基于自主学习创新能力培养的工程实践平台构建探究

摘要：通过研究北京信息科技大学工科类专业大学生自主学习能力及实践能力方面的培养现状及其问题，结合机电实习中心的工程实训场地、硬件设施、师资队伍，为学生搭建了一个可以与自主实践内容申报、自主设计与加工实践、专家教授及实践教师辅导的开放性科技创新实践平台。吸引更多学生参加到科技创新实践活动中，使学生有更多的机会、更高的热情、更好的项目、完善的软硬件设施及场地进行科技创新活动，从而提高工科大学生的自主学习能力、知识应用能力、科技创新能力、实践动手能力以及工作就业能力。

关键词：实践教学改革；开放性实验；自主学习

作者简介：王倪珂（1985-），女，河南洛阳人，北京信息科技大学机电实习中心，助理实验师；孟玲霞（1980-），女，山西永济人，北京信息科技大学机电实习中心，实验师。（北京 100192）

基金项目：本文系北京信息科技大学课程建设项目的研究成果。

中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0174-02

高等工程教育的使命和责任就是培养并造就一大批具有竞争性、高素质、高质量的工程技术人才。随着劳动力市场人才竞争程度的不断提高，企业和用人单位对应聘者的学习能力、实践能力和创新能力提出了越来越高的要求。目前，我国工科大学生的专业基本知识和基本理论相对扎实，但创新实践能力和自主学习能力明显不足，这与我国长期以来的教育模式有关，学生没有好的实践平台参加创新活动来进行自主设计型的实践，导致学生实践动手能力普遍欠缺。另外，教师参与指导较少、相关制度和政策不够完善，也影响了学生创新实践能力和自主学习能力的培养。如何改善就业需求与人才培养的不对称性，提高大学生的自主学习能力、理论知识应用能力、实践动手能力，从而提升大学生就业能力已经成为目前中国高等工程教育中亟待解决的问题之一。[1，2]

一、实践平台现况

近几年来，北京信息科技大学实习中心为了应对严重的就业形势和各种竞争的挑战，解决大学生自主学习能力较差以及只重理论不重实践的培养现状，针对工科类专业的大学生，开展了一系列开放性试验等实践教学项目，如设计“S”轨迹无碳环保小车、设计制造典型运动机构、三维模型造型加工等，并且组织学生参加机械设计创新大赛、数控大赛、“挑战杯”全国大学生科技等竞赛，旨在发挥学生的主观能动性，培养其动手实践能力。每个实践项目的完成一般需要一年的时间，在这段时间中，可以充分养成学生自觉主动学习所需知识的习惯，以及对已经学到的知识进行再理解、巩固的过程。同时，中心引进了大批先进的数控设备及大量的工装夹具、量具、工具等，为实践教学活动提供了有力的硬件保障。另外，中心还组织了一批经验丰富、技能过硬的中青年教师对这些实践教学项目进行专业指导。

实习中心开放性实验教学经过几年发展与完善，目前已经取得了一些初步的成果：完成了几种典型机构的设计加工作品；连续三年组织学生参加了机械设计大赛，分别取得了一、二等奖多项；成功举办了校内首届数控大赛，进而提高了学生的自主学习能力、理论知识应用能力，增强了动手实践能力和创新能力。部分作品如图1所示。

然而要构建实践平台，充分提高学生的自主学习能力和创新实践能力，目前所做的工作还远远不够，今后主要需要从以下几个方面着手，进一步提高实践平台的完整性。[3]第一，建立实践项目课题库，提高项目双向选择的灵活性，学生也可以在给定的大范围内自主选择自己感兴趣的课题来做。第二，建立一支凝聚力强、立志创新、梯队化的高素质实验教师队伍。第三，完善各类数控设备及配备相应的工装夹具、刀具、量具、工具等，规范设备设施的使用制度，保障学生实践安全。第四，进行科学有效的管理，进一步激发学生的自觉能动性、积极性、创新意识、自我管理能力，锻炼学生实践能力的落实点等，从而取得更好的实践效果。[4]

二、工程实践平台建设具体措施

要完善工程实践平台的建设，需要从以下四个方面开展工作，理想的工程实践平台结构如图2所示。

1.调研制定项目库

实践项目库的题目选择是提高学生参与率、取得成效的关键因素。通过研读文献资料，并且选择具有一定代表性的大学和企业进行实地、问卷调研，了解北京信息科技大学以及北京市大学生在科技创新竞赛、开放实验等活动的参加情况，对当前北京信息科技大学及北京市大学生实践能力培养现状进行考察分析。分析总结实践能力培养过程中存在的问题，如灵活性不够、宣传力度不强、课题选择面不广等；深入社会了解企业单位对工科大学生实践能力的理解和要求以及对工科大学生实践能力现状的评价；以工作在工程教学第一线的教师和致力于高等工程教育改革的专家为访谈对象，掌握工科大学生实践能力培养的第一手资料，综合分析北京信息科技大学工科大学生实践能力培养过程中存在的问题。结合调研的结果，针对工科大学生自主学习创新能力、实践能力的培养，研究实践项目的开设，探索项目开设方法及内容，为学生提供丰富的、具有科技创新、学生感兴趣的、与企业实践接轨的实践项目库。

