发展与社会协调发展的关系。因而,必须进行多学科综合交叉学科基础教育平台,即涵盖机、电、液知识、检测技术、控制技术、制造技术与经济管理技术的宽厚的基础课程体系。主要课程有机械制图、理论力学、材料力学、金属工艺学、计算机接口与应用、机械制造工艺、电工电子技术、热工原理、液压与气动技术、控制工程基础、工程检测技术、汽车工程学、企业管理等。旨在加强学科基础教育,拓宽专业口径,培养学生对未来工作的适应性,增强自我发展的能力。
根据学生的兴趣、专长、发展方向和社会需求,按专业大类招生,分专业方向培养。基于精深的专业知识和渊博的文化修养并重的原则,对专业课程学时减少的同时,课程内容进行精炼,突出应用广、水平高、效果好的特点,对现代制造技术、机电一体化、热能工程、模具设计制造、汽车与内燃机、制冷与空调6个专业方向的专业课程模块结构进行优化,在每个专业方向均设置特色课程和探索性课程,针对发展学生个性和增强学生就业竞争性开设部分选学课。
高素质的机械工程类专业创新型人才不但要具备从事工业产品的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的创新型、应用型人才的能力,同时还要具备一定的管理协调能力。因而,构建创新系列课程模块要基于工程实际,注重培养学生的创新设计能力。结合机械工程学科发展前沿、创新理论与方法的学术前沿,着眼于整个机械系统,开设课程有机械原理与机械设计、产品技术创新、现代设计方法、CAD技术、机电系统动态仿真、机械优化设计、有限元分析、机械系统创新设计、工业机器人等课程,涵盖了创造学、创新设计的基本理论与方法。一方面为学生提供夯实的理论知识,另一方面用现代机械设计理论与技术通过大量工程设计去实践,为以后学生解决实际问题的能力奠定扎实的基础。
三、构建工程类专业创新型人才培养实践创新体系
实践环节是机械工程专业教学中的一个重要教学环节,在培养学生的创新能力方面有着不可替代的作用。单靠理论教学是不能内化成学生创新能力。在教学中要与生产相结合,将科研活动引入教学,加强工程实训和学生课外科技创新活动,使学生知识来源渠道多样化,能力培养多元化。注重学生的竞争意识、创新意识、社会责任感和综合实践能力的培养;不断完善以培养学生综合素质、提高工程实践能力、工程设计能力和创新精神为主要目标的工程实践教学新体系。
实践基地已建立了一整套完善的实践教学管理、岗位聘任及培训等制度。在此基础上,顺利实现了人事改革,通过竞聘上岗,拥有实验专职技术人员9人,其中高级职称3人,中级职称5人,初级职称1人;教学仪器设备852台(套),总值达901.36万元。按照工程模式进行实践基地的设计与规划,重视学生的工程能力、应用能力及创新能力的培养。按照省级示范建设实验室、省级重点实验室的建设标准来进行规划和设置。整个实践基地分成三大块:动力机械实训基地、基础实训基地、动力机械创新实训基地和专业实验场地。
动力机械实训基地包括金工实习基地和动力机械拆装实训基地。机械实习工厂基地以数控设备为主,每年能承担实验教学任务达16000人次,除了承担正常的实验教学任务外,还承担数控操作的认证培训工作,学生在数控课程、数控实习的基础上通过考试可获得资质证书,有利于培养学生的应用能力及就业竞争力;动力机械拆装实训基地包括机械产品拆装、机电产品拆装、模具拆装、制冷设备拆装、内燃机拆装以及拆装准备间,每年可承担拆装实训教学任务达2000多人次。
动力机械基础实训基地包括工程力学模块(理论力学、材料力学)、金属材料及热处理模块(互换性及测量技术、金属材料热处理)、传动与控制工程模块(控制工程基础、微机原理与接口技术、液压与气压传动、机电传动控制、PLC等)和热工基础实验模块(工程热力学、传热学、流体力学、工程测试技术、能源与环境)。每年可承担实验教学任务达32000人次。并对实践内容进行重组,实践手段和内容体现了先进性、综合性及设计性。
动力机械创新实训基地包括机械创新模块(机械原理、机械设计、机械创新设计)、机械工程软件实训模块(AutoCAD、Pro-E、UG、Cimetron等)、虚拟实验模块。以前实验要求给学生提供详细的指导书,让学生机械地去验证。这样,验证性实验极大地束缚了学生的手脚,使学生的思路打不开,也造成一部分学生的依赖思想。针对这种情况,我们提供了各种虚拟传动零件、机构及各种仿真软件,为学生自行设计和组合创新机构提供了良好的条件,不向学生具体提出要求,只提出需实现的功能,学生通过各种虚拟实验机构验证创新实践成果,并通过机械工具制作出产品模型。整个实训过程学生独立做出,自己编写和总结实验报告。这种实验方式以设计为主线,注重创新设计能力培养,提高学生方案设计创新能力和综合应用知识解决实际问题的能力。
【摘要】为充分体现全国大学生机械类专业系列大赛“以赛促学,以赛促教”,全面培养大学生的综合工程素质、创新意识及团队协作精神。本文将各类国家级机械类专业大赛有机的进行融合,充分利用各类大赛的竞赛培养模式、竞赛师资力量、竞赛优秀学生团队、竞赛优秀成果,探索出一种良好的将系列大赛资源及成果进行教学转化的机制,从而实现大赛为教学服务、大赛提高教学质量、锻炼学生综合工程能力、激发学生自主学习能力、创新创造意识及课堂活力的目的。
关键词 国家级大学生大赛;机械类专业;教学转化;实践教学;自主学习
0引言
目前一些国家级精品大学生机械类专业系列大赛主要有:全国大学生机械创新设计大赛、全国机械创新设计大赛慧鱼组竞赛、全国大学生工程训练综合技能竞赛、全国大学生先进成图技术与创新大赛、全国三维数字化创新设计大赛、挑战杯全国大学生课外科技作品设计大赛等。这些大赛大多受到国家及省级重点支持,涉及到机械类专业的一些重点专业基础课、专业课及实践实习课程。这些大赛的宗旨都有一些共同的特点:注重大学生的创新设计能力、综合设计能力与协作精神的培养;加强学生动手能力的培养和工程实践的训练;提高学生针对实际需求进行机械创新、设计、制作的综合工程能力培养;提升大学生工程创新意识。
总的思想是既注重基础能力又强调专业素养,即重视个人能力又强调团队协作,理论与实践并重,尤其强调实践动手能力与创新能力的提升与培养,这对培养现代机械专业人才在教育教学理念上是一次重大的变革,为实现我国从制造大国向制造强国转变,实现中华民族伟大复兴的中国梦迈出了坚实而有力的一大步。
1竞赛成果教学转化机制研究现状
