工程实践教学模式探索与实践

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一、现阶段工程实践教学中存在的问题

1.教学资源与学生人数不匹配。我国高等教育的人口基数是非常庞大的，尤其体现在理工科专业。在工科专业进行工程实践教学是一个艰难的过程，要面临师资不够，实验室场地限制，授课课时短等问题。工程实践教学过程中一般是一个老师带着上百学生在实验室教学，这个过程中要求每一个学生都能掌握具体的实践技能和工程方法是很难实现的。2.实践教学中包含大量的理论教学。当前的工程实践教学一般都是教师先讲述大量的理论知识，然后在理论知识的基础上在依次引出实践教学内容，接着教师演示实践教学步骤，最后在让学生进行操作实践。这样的一个教学模式，学生一开始就被大量的理论知识灌的晕头转向，很难把注意力集中在后面的动手实践中，而且最后的动手实践时间被理论教学严重挤压，学生马马虎虎操作几下就到下课时间。3.工程实践教学内容过于陈旧。高校的工程实践教学内容大量局限于落后的技术领域，与社会主流的生产高新技术脱离。以电子信息工程为例，如今开设的仪器类实验项目仍使用古老的AT89C51芯片为基础进行开发，而市场主流的单片机已是STM8系列、MSP430系列、C8051F系列，芯片资源和功能已不在同一个级别上。4.工程实践教学缺乏创新性。工程实践教学里面开设的实验大都是验证性实验，教学中都是老师在设备上进行演示之后学生按照样式操作，只要依葫芦画瓢就能得出实验结果。这样的实践教学方法，学生就是机械的操作工，缺乏独立性和创新性，导致学生无法学到实际的操作技能和发现问题、解决问题的方法，也更别说实际的工程设计和创新能力[1]。

二、实践教学模式的改革与实践

1.分组式教学。分组式教学方法在国外很流行，通过团队旨在培养学生协调合作能力，在团队里面每一个成员都能够根据自己特长来完成特定的任务，充分发挥自身优势。通过分组的形式很好的化解了人数多这个问题，外教的教学对象是团队而不是个人。外教将77人分成26组，每组3个人，在团队里面并不要求每个人都能完成所有任务，而是一个合理的分工合作形式，组员根据自身的特长能力来选择特定的任务。2.分阶段式教学。外教首先将教学分两个阶段，第一阶段为所有组完成一个相同功能的机器人，第二阶段为组员发挥自己想象和创新思维设计一个个性化的相扑机器人，然后组与组之间进行比赛。每个阶段的教学又划分成5天的教学，每天的教学又划分成理论教学和实践教学[2]，在两个教学里面又划分成多个任务，将每天的任务写在黑板上。这样有针对性和目的性的教学将任务各个击破将大大提高教学的效率，同时学生实现每一个任务都将获得学习的信心和乐趣。3.编写学习日志。在每天的教学任务完成之后，学生还需要写一篇当天的学习日志，日志的内容主要包含了当天的学习内容、团队完成的内容以及个人在团队里面做了哪些事情。这样的日志实质上是对学习的总结和反思，只有通过不断地总结经验才能熟练的掌握知识与技能。学习日志杜绝了学生一下课就把书本抛到脑后，很好的解决了“一学就忘”这个矛盾。4.强化独立实践能力。培养学生的独立实践能力是工程实践教学的主要任务。外教在教学过程中侧重工程方法的教学，强调每一个团队要自己独立完成当天的任务，不允许抄袭其他队伍的成果。在一天的教学中，外教会告诉学生今天要完成什么任务，完成这个任务需要使用什么样的技术原理，这个原理在实际电路中是怎么运用的，如何去制作一个电路，剩下的教学内容就是团队独立动手去完成任务。在团队出现技术问题时，外教不会立马帮学生去调试和解决故障，而是给学生分析原理，从原理上去分析出现问题的原因，最后还是需要学生自己独立去解决问题。5.强调创新能力。创新能力是工程实践过程中学生最难突破的一项能力，也是衡量工程实践是否有价值的试金石。外教在实践过程中，会安排学生完成基本任务和拓展创新任务，并会让学生掌握拓展任务所需的技术原理。为了锻炼学生的创新能力，外教强调每组设计的相扑机器人必须有创新性，创新点可以体现在相扑机器人的外观结构、移动能力、语音特性、特殊用途等方面。外教强调的学生创新并不是漫无目的去创新，而是根据具体的设计需要和实际的应用价值进行创新。6.成果共享。外教在完成所有任务之后组织所有学生进行讨论，讨论并没有固定的形式，主要以每个组介绍本组设计的相扑机器人的创新点为主线。学生在这个讨论过程中能够吸收各组技术优势，集各家之所长。学生的设计成果共享即开拓了学生视野，激发了学生创新思维，又让学生了解到一个设计任务有无数种方法，每种方法都有各自的优势，在工程实践中学会结合实际情况选择技术方法。

三、教学效果

1.开放式的创新思维。通过外教指导的整个实践教学过程，外教利用开放式的教学技能锻炼了学生开放式的创新思维，学生不仅完成基本的相扑机器人，还设计了具有创新性的相扑机器人。在整个工程实践中，学生学会使用开放式的思考方式去解决问题，用开放式的创新思维去指导设计和实践。2.指导后续课程学习方法。本次实践教学的学生还处于大二第一个学期，他们掌握的基本知识只有模拟电路、数字电路以及部分单片机知识，外教通过理论与实践结合、边学边做的方式让学生完成了相扑机器人的设计。相扑机器人涉及到的知识有传感检测、电机驱动控制、信号采集与处理等，这些都是学生还没有开设的课程，通过此次工程实践，学生具体的了解到这些后续课程的实际应用价值，学习时应该采用理论指导实践、实践巩固理论的方法。通过讨论，大部分学生都了解单片机的应用、超声波检测原理、红外检测原理、电机驱动原理等后续课程的相关知识。3.独立的思考、解决问题能力。在本次实践教学中，学生遇到问题时，外教都是只给学生分析原理而不是手把手的帮学生处理问题，这种教学手段和目前学生一有问题老师就手把手解决学生一边看的方式有着本质的区别。通过外教的指导性教学手段，学生逐步掌握了找到问题、分析问题、解决问题、总结问题[3]的一套方法，摆脱了一有问题就举手请教老师的模式。

四、结论

东华理工大学根据学校在工程实践教学过程中存在的问题，通过引入国外先进的教学理念和教学手段来改革学校工程实践教学模式。学校引入爱尔兰两位外教对学校2014级电子信息工程专业学生进行工程实践教学，两位外教以相扑机器人设计为任务用开放创新的教学模式让学生掌握工程实践技能，也让本校教师接触到创新的教学模式和开放的教学思维。本次工程实践教学，强化了学生的工程实践能力和创新能力，全方位的提升了学生在大学生创新创业活动中的适应能力，为学校的工程实践教学改革提供了指导性方向。

参考文献：

[1]周兴铭.实践求真育英才———谈计算机工程实践能力的培养[J].实验室研究与探索,2014,33(2):1-4.

[2]王茜.以工程系统为导向的实验实践体系探索[J].实验室研究与探索,2015,34(9):200-202.

作者:刘 琦 朱兆优 蓝贤桂 单位:东华理工大学