科技创新实践项目库不仅要拟定详细的课题方向及内容，同时力求在课题的大范围限定下，还有一些可供同学们选择的设计方向，避免设计研究内容千人一面。为了吸引更多学生参加科技创新、开放实验等项目，首先，要对开设内容进行研究，题目要有较强的可选性，学生可以根据自己的专业方向和科研兴趣自由选择；其次，要鼓励教师将自己的科研项目及成果引入到实验教学中，特别是指导教师要结合自己的经验总结出与全国大学生机械创新设计竞赛、“挑战杯”全国大学生科技竞赛等活动密切相关的题目；再次，结合国内主流竞赛情况，以及本科生专业课学习进度，组织开展校内科技创新比赛，进而可以选择优秀的学生参加国家与北京市的各种科技创新竞赛；最后，启发引导学生结合自己的兴趣爱好，观察生活中常见的各种设备、工具、生活用品、企业中新型产品、环保用品、教学设备、康健装置等，并在此基础上进行结构设计、改进、创新等，以吸引更多的学生参加到实践中来。

2.构建师资队伍

科技创新、开放实验等实践项目的实施，需要一支理论知识及实践经验丰富、操作技能过硬、具有创新意识及能力的高素质教师队伍，这对于教师也是一种新的挑战。教师队伍由三个梯队构成：专家教授、实验师和高级技师。

专家教授负责理论研究和指导，为实践项目提供研究方向和理论依据；实验师必须有扎实的基础知识和实践技能来指导学生操作，并在指导学生的过程中不断充实、提高自己，增强自己的应变能力和解决新课题能力；高级技师主要完成审核图纸、辅助指导加工装配等工作，需要有多年的实践加工经验。三个梯队分工明确、相互配合、相互监督，共同对实践项目进行把关和指导，保证实践项目的顺利进行。

随着科技创新、开放实验等项目实施，不断完善教师队伍的分工与合作，为学生提供了科学有效的服务。因此，构建梯队分工明确、理论与实践经验丰富、善于创新的教师队伍，可以为学生提供专业的指导服务，更能为实践平台提供强有力的精神基础。[5，6]

3.配套硬件平台

为了保障实践教学活动的顺利进行，实习中心引进了大批先进的数控设备，如数控车床、数控铣床、卧式及立式加工中心、数控线切割机床、五轴加工中心等，并计划继续购置若干台数控线切割机床及加工中心；同时还购置了大量的辅助类工具，数控机床配套的工装夹具、量具、各种数控刀具等，为实践教学活动提供了有力的硬件保障。今后还需要不断完善设备的操作辅导及管理方法，完善工具的使用及管理，为学生的实践活动提供更好的硬件保障；更要进一步完善设备设施的使用规章制度，保障学生在安全规范的工作环境中完成实践项目环节。

4.完善管理机制

（1）建立高效的管理机制。无规矩不成方圆，完善制度的建立便是成功的开端。在实践教学过程中，一定要结合校本情、结合北京信息科技大学学生整体素质及知识掌握水平，因地制宜，制定相应的教学及管理措施，并在开放实验的整个教学指导过程中，将相关措施融入进去，并且根据实际情况不断完善，形成一套完备的管理机制。

通过总结目前开放实验过程中已经取得的成就和还存在的问题，探索出一套科学有效的管理措施及制度，从而引导学生制定了项目实施计划。由指导教师根据项目内容及特点，编写实验指导书、实验指导安排等，在关键节点上对学生进行教学辅导、引导，完善项目实施过程文档，督促学生按计划一步步完成项目内容，提高项目实施的效率及科学性。[7，8]

（2）建立相应的奖励机制。适当的奖励机制可以更好地提高学生进行实践项目的积极主动性。可以通过以下几项措施适当进行奖励：与学校学分制度结合，加大实践环节学分的认定力度；对实践活动成果进行展示，不定期的举办学生开放实验成果展示和技术交流，由同学自己现身说法，宣讲自己的收获；以学期为单位，对同学所完成的开放实验成果进行评比，颁发证书和奖励，从而对学生的实践成果进行肯定，吸引更多的学生参加到实践创新活动中来。