目前国内在大力推进课程建设与大学生能力培养的过程中,将学科竞赛机制纳入培养计划中,使学科竞赛与常规教学环节相结合,在教育教学改革、创新人才培养和学风建设等方面做了很多有益的探索。从人才培养角度出发,研究学科竞赛。陈永刚提出了理顺学科竞赛与培养目标之间的相互关系,依托学科竞赛模式培养专业创新人才[1];赵瑞军提出了基于学科竞赛平台的构建实现应用型人才的培养模式[2];万敏提出了构建以学科竞赛为契机的大学生能力培养模式,从创新教育教学模式出发,研究学科竞赛[3];牛芗洁以学科竞赛为载体,探索了“3+1”实践教学新模式[4];于保华提出了基于学科竞赛的机械工程实践教学改革与研究的思考。从学风建设出发,研究学科竞赛[5];史宁探讨了学科竞赛与高校学风建设之间的关系[6];袁建萍阐述了学科竞赛在学风建设中的作用,从学科竞赛本身出发,研究学科竞赛[7];刘长宏提出了校、市、省、国家4层次和基本技能、综合能力、创新能力3维度学科竞赛体制[8];陈伟探讨了高校多层次学科竞赛机制的构建[9];蔺绍江以学科竞赛活动为有效载体,构建了基于质量工程的学科竞赛结构体系[10]。
然而,各类学科竞赛的竞赛成果如果不能全面、系统地融入到高校的教学实践建设中,那么这些活动就不能稳定地、可持续地发展。因此有必要理顺各类学科竞赛与教学转化之间的相互关系,选择恰当的转化机制,促进教学质量的大幅提高。
2竞赛成果教学转化的目标与总体规划
本文在前人研究的基础上,拟创建“以学生自主学习为中心”,各类大赛之间融合后形成团队间、年级间、专业间“传帮带”的优良协同创新学习平台;拟建立集创意、设计、绘图、工艺分析、加工制造、试验示范一体化的小型“创意工程坊”或“机械创新实践基地”,成为机械专业精品资源开放基地;研究将系列大赛资源及最新案例成果进行教学转化的机制,实现充分利用各类大赛的优良成果为教学服务、提高教学质量、锻炼学生综合工程能力、激发课堂活力的目的;组织青年教师或高年级优秀学生、大赛获奖标兵、学生社团开设机械专业相关指导课,如各类三维软件模块教学课程,创新设计制造方法等课程。
3竞赛成果教学转化的具体实施方案
具体的研究内容及思路主要分四个层面:
①学生层面
针对各类大赛由指导教师鼓励并指导学生建立各种社团,作为学生课余对本专业各方面各层次学习与交流的重要平台,社团的骨干力量为参加各类全国大赛的优秀学生团队。对本专业的在校学生通过一些讲座、培训以及组织一些活动,激发学生的学习热情及对所学专业的学习兴趣,将参与大赛时的培养、学习模式、学习经历经验以及一些重难点知识点进行有益的推广,起到良好的“传帮带”作用。
各类大赛参赛的学生团队要互相沟通协作,不能单独割裂开来。各类大赛所涉及的专业课程有广泛的交集,如机械制图、机械原理及设计、公差与配合、机制工艺、金属材料、金工实习以及各类二维、三维软件应用等,只是侧重点有所差别。目前出现的一些典型问题是因各类大赛参赛团队的相对独立,造成了学生能力培养上出现了一些偏颇,如参加成图技术大赛的学生强调制图,对零部件设计制造工艺缺乏认识,参加机械创新设计大赛的学生强调创意与设计,学生制图及制造工艺能力的强调不足,对于这种现象,亟待探索一种各类参赛团队学生的融合机制,共享竞赛的培训资源,提高学生的综合工程能力。
每年各类大赛参赛的每个学生都应写出参赛的总结报告,结合各类课程分析参赛的重难点、得与失,分析各类课程在本专业中的作用与地位,在学校公开展示,对广大学生以启示。
②教师层面
前述各类大赛所涉及的专业课程有广泛的交集,应当组织协调好教授各类课程的优秀指导教师,教师之间要相互融合,形成一个强大的教师指导团队,既有利于提高各类大赛的指导水平,又便于各类课程指导教师将各类大赛的成果带回课堂,为现有的教学设计提供鲜活的素材。
③资料收集
对全国各类大赛学生优秀作品(电子资料、纸质资料、实物资料等)进行广泛收集,并提供给各专业课程教师,作为良好的教学素材加以充分利用,启发学生创新意识,激发学生学习热情。对全国各类大赛参赛学生的不良及较差作品、培训过程中出现的典型错误也应广泛收集,作为反面案例用于课堂教学,给学生以启示。
如何将这么多丰富的素材展示给学生,并巧妙运用到各课程教学过程中,还亟待进一步探索研究。
④教学设计
各类大赛所涉及的各类课程指导教师在赛后要站在本门课程的角度总结培训的重难点、出现的问题,解决的策略,大赛的得与失,比赛经验与启发,并写出总结报告分发给所有课程教师,一方面加强了教师之间的教学沟通,为提高本专业课堂教学质量带来有益效果,另一方面将进一步提高本专业各类大赛的培训水平。
本专业各类课程的实践环节如机械制图(测绘实训)课程大作业、机械原理及设计课程设计、工程实训零部件制作等,其实训、实验、课设指导书每年应将各类大赛的优秀作品引入进来,一个作品应包含有各类课程的知识点,让学生从制图实践到分析其原理、设计、工艺到最后在实习工厂通过金工实习制作出来。这样既能锻炼学生的综合工程能力又能改变原来课程设计等实践环节“千人一面”的弊端,从而能激发学生的创新意识、提升学生的学习兴趣和热情。如何筛选各类大赛优秀作品,并进行综合归纳,如何将这些作品融入到各类实践课程中并能取得良好的教学效果,非常值得广大机械类专业教师探索实践。
4总结
近年来,国家投入了大量的人力、物力,举办各类创新大赛,主要就是想激发学生的自主学习能力、创新创造能力、实践动手能力。将国家级大学生机械类专业系列大赛融合后形成的优良协同创新学习平台可以让学生从原来的“不愿学、学不会”到“喜欢学、学得好”发生巨大的转变。“学生看到的、听到的东西可能很快就忘记了,但实际动手做出来的东西印象极为深刻,甚至可能会铭记一生”。所以本文提出的机械专业各类大赛的融合与教学转化研究,强调实践教学、自主学习为指导思想,对激发学生的学习兴趣及学习积极性具有重要意义和作用。
参考文献
[1]陈永刚,汤孟平,王懿祥,等.依托阶梯式学科竞赛模式培养GIS专业创新人才的实践与思考[J].河南农业,2010(7):6-7.
[2]赵瑞军,温晓娣,李红球.基于学科竞赛平台构建的创新人才培养[J].金华职业技术学院学报,2010,10(3):13-15.
[3]万敏.构建以学科竞赛为契机的大学生能力培养模式[J].西昌学院学报:自然科学版,2011,25(1):145-147.
[4]牛芗洁.专业学科竞赛与计算机实践教学模式探索[J].当代教育理论与实践,2012,4(3):109-110.
[5]于保华,徐泽源,姚培锋,等.基于学科竞赛的机械工程实践教学改革与研究[J].教育教学论坛,2011(20):158-159.
[6]史宁,陈芳.简论学科竞赛与高校学风建设之关系[J].辽宁教育行政学院学报,2011,28(2):28-30.
[7]袁建萍,周艺红.学科竞赛在高职学风建设中的作用[J].宁波职业技术学院学报,2010(1):14-16.
[8]刘长宏,戚向阳,薛猛,等.“四层次、三维度”学科竞赛体制的改革研究与实践[J].实验室研究与探索,2011,30(1):109-111.
一、引言
随着经济全球化、教育国际化及科技发展的日新月异,中国要和平崛起,跻身于世界强国之列,整个国家就离不开创新精神,整个社会就离不开创新型人才。目前,每年毕业的大学生数量越来越多,社会的就业压力愈来愈重,但是整个社会急切需要的专业创新型人才缺口也不小,如何将数量众多的大学生培养成为社会急需的高素质创新型人才,是社会和高校必须面对和解决的现实问题。2007年,教育部提出当代大学生人才培养目标是培养出适应社会发展需求的创新型人才。2012年,教育部按照人才培养目标的要求,决定在“十二五”期间实施国家级大学生创新创业训练计划,旨在挖掘大学生的发展潜力,培养高素质创新型人才。国家级大学生创新创业训练计划内容包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目三类,本文仅涉及探讨其中创新训练项目对机制专业人才教育和培养的影响。
二、创新实训平台实施的现状分析
创新训练项目主要大学生团队,在导师指导下,自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果(学术)交流等工作。建立大学生创新实训平台旨在整合校内师资力量、实训资源,打造服务学生的实训平台,充分挖掘学生创新潜能,锻炼学生动手实践能力,将专业知识学以致用。
1.创新实训平台对机制专业的必要性。
机械工程主要涉及两个方面,首先是设计、生产和制造出种类众多的各式基础的零件;其次是将这些零件按照规定的工艺要求装配组成一个完整系统。要获得完整机械产品,如汽车、飞机、轮船等,还需要添加电器控制、液压传动等其他辅部件。因应各式不同的需求会对零件的结构、形状、精密度、强度有不同要求,按要求制造出合格的零件就离不开机制专业。事实上,大学本科中的机械制造专业称为机械设计制造及其自动化专业,学习的内容主要包含三大块:机械设计、机械制造和机械自动化,简称为机设、机制和机电。本文中机制专业是指大学本科阶段的机械设计制造及其自动化专业,而不作特别的细分。
设置制造专业目标在于培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。机制专业的学生应该清醒地意识到单纯坐在课堂里是不可能掌握生产第一线的知识的,学生必须走出课堂,进入生产实践环节之中,才能深刻理解自己需要学什么,应该怎么做。大学生创新实训平台应运而生,及时满足了大学生的急切需求。搭建好的面向机制专业的大学生创新实训平台运行多年来,取得了显著成绩,锻炼了众多机制专业学生的实践操作能力,训练了自主学习能力,端正了学习处事心态。
2.创新实训平台对本专业学生学习创新能力的影响。
(1)学生动手实践的机会增多,自主学习能力获得提高。
按照创新训练项目的要求,学生必须学会在指导老师的引导下,解决生产实际中面临的各式问题。学生取得相应课题后,首先需要自己设计、规划实验方案,探讨和论证实验方案的可行性,然后实施实验方案,撰写科学报告和进行学术探讨等内容。为了督促学生全身心投入到创新实训项目中,要求学生获得项目后,自行登录“江苏省大学生实践创新训练计划项目平台”,按照要求定期填报季度进展报告和年度结题报告。在规定的时间节点下,学生需要自我设计实验进度,学会自我管理,避免办事拖拉和敷衍了事,进而使得学生养成良好的自学习惯,培养管控能力。创新实训这一过程教会了学生如何做科研,如何在实践中发现科学问题和解决科学问题,全方位锻炼了学生的学习能力。
(2)学生的团队意识增强,交流协作能力获得提高。
面向学生搭建的创新实训平台,提供给学生组成团队进行合作交流的机会,增强学生的团队意识。鼓励参与项目的学生借助实训平台进行创新,并支持学生带着创新成果参加校内外学术会议,为学生创新提供交流经验、展示成果、共享资源的机会。
(3)学生学习的积极性提高,学习创新获得增强。
学生参与大学生创新实训平台时,大多抱有自我追求新知识的强烈诉求,因为受到书本上基础理论知识的限制,使得其创新能力得不到很好展示,但是通过参加实训平台,学生将会获得极佳机会展示自己的才华。学生将课堂理论知识和工程实际应用相结合,使得枯燥无味的课堂学习变得更加生动,更加充满实际意义。此外,因为有着扎实的理论基础,学生的创新不再是无源之水,凭空想象,而是更加切实可行。
(4)学生规范化操作的意识增强,安全意识获得强化。
目前,在校学生大部分时间是用于参与课堂教学活动,很难有接触社会实践的机会。少量安排了工厂实习,大多走马观花,根本无法满足所有学生接触到真实的工厂生产实际状况,大多数学生对工厂还存在一些神秘感,对工厂生产的规章制度、操作流程等内容并不了解,甚至有学生觉得这些内容并不重要。学生在实训平台参与实习的过程,近似于学生参与工厂生产的过程,工厂相应的规章制度和安全生产要求,学生在实训平台内都要严格遵守,只有树立高度的规范化意识和安全意识,才能培养出合格的机械工程师。
3.创新实训平台对本专业教师的教研科研能力的提高。
(1)推动教师教学方式的改革与创新,激励教师在教研上追求更大的突破。
教师的教学方式既不是课堂上照本宣科,又不是简单的知识点重复,更不是填鸭式讲课。教学应该和工程实际问题相结合,不断在课堂上增加新知识以开阔学生眼界,激发学生的学习热情。此外,教师在指导学生进行创新实训项目的过程中必然会遇到许多意料之外的问题,因此,为了能够顺利指导学生完成项目,教师就必须通过不断学习进修充实自我,完善自我,突破自我。“要给学生一杯水,老师要有一桶水”,教师指导学生进行创新实训项目时,就不只是简单地注满一杯水,而是点燃一把火,彻底燃烧学生拥有创意的小宇宙。
(2)促进教师同行之间的交流,鼓励教师深入企业学习。
教师引导学生走出课堂进入实训平台的过程,就是模拟将学生推向一线生产工厂的过程,让学生充分体验不一样的校园生活。在此过程中,教师必须事先深入企业,与企业导师进行深入交流学习,以便对未来设计的创新实训课题项目有更深刻的认识和理解;将企业课题带回学校后还需要与同行专家进行交流、评估和科学处理,使得大学生能够应用所学知识,并在学习少许课外知识后就能够顺利完成这些项目,毕竟大学生的课堂学习任务也不能耽搁。
三、对于创新实训平台发展的思考
1.同一样的平台,不同样的任务。
实训平台是由多样化的生产设备构成的系统平台,学生可以根据自己的爱好和兴趣,设计多样化的任务,而不是简单局限于传统的机械设计和机械制造专业,可以是跨学科的、跨专业的任务,例如超精密制造中的化学机械抛光方法。具体设计化学机械抛光相关的训练任务时,指导老师可以通过传统的金属表面抛光案例引导学生思考如何实现晶体表面的镜面加工,这个看似简单的制造工艺中可以引申出若干机械的、物理和化学的科学问题,通过综合应用所学科学知识,解决实际生产问题,激发学生学习兴趣。当然,涉及交叉学科的任务有很多,比如机械制造过程中的节能环保、绿色生产问题,机械制造工艺中的云数据平台建立问题,机械制造过程中的质量管控问题,等等,这些都要求学生既有扎实的专业基础知识,又有开阔的视野,勇于创新,敢于面对问题,善于学习思考,解决面临的各式难题。
2.创新必须是源于真实的生产需求。
建立实训平台的核心目标是促进创新,然而创新并不是脱离实际的闭门造车。如果没有相关生产实践,不少学生就会为应付期末考试,获得毕业学分而学习,这样的学习目标势必导致部分学生对大学生活期望值下降,学习变得枯燥无味。大学生创新实训平台带来了企业的需求,企业的需要就是实训的目标。通过实训可以培养学生敬业负责的工作态度,经由企业获得相关毛坯材料,指导学生加工出合格的成品,整个制作工艺过程来不得半点虚假,避免实训中敷衍了事的现象的发生。在严格的实训过程中,要求学生明白如何实现学以致用,凡事所作所为能解释清楚为什么这么做,理由是什么。实训内容源于生产实际,实训过程中产生的创意将应用到生产实际中,这样创新才能成为“有源之活水”。
四、结语
一方面,大学生通过参与创新实训平台接触生产实际、了解技术创新,进而提高创新研究能力,成为社会需要的应用型、复合型与技能型人才。另一方面,高校通过创新实训平台提升本专业教师的教研科研能力,充分发挥高校的人才培养、科学研究和服务社会三大职能优势,立足本土,服务地方发展和产业升级。
参考文献:
[1]杨雄,周思柱,徐小兵.机械工程创新实训平台建设与实践[J].长江大学学报(社会科学版),2009,04:332-333.