（3）建立合理的评估机制。实践项目环节完成后，如何评估学生是否真正提高了实践能力和自主创新能力，是实验指导者最关心的问题。创建一个相对合理、相对公平的评估体系，不仅可以正确检验学生能力的提高程度，更为指导教师今后的教学改进提供了重要的参考依据。一套科学有效的考评机制和奖励机制，更能保障和促进学生实践能力的提高，增强学生在自身发展方面的自主性、能动性。通过建立科学、合理、公平的评估方法，来评估学生通过实践项目是否真正提高了自主学习能力、实践能力和自主创新能力，对大学生实践的整个过程进行正确的评估检验认定，对学生进行激励，为学生参加其他活动以及就业提供参考，更促进了指导教师今后的实践教学不断改进。

三、建立工程实践平台的意义

1.增加竞赛参与度

开放性实验的选题需紧密切合国家热门竞赛题目要求，按照比赛的标准拟定实验的具体内容，为后续同学们完善作品、参加比赛奠定了有力的基础。

2.贴近企业需求，提升就业能力，缩短学生在就业阶段的适应期

通过开放实验的全程训练，学生有足够的时间参加实践，使学生的动手能力大大提高，形成了良好的思维习惯和科技创新能力，在今后走上工作岗位必能更加适应社会的挑战。在本科四年的专业理论课学习过程中，这是一次难得的实践机会，同学们可以发现自己的能力与今后就业时企业的需求还有哪些差距，以便迎头赶上。

3.完成将所学专业课内容有机结合并再学习的过程

本科教学过程中各个科目的内容分开教授，考核方式又过于独立，同学们无法学习到整体工程性思维方式。而通过开放实验，将工科专业所学的主要专业课程，如“机械设计”、“机械制造”、“二维绘图”、“三维建模”、“数控技术”、“精度测量”、“刀具夹具”等课程，全部有机结合起来，同学们通过自主设计方案、自主完成模型加工以及装配调试全过程，既锻炼了自身的动手实践能力，又能够更加深刻地理解所学知识的相关性和重要性，锻炼作为工程设计人员的大工程思维意识过程。

4.提升自主学习能力

开放实验中，指导教师只是拟定大概方向，具体的设计方案细节、设计进度安排、加工方式、安装调试过程全部由同学们自主进行，并由教师指导、辅助完成，不仅能够大大提高同学们的实践技能，更能够让同学们体验到根据自己的实验进度安排，去学习所需知识的全过程。同学们遇到各种各样的难题时，会自己广泛查阅资料，阅读相关书籍，逐步解决相应的问题，一步一步将整个实验进行下去，这种自主学习能力的锻炼，是当前本科教育最缺乏的能力之一。完成课题的过程中充分发挥了学生的主观创新意识，兴趣是最好的老师，从而使同学们更愿意自主学习。

5.增强团队协作能力

通过开放性实验，让同学们可以学会如何安排一个工程的进度，提升自己作为工程指导者的主人公意识，同时也锻炼了小组成员之间互相沟通协作、取长补短、各自发挥自己优势的团队协作能力，这些能力在今后的职业生涯中，都是不可或缺的宝贵经验。

6.提高实践动手能力

纸上得来终觉浅，绝知此事须躬行。同学们从书本上学到了专业知识，即使学习再好的同学，要动手实践时也会一筹莫展。作为理工科类的学生，以后工作中对实践能力的要求自然也较高，通过开放实验完成设计、加工、安装、调试整个过程，不仅强化了所学的书本知识，更能锻炼同学们的实践动手能力，为同学们成为社会主义现代化建设者和接班人奠定了深厚的实践基础。

参考文献：

[1]刘璐.开放实验教学对大学生创新能力提高的研究[J].黑龙江科技信息，2012，（32）：244.

[2]周彤.大学生自主学习能力及其培养研究[J].科技资讯，2011，（26）：181-182.

[3]刘国荣.工程应用型本科全开放实验教学探析[J].中国高等教育，2009，（18）：57-58.

[4]洪涛.创新开放实验项目管理方法研究[J].高等工程教育研究，2009，（3）：141-144.

[5]赵文敏.开放实验教学模式的研究与探讨[J].实验室研究与探索，2006，（9）：1116-1119.

[6]褚晓锐.基于工科学生科技创新能力培养的开放实验教学平台的构建[J].实验技术与管理，2011，（10）：15-18.

[7]张彩红.开放实验室创新发展模式初探[J].实验室研究与探索，2012，（10）：168-170.

[8]王月海.我院加强开放实验建设的几点措施[A].第六届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集[C].2009.