[2]杨雄,徐小兵,周思柱,张锦洲.开展创新实训培养创新意识[J].科教文汇(上旬刊),2009,10:217+229.
[3]陈长生.开设创新实训课程,切实提高学生机械创新设计能力[J].机械职业教育,2014,06:17-19.
[4]肖细梅.创新实训教学模式提升人才培养层次[J].成人教育,2011,05:92-93.
[5]李耀富.实施大学生创新训练项目对大学生创新能力培养的探索[J].中国职工教育,2013,18:22-24.
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[7]王帅.特种加工创新实训教学改革[J].电子制作,2013,16:165.
[中图分类号]G642
[文献标识码]A
[文章编号]1671-5918(2015)24-0095-02
一、前言
《高等教育法》中规定高等教育的任务是“培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”,所以大学生创新实践能力培养应该成为高校培养方案的重要组成部分。CDIO工程教育模式为现行的高等工科教育和创新型工程人才培养提供了的有效途径。
CDIO是以产品研发到运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程间紧密联系的一种学习过程。高校大学生的科技项目和科技竞赛均是按照CDIO工程教育模式进行的。学生结合自己的兴趣与特长,参加大学生科技项目、实践活动、科技竞赛等来确定自己的发展方向。高校通过完善大学生科技创新活动管理,促进工程教育模式改革,培养学生实践能力与创新能力。
二、基于CDIO工程教育构建的基础平台
(一)创新实践硬件平台
近年来,机械工程学院以CDIO工程教育理念打造大学生科技创新孵化器,搭建创新实践平台,建立机器人创新实验室、机械基础实验室。表1为近三年机器人创新实验室购置的主要设备。
创新实践硬件平台以机电综合控制实验为主,发展以单片机、微机、工控机、PLC为代表的机电控制技术,以信息的采集、处理、反馈以及接口技术为主线,在机、电、液、气等多种系统中进行综合创新平台建设,取得长足、快速的发展,形成“设计、制造、控制、检测”四位一体互相支持的一个完整实践教学体系,完成实践教学、实践课程、理论课程的实验、课程设计和毕业设计等教学任务。
(二)校企合作平台
密切联系行业和企业,建立了稳定的校外实训基地,加强和推进了校外顶岗实习的力度。同时,建立健全了长效机制,完善管理制度和考核办法,使企业、学校、学生三方受益,使校企合作、工学结合具有可持续发展能力。
为推进CDIO工程教育和“卓越工程师教育培养计划”的开展与实施,在多年的产学研合作的基础上,2010年我校依托经纬纺织机械股份有限公司建立了工程实践教育中心,2012年获批国家级建设单位。2013年天津工业大学一经纬纺机股份有限公司国家级工程实践教育中心正式挂牌,标志着我院在校企合作方面迈出了更加坚实的一步。多年来企业为提升我校我院学生的工程素养,培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力作出了卓越贡献。
(三)科技创新实际课题
机械工程学院基于CDIO工程教育吸引学生参与教师科研、学科竞赛、大学生创新性实验计划等科技活动,结合国家大学生创新课题、学校创新课题、学院创新课题以及自拟(教师给定或自己选定)实验项目,最后以实物或者论文形式提交实验报告。以精心设计的课题、优质的管理、良好的仪器设备吸引教师、研究人员和学生参与。配备有经验丰富的教师作指导将专业理论知识以趣味性、科学性、实用性和挑战性形式传授给学生,使得学生在此创新空间内充分发挥想象力与创造力,最大限度发挥他们的主观能动性。考核依据是学生是否获奖、发表科技论文、申请专利、各类挑战杯获奖等。
开展的课程主要设计实验、课程设计、毕业设计,以及学校的“启智夏令营项目”培训课程;机械学院参加的大学生科技竞赛项目主要有“全国大学生机械创新设计竞赛”、“中国机器人大赛暨RoboCup公开赛”、“全国大学生工程训练综合能力竞赛”、“全国三维数字化创新设计大赛”、“华北五省(市、自治区)大学生机器人大赛”等国内高水平竞赛项目。每年参加全国、天津市、学校的科技竞赛200余项,800余人次。每年学生参加的大学生竞赛,获得省部级及以上竞赛奖项,获省部级以上奖500人次。
三、基于CDIO模式实践教学的体会
(一)实践教学方法的建设
机械工程学院CDIO工程教育是将“培养和提高学生造型能力和模型制作样机生产实践能力和创新能力”确立为实践教学培养目标。把建设“多层次、体系化、多样化”的实验教学体系确立为实践教学发展目标。通过深化改革,全面开放实验中心,完善资源共享机制,提高仪器设备的利用率和投资效益,将实验中心建成贯穿学生实践能力培养全过程,集设计、实验、制作、制造、控制为一体的服务于多层次设计实践教学活动和科技创新活动的实践教学基地。
建立以学生为中心,实现以学生自我训练为主的竞赛教学模式。通过CDIO工程理念具体开展了围绕专业核心课程建设多层次、系列化的学生竞赛项目,学生能够更多地进入实验室进行科技创新活动。对本科生培养以创新性实践和实训为核心,以基础理论教学、实践教学环节、学术讲座为支撑,构建创新型人才能力训练体系。主要有科学研究方法的训练、创新思维和创新方法的训练、大学生创新实验计划和创业训练等三个层次,以培养“高素质的工程技术人才”为根本目标,以“引导和深化理论教学,培养学生工程意识、工程能力和创新精神”为实践教学理念,培养具有创新精神和工程实践能力的高素质工程技术人才,将我院发展成为面向天津市机械制造类本科生实施创新实践教学基地,成为为当地经济建设和社会发展服务的人才培养基地和研究成果孵化基地。
(二)以科学严格的管理机制和激励机制做保障
建立严格的管理与长期开放的机制,制定实践教学管理文件。包括创新实践中心管理制度、教师职责、活动小组管理制度、实验室安全条例、实验室开放管理制度、实验室仪器设备借还登记管理制度。
以大三、大四高年级本科生为竞赛活动选拔对象,由平时实践课堂选拔一批参加夏令营培训再择优选取一定人员进行加强培训,准备赛事。由指导教师统一管理、指导竞赛,研究生辅助指导、配合工作,低年级本科生观摩学习,以作为储备力量培养,对参加竞赛的学生要求赛后经验总结,召开经验交流会谈,由高年级搭配低年级本科生携手竞赛,保证赛事经验的传承,对学生参加科技竞赛提供一定的经费支持,对教师指导学生竞赛给予奖励等一系列在制度上给予保证。
(三)CDIO工程教育在机器人实践中心的具体应用
针对不同学习阶段和层次的学生特点及专业教学的需求,以机器人对象为载体,提供创新工程训练的教学和实验平台。
在实践教学的基础上利用各种教学资源拓展学生知识面和提高动手能力,对学生的学习及运用所学知识解决问题都有很重要的帮助,使学生的综合能力进一步提高。
(1)网络学习资源网络
学习资源的日益丰富给学生创造了随时学习和提供专业知识的平台,作为对实习教学内容的补充和完善,专题技术学习网站的建立对学生的学习有着很好的补充和促进作用。其可以弥补时间和空间上的学习距离,多方位多角度对相关知识点进行较全面的说明。机械制造工程训练学习资源可按照各加工工种制作成各种专题学习网站,用深入浅出、易于理解的表现形式对机械加工原理、工艺、操作进行说明。例如“数控铣床学习网站”,就按照教学大纲和实习内容的要求通过文字、图片和加工视频、编程举例及动画演示、虚拟操作、测试等模块给学生提供针对工程训练实训过程的学习内容,并将知识点作适当的延伸,应对不同学生的学习要求,以针对性强为出发点,对学生实习遇到的实际情况多角度地从工艺、操作和加工方面进行分析,使学生的学习涵盖了课前、课中和课后,其操作的准确性和对加工时问题的判断及处理能力将有很大的提高,加工和工艺的运用也更趋合理。因此,网络学习资源的使用将成为理论教学和实践教学的有益补充。
(2)实验室开放
高校实验室设备种类多,性能良好,教师有丰富的理论和实践经验,为学生的学习和自我提高,提供了非常好的技术支持。通过实验室开放,不少学生再次回到实验室对学习中的问题进行验证,机械零件的加工已不仅仅局限于以前简单的类型,复杂程度有了进一步的提高。实验室开放可以更高效地利用教学资源,也可以使学生将自己的设计创意进行实际检验,为他们提供了一个很好的技术试验平台。通过教师的指导,加工工艺的运用更趋合理,经过一段时间的机床操作和零件加工的经验积累,学生基本可以使用多种设备完成零件加工,加工技能有显著提升。
(3)考取专业资格等级证书
一、以赛促学,调动学生学习积极性,激励学生创新欲望
独立学院的学生整体素质与重点高校相比有较大的差距,与省属本科院校相比也有一定的差距。学生的学习兴趣不高,厌学情绪较大,部分学习较主动的学生也容易被大环境同化。在课堂教学过程中,学生总是处于被动状态,很难发挥主观能动性,学习兴趣提不起来。为了更好将大赛融入到学生的学习生活中,以赛促学,我们进行了如下举措:
(一)成立机械创新协会当今大学生对学习兴趣不浓厚,但对社团活动却情有独钟。在机械创新设计大赛组织实施过程中,学院利用学生心理作用于2008年成立了机械创新协会,吸引了一批对机械创新有兴趣的学生,在课余时间以科研兴趣小组为单位开展课外实践活动,包括创新课题讨论、校外实习基地参观、小产品制作、基本加工技能培训、学术报告等。实践活动中,教师以创新理念引导学生,为学生提供了足够的思维发展空间,放手让学生大胆尝试,充分培养学生的创新思维能力、自学能力和动手能力。学生通过课外实践活动,加强了团队合作意识,拓宽了机械创新基础知识面。
(二)建立专用实验室固定的实验场所是顺利开展课外实践活动的基本保障。江西理工大学应用科学学院在实验楼建立专门实验室供学生使用。此实验室由机械创新协会管理,配备专门指导教师和常用加工工具如老虎钳、扳手、电锯、小型钻床等,并与学院实训中心建立联系,利用实训中心现有设备进行机械零部件加工并完成创新小产品的制作。这样学生可以充分利用课余时间,有计划地开展实践活动,避免了受常规实践教学的干扰,提高了学生参与课外实践活动的自觉性和主动性。
(三)定期开展学术报告和专业讲座针对机械爱好者定期开设系列讲座如:机械设计与创新能力培养、机械制造技术现状与发展趋势、传感检测技术在机电产品中的应用、单片机技术应用现状与发展趋势等,涉及设计方法、先进制造技术、测试技术、控制理论等专业技术方面知识。通过启发式、讨论式等多种方式,调动学生的积极性,引导学生思考,激发学生的创造性思维。还有一类报告是由学生自己主持的,由已毕业返校的校友和参加过往届比赛的学生讲述自己的经验,并对学弟学妹提出期望和告诫。系列讲座和学术报告的开设,拓宽了学生的基础,扩大了学生的知识面,培养了学生的创新思维,激励了学生的创新欲望。
二、以赛促教,加强教师队伍建设
教师是培养学生的关键,优秀的指导教师不仅应有较高的理论水平,更需具备较强的动手能力和丰富的实践经验。江西理工大学应用科学学院是2001年组建的独立学院,师资队伍结构不太合理,年轻教师居多,这些教师大多是毕业后直接进入学校参加教学和管理工作,动手能力和实践经验都有欠缺。机械创新设计比赛周期很长,从项目创意、立项、方案设计、具体零部件设计、加工制作、试验调试到参赛答辩准备等工作,需要指导教师长时间关注指导项目,并对指导教师的综合能力提出较高的要求。针对以上问题,学院在教师培养和提高教师综合素质方面做了很多工作。
(一)加强教师培训江西理工大学历来重视对青年教师的培训工作,通过多种途径来提高教师的水平。针对机械创新设计大赛,安排《机械设计》《机械加工工艺》《机电传动控制》《液压传动》等课程教师参加了教育部高等教育司举办的高校教师网络培训,通过学习先进教学理念和教学技法,借鉴其他院校的教学经验来改变教学观念,提高教学水平。鉴于青年教师实践经验欠缺、动手能力较差等因素,每年利用寒暑假时间,联系实习单位,送教师到工厂和企业进行实地培训,专门针对加工工艺、数控加工等专业操作进行培训。另外,还与本地的多家机械加工企业建立校企合作,定期派教师到生产一线去进行实践,并在合作单位与工人师傅共同指导完成《机械加工工艺课程设计》等实践环节。
(二)丰富课堂教学内容,创新实验教学现如今大学教育还是以课堂教学为主的教育模式,因此课堂教学水平的高低反映了学校的建设水平。江西理工大学应用科学学院针对机械创新设计大赛,丰富《机械原理》《机械设计》等基础课程的教学内容[6-7]。利用校内实训基地、功能实验室和机械创新设计大赛,形成有较强工程背景的教学环境,使直观式教学、现场式教学方式的采用如鱼得水。在这样的教学环境下,通过一系列以机械产品为对象的实训项目,以及采用大量的源于生活、源于生产一线的案例,使教学内容注入更多的工程因素,达到基本知识、基本理论与工程实际紧密结合的目的。为了培养学生的创新设计能力,在课程建设中对实验室进行扩充,在原有传统机械零件模型和机构模型基础上,进行机构创新、轴系创新、机械系统创意组合和慧鱼创新设备的购进,在试验内容上,增加机构创意设计、组合式轴系结构设计、机械传动综合实验等。
(三)建立教师工人相结合指导模式鉴于教师、学生动手能力较差,参赛模型或实物制作过程比较困难这一问题,结合江西理工大学实际情况,制定了教师工人相结合的指导模式。学院的目标是培养应用型人才,因此在实习环境的投入上比较大。学院有完整的金工实习工厂,其中包含了机加工的全部工种:钳、车、焊、热处理和数控机床加工,并配备经验丰富的生产工人进行实习指导。利用学院现有优势,在参赛初期的选题和方案设计阶段由教师指导完成,在模型或样机的加工制作阶段,由教师和工人共同指导,学生具体操作完成零部件的加工和参赛样机的装配。
三、以赛促改,制定科学的教学计划
机械创新设计大赛每两年一次,不利于学校教学计划的安排,难以保证每届学生都有机会参加;比赛筹备时间太长,从题目的公布到参加地区预赛要一年多时间,容易与正常的课程教学相冲突;大赛没有纳入教学计划,作品的设计、制作场地易与教学相冲突;大赛对学生知识面要求很广,涉及的课程多,包括力学系列课程、机械设计基础系列课程、电工电子、计算机控制、程序设计系列课程、机械加工工艺等,学生在低年级没有掌握好大赛需要的一些基本知识和技能,为了完成比赛任务临时抱佛脚,却又耽误了新课程的学习,高年级学生又忙于考研和找工作没有充足的时间参加大赛。针对这一问题,杨叔子院士在《再论机械创新大赛很重要》的报告中已经提出“:这一大赛不是可有可无,建议纳入个性化教学计划,并从体制上加以保证。”鉴于此问题,江西理工大学应用科学学院进行了系列教学改革。
(一)优化课程体系针对机械创新设计大赛我们已完成省教改课题“培养高素质应用型机械专业人才的综合课程设计改革”(课题编号:JXJG-06-84-1)和校级教改课题“以创新设计大赛为切入点的《机械原理》教学改革”的研究工作。通过两课题的研究在原有教学计划基础上,针对机械创新设计大赛和综合课程设计改革[8],将机械专业09级教学计划中的机械原理课程设计、机械设计课程设计和专业课程设计分别改为机械创新设计(一)、(二)、(三),使之成为连续的实践教学环节,并在课题的设置上,增加创新专题,培养学生的创新意识。在课程设置上,增加了《机械创新设计》选修课程,开设互动式和讨论式教学环节,通过参与课堂教学提高学生学习兴趣、培养学生创新思维、掌握创新方法。在10级教学计划中增加了为期一周的《机械创新实训》实践环节,该实训是基于慧鱼创意组合模型和机构创新组合平台开展的,意在培养学生的创新意识和动手能力。
2构建相适应的教学体系
2.1教研活动从单一、被动转变为自主、合作和分享
教研研究往往以活动为中心,活动的质量和效益是教研工作的生命力之所在,也是教师必须始终关注的问题。以往的教研活动较为普遍的问题是:缺乏专题研究,满足于茶馆式的泛泛而谈;缺乏整体规划,基本是每门学科进行自己的教学研究,缺乏整个专业的群体意识。为此开展教研活动就注意以下几点问题。
1)力求教研与科研相结合,使教研活动课题化和系列化。教学研究重在“研究”两字,应确立教研与科研相结合的思路,在广泛开展调查研究的基础上,确立每一阶段研究的主题,针对学科研究中的重点、难点问题,力求通过专题研究加以突破,并围绕这些专题,开展一系列的教研活动加以深化,把小型的研讨活动与大规模的汇报、交流、推广活动结合起来。
2)构建资源共享的平台。教师职业的一个很大特点是单兵作战,而教师间的相互合作与学习是教师成长最直接的资源之一。教研活动就应该为教师间的合作、研讨搭桥铺路,所以教研活动就可以发挥教研组集体的力量,借助于现代教育技术,把一些优秀的案例放在公共的资源库中,教师随时可以浏览、调用,从而发挥资源共享的优势,让教师能主动、自觉地提升教学实践中合理的成分。
3)开展专题报告。学院每年对不同年级的学生举行专题报告,使学生掌握相关的农业机械化与自动化的最新知识,发展趋势等。使用学生对学科有一定的认识、兴趣,进一步加强学生的主动学习的意识。
2.2加强实践教学
根据农业机械化及其自动化专业的培养特点,以主干课程为重点,确定各门课程的教学范围和具体内容,合理设置相应的理论教学和实践教学环节,优化课程结构,整合实践教学资源。确定实践教学各环节的具体安排。实践教学体系是培养学生创新能力和综合实践能力的重要手段,是教学过程的重要环节和实现人才培养目标的重要保证。然而,实践环节并不是零散的教学单元集合,只有将课程实验、综合实验、毕业设计等各环节进行系统设计,构成与理论课程有机结合的实践教学体系,才能达到培养具有创新精神和实践能力的高级复合型人才的培养目标。
1)在课程设置中,理论学习时间占1/3,生产实践占2/3,理论实践交替进行,更好地培养学生的实用性。学生在校期间,需要完成课程实验、基本工程能力实习、基本专业设计能力实习等实践内容。结合课程学习需要完成的实验内容包括:物理实验、机械原理实验、电路测试实验、电子线路设计测试实验、微机原理实验、机械设计实验、汽车拖拉机测试实验、机电一体化实验、农业机械学实验等。基本工程能力的实习内容包括:金工实习、电工实习等。基本专业设计能力的实习内容包括:机械设计课程设计、机械制造工艺课程设计、专业方向课程设计等。
2)企业联合培养环节。在企业联合培养环节,学生需要完成专业实习、企业实习与专题设计、工程实践、学位论文等实践内容。所有内容以企业联合中的真实科研项目需求为背景,具有极强的实践性和指导性。通过在企业的不同部门(如售后服务部门、测试部门、研发部门等)分别安排一定的实习时间并定期轮换部门完成实习。专题课程设计题目来自于企业技改项目,学生完成项目设计与试制,并测试技术指标,撰写专题设计报告。
2.3教学评价
在农业机械专业“卓越工程师教育培养计划”中实行淘汰制培养,这就要求有恰当的培养效果评价体系。目前高校的评价体系中,形式过于单一,基本上采用闭卷笔试考试,注重应试指标,注重定量检测,忽视定性评价或分析,这种单一片面的评价体系限制了学生的思维能力和学习能动性的发挥,制约了学生的创新意识和创造能力的培养,这种培养模式对拔尖创新人才尤为不利。因此必须根据“因材施教”的原则,建立灵活的、综合的评价方式,以保证学生有更宽松的自我发展空间。
1)课程考核成绩实行百分制,由平时考核成绩和课终考核成绩两部分组成。应提高平时考核成绩所占的比重,如核心骨干课程的平时考核成绩可占60%以上。
2)理论课程平时考核成绩由课程习题、课程论文、课程心得、课程讨论、读书报告、课外实践等综合考核成绩组成,课带实验课程的平时考核成绩还包括每次实验的成绩;单列实验课的平时成绩由每一次实验的考核成绩组成。
3)理论课程的课终考核包括闭卷、开卷、抽题答辩、案例分析、上机考核、口试、课程报告、课程论文等形式;单列实验课程的课终考核包括闭卷考核、实验设计、实验操作、实验报告、课程论文等形式。原则上,课终考核的理论部分以闭卷笔试或上机考核为主。
4)教学实习考核成绩由实习周记、实习报告、实结、实习态度、任务完成情况、实习单位鉴定等方面的综合考核成绩组成。
3提高学生综合实践能力
3.1综合实践可以培养学生的创新能力
随着网络的快速发展,学生可以通过网络获得各种信息,当对其有用的信息转换为知识的时候,教师的作用就是教会学生获取、加工、运用知识的能力,特别是创新能力。而综合实践活动是培养学生创新能力有效途径,合理开发和综合利用各种课程资源,优化综合实践活动的设计。综合实践活动是教师针对学生的综合实践活动的指导,调动学生的创造性的想象力,鼓励学生以灵活多样的、独特的活动方式进行探究活动;综合实践活动既没有规定的教材,也没有规定活动场所。因此,综合实践活动的实施具有很大的灵活性,能给学生提供一定的创造空间。例如第六届全国大学生机械创新设计大赛(2014年)的主题为“幻梦课堂”;内容为“教室用设备和教具的设计与制作”;整个比赛的题目贴近生活,都是同学们上课时要用到的工具。所以我们在组织学生参加比赛时,要求学生对日常课堂进行观察,同时对未来课堂的教学环境和状态进行想象,设计出使教学课堂更加丰富和实用的机械装置。实践性是综合实践活动最突出的特点;因为全国大学生机械创新设计大赛要求提供完整的设计说明书和主要设计图纸以及作品的实物样机或放缩的实物样机;这要求学生需要把平时学习到的机械制图、机械原理、机械设计及制造工艺等多门课程知识进行理解,运用,最后转换为实际加工的实物。整个过程强调学生通过观察、调查、选题、学习、制作、反思等一系列的活动,得到体验,使学生在现实生活和社会实践的基础上开发出课题,学生通过亲身的实践探求出问题的结论。
3.2以学生综合实践活动为平台,提高学生的创新能力和综合素质
学生科技创新活必须有相应的场地、设备等物质条件,也需要一定的资金支持。否则,学生科技创新就是无源之水、无本之木。而我校每年开展“科研兴趣小组”和“创新实训项目”两项活动。通过学生的组队,基于自身兴趣,选择和研究问题进行调研,完成申报书,学校组织相关专家教师的答辩,选择具有创新性和实际性的项目,在实践经验丰富的教师和教学辅助人员指导下,给予一定的资金支持。学生在项目完成科研任务的过程中,撰写论文,申请专利等,使学生具备扎实的理论基础和专业技能。同时通过这一系列的综合实践活动使学生获得了自信心。
机械工程训练实践教学效果分析
通过几年来的机械工程训练实践教学模式的实践,金工实习教学方法的改革,将原来的“学习工艺知识,提高动手能力,转变思想作风”教学理念进行了加到转变,其转变为:第一,由被动单一的实习方式转变为学生主动、自拟制件的实习方式;第二,由以培养动手操作能力为主要目的转变为以工程设计能力和创新能力、工程实践能力为主要目的;第三,由思想作风转变转变为综合素质的培养。在几年机械工程训练实践教学模式实践之后,通过对学生的问卷调查(见表1)发现,学生们对实习内容、安排和效果的满意度都非常高。因此,机械工程训练实践教学模式的实施能有效扩充和保留实训规模,增加了实习工种,能极大地满足低年级学生实际动手训练。同时,工程训练实践教学模式能有效促进学生的课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计的进行,帮助学生们顺利毕业,参加社会工作。工程训练实践模式制订了管理制度,以接待学生的教学实践活动。现在,每年都有大批学生利用中心的教学资源解决后续课程和设计中所遇到的工程实际问题,并取得很好的教学效果。机械设计工程训练实践教学模式的实践,其效果明显。学生们大多感觉自己收获颇丰,都认为实践教学是其上大学以来印象最深、收获最大的环节,通过此环节,学生们的知识面得以拓展,创新意识得以加强。许多大学生都主动要求到实验室参加工作,踊跃报名参加大学生研究训练项目和设计大奖赛等课外科技活动。机械设计工程训练实践教学模式的实践有效促进了学生从科目分科学习向工程实际综合、从知识积累向能力生成转化,加强了综合实践能力的培养。
二、确立“以学生为中心”教学理念
坚持“以学生为中心”,以学生为本,以工程实践应用及创新培养为核心,具有设计制造、焊接结构控制与设计知识,能力和素质协调发展。坚持基本知识、实践动手、能力创新相互促进的实践教学观念,统筹协调模具设计制造、焊接设计工艺实践教学与理论教学,构筑适应学生个性化发展的实践教学体系,通过分阶段(根据不同年级实践教学内容不同)、多层次(根据不同学生能力水平划分基础性、综合性、设计性、创新性实践教学任务)、个性化(根据学生个人兴趣爱好着重培养)的实践教学发展阶段培养学生工程实践能力及创新精神[4-6]。在理论及实践教学过程中,采用问卷、现场询问、无记名寻求问题、教师间相互听课、批评与自我批评、内部教学交流会以及学院间教研讨论等方式,逐步完善教学方法、教学手段、教学内容,以学生自身为中心,以自愿学习为前提,以个人兴趣为动力。树立健康个性发展、因材施教的教育理念,杜绝以教师为中心授课方式。培养学生勇于开拓和创新,加强实践能力培养,以达到材料成型及控制工程专业应用创新型人才培养目标。
三、建设创新型“双师”教学队伍人才培养
建立人才引进和培训提高机制。吸收优秀人才加入材料成型专业教学团队,选派优秀教师到国内外重点大学进行培训交流以及深造,并形成常规机制[7]。鼓励年轻教师到企业一线挂职锻炼,将企业生产中存在的问题带回学校进行技术攻关。“双师”队伍不仅仅体现在教师所具有的职业证书上,而是通过与企业、重点高校的交流、学习来强化自身动手能力、创新能力。同时,强化教师科研工作,以科研提升教师综合素质。专业教师在高铬铸铁应用研究、非晶合金及其复合材料研究、轻金属制备与力学性能研究、材料腐蚀与防护处理方面研究及焊接工艺与性能研究等5个方向具有较强的科研能力,近年来50余篇,申请科研项目10余项,培养本科生100余人次,对提高专业办学质量,培养专业学生应用创新能力起到极大的促进作用。全面推行“导师制”。实行“导师制”,可以使新生入学后尽快熟悉和适应大学学习生活,了解学校情况,了解本专业研究领域和发展动态,培养专业兴趣;可以随时解答高年级学生在学习中遇到的各种疑难问题,增长见识。鼓励专业教师自觉投入大学生创新教育,促进师生之间课外互动,让更多学生有机会参与科研活动。这种导师指导下的科研活动,在导师与学生之间搭接无障碍通道,学生通过参与导师科研项目构思、设计与实施,不仅提高了综合运用知识能力和初步科研能力,也在学术、科技活动实践中提高素质,获得创新技能。
大学生科技创新活动是指大学生群体在国家相关机构和学校的组织和领导下,通过教师的指导,学生利用课余时间开展的学术科技创新活动。科技创新活动的主要形式有两类:一类是思想创新,如大学生职业规划、暑期“三下乡”社会实践活动、科技协会兴趣小组活动等。另一类是实物、成果创新,比如机械创新设计大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、三维数字建模大赛、职业技能大赛、开放性实验室的科研活动等。大学生科技创新活动是推动教学改革、提高学生综合素质、培养学生实践动手能力和创新精神的有效途径,同时也是反映学生培养质量的重要依据。目前,尽管大学生科技创新活动取得了相当可喜的成绩,并且受到了社会的高度关注,但仍然在实际运行中存在着许多问题。主要表现在:创新活动的形式多样,但缺乏完善的制度建设;缺乏合理的激励机制,老师和学生的积极性不能充分调动;学校对工程实践的投入不足,工程型师资力量和教学硬件设施不全;科技创新的成果流于形式的多,转化率较低。要解决这些问题,需要更新创新的教育观念和教育理念,加大高等工程教育改革的力度,在改革发展中解决问题。
大学生科技创新活动与大学生工程素质培养的内在联系
1.科技创新活动是大学生知识转化为能力的重要平台
通过大学生参加科技创新活动,首先,能够促进对所学知识的理解和深化;同时,学生将所学知识转化为工程实践,增强了实践能力,进而缩短了课堂教学与工程实际的距离。大学生科技创新活动作为学生课堂知识转化为工程实践能力的平台,真正体现了工程教育活动的内在规律和最终目的。
2.大学生科技创新活动是工程知识的继承发展
课外科技创新活动为大学生创新能力全方位的提高提供了舞台。如:参加机械创新设计大赛首先要认真选题,通过文献检索、市场调研等确定自己的竞赛题目,然后设计方案,进行上机演练、调试、修改完善、产品制作,在这些实践过程中大大提高了学生的工程设计能力和实际动手能力;在完成产品期间,要和老师、同学、公司、专家以及实验室的工作人员等打交道,学生通过与他人交谈、交往、联系,学习了待人接物的道理,锻炼了个人处理好社会关系和人际关系的能力,同时也提高自己的语言表达能力、团体合作能力和指挥协调管理能力。
架构基于大学生工程素质培养的大学生科技创新活动
1.积极营造创新气氛和氛围,激发大学生的创新积极性是前提
营造创新氛围是办好大学生科技创新活动的前提。首先,要在舆论上大力宣传大学生科技创新活动的目的和意义,要通过学校的校报、学校校园网、广播、黑板报、科技讲座等多种形式来宣传大学生课外科技创新活动。其次,要鼓励教师在课堂上、课外活动中都要向学生开展创新教育,要改变传统的教学模式,采取启发式教学、讨论式教学、案例式教学等,课外作业的布置要有针对性,有思考、有综合,也有创新;考试形式应该多样化,可以多出综合性开放式的题目,让学生有自由发挥创造的空间;对于有科研项目的教师要在科研活动中吸收学生,参与到课题的各个环节中。学校要鼓励学生积极参与多种形式的科技创新活动。
2.创新机制,完善大学生创新能力培养的相关制度制度是保障
完善相关制度是做好大学生创新能力培养的保障。要进一步明确组织实施、条件保障单位和部门的职责,成立学校层面的大学生科技创新工作领导小组,协调教务处、学工部、团委、实验中心以及相关学院之间的相互配合,调动各方面的积极因素,形成合力。出台相关政策,制订一系列规章制度,从指导教师的配备和相关待遇、经费、工作场地及实验仪器设备等方面要大力支持。对于指导学生参加各类创新活动的老师,要建立和完善在成果认定、职称评定、评优评选、出外学习培训等方面的激励政策。对于学生,则从课外学分的认定、优秀毕业生推荐等方面制订奖励制度,从而为大学生科技创新活动提供有力支撑。
3.整合各类资源,构建科学的实践教学体系是基础
学校要调动各方面的积极性,整合各类教学科研资源,提高实验设备的使用频率。特别是由二级学院分管的具有共享性质的大型加工设备、分析测试仪器,应该由学校统一管理。资源共享;配置充足的专项经费,加大对一些创新实验室或者实习基地的支持力度;卓有成效地加强校内外实习实训基地建设,特别是和专业比较密切相关的企业要舍得花精力和一些费用与企业建立长期稳固的产学研合作关系;以学科专业为单位,构建合理的实践教学体系,从专业课程的设置论证到实施要严谨求实,每门课程应该培养学生的什么素质、培养哪种技能必须明确,能够体现育人特色;在毕业设计(论文)方面,题目的形式可以多样化,鼓励学生结合实习企业情况自选题目,指导教师把关等。
4.分阶段实施大学生科技创新活动是重点
大学生科技创新活动要持续开展必须要根据学生的知识结构分阶段进行。大致可以分为初级阶段、中级阶段、较高级阶段和高级阶段。(1)初级阶段。初级阶段属于启蒙认识阶段,适合于大一新生。刚入学的新生处于基础学科学习时期,参加大学生科技创新活动的基本理论知识和技能还是比较缺乏,但大一的学生有热情,精力旺盛。学校要下力气,做好前期工作,营造创新人才培养的良好氛围。积极鼓励学生参加学术报告会、科技创新等活动来培养、激发大学生的学习热情与创新兴趣。九江学院的“濂溪讲坛”从2006年至今已举办了101期,从开办至今邀请了国内著名学者、外交官、社会知名人士来校讲学,在弘扬九江的优秀传统文化、开拓师生的学术和文化视野、启迪人生智慧等方面发挥了重要作用,成为学校一个重要的文化品牌。(2)中级阶段。中级阶段属于认知阶段,通过结合大二专业基础课程实践,从学生开设的实验实践课程入手,经常举办一些专业化、体现学校特色的、与学科设置相匹配的各类学科及技能竞赛,培养学生的创新能力和思维。九江学院每年都举办全国3D大赛选拔赛、三维数字设计大赛和信息技术水平大赛、钳工技能大赛等技能竞赛,通过比综合素质,加强课题理论与工程实践的相结合,培养大学生自主学习专业知识的能力,提高学生分析解决问题和实践动手操作的能力,培养大学生的创新意识、团队合作精神,进一步强化大学生的创新思维。(3)较高级阶段。较高级阶段属于实践阶段,由学生个人或创新团队在导师的指导下自主选题设计、独立组织实施并进行信息分析处理和撰写总结报告等工作,培养学生提出问题、分析和解决问题的能力。学科竞赛作为发现人才、选拔人才、促进学生成才的有效手段和途径,在高校人才培养、提高学生的实践能力、创新能力中发挥着不可或缺的作用。[7]由于九江学院积极参加江西省教育厅以及全国的学科竞赛选拔赛,学校在师资力量、经费上给予大力支持,按照新制定的教学成果奖励办法,对于指导学生获奖的教师,根据获奖等级进行成果奖励,以此来激发师生的工作热情,培养学生分析解决问题的能力。(4)高级阶段。高级阶段属于实践提高阶段。经过前三个阶段的创新意识培养和熏陶,创新意识逐步成型。本科毕业设计(论文)作为大学生在校期间的最后一个实践活动,是每一位学生必须参与的一项实践教学活动。九江学院鼓励学生根据自己的研究兴趣和个人的职业规划及发展要求选择毕业设计题目。从2010级开始,学校开展了课外学风的选修工作,要求本专科学生在完成必修学分后还应完成一定数量的课外学分,课外学分形式多样,有毕业综合技能测试、开放性实验、参与课题研究、等等;另外,学校在申报成功江西省卓越人才培养计划专业的基础上,以此为依托,认认真真地选拔学生进入企业,进行为期一年的准工程师培养,在企业聘请高级工程师以上的人员担任指导教师。每位指导教师最多指导2名学生,学生的毕业设计和大四的课程全部在企业完成。以工人的要求进行管理,以工程师的目标进行培养,力争使参加卓越工程师计划的学生一毕业就能够顺利进入岗位。
5.培养“双师型”师资队伍是关键
具备教师和工程师素质的高水平师资队伍构建是提高工程人才培养质量的关键因素之一。应用型工程类人才是面向工程实际的实用型人才,要求培养的过程必须注重实践环节,这就要求老师不仅要具备扎实的专业理论基础,同时要拥有丰富的工程实践经验。九江学院机械与材料工程学院以校企合作、工学交替作为“双师型”教师队伍建设的重要切入点,[8]通过将教师下企业锻炼与企业骨干技术人员聘用相结合、内部培养与外部引进相结合,多渠道、多形式推动“双师型”师资队伍建设,建立一支专兼结合、结构合理、素质高的教师队伍。近年来,先后聘请中铁集团大桥七处、昌河集团、6354所等企事业单位的高工作为我院的兼职教师,同时利用寒暑假选派部分教师分别进入企业学习、锻炼。学院采取了相关考核和激励措施,使教师到企业锻炼制度化、常态化,这种“双师型”队伍在学生理论知识的储备和工程实践能力的培养方面起到了源头引导作用。