工业技术实践课程群教材构建研究

　　摘要：工业技术实训课程群是以培养学生工程综合实践和创新能力训练为目标的高层次工程实践训练课程。面对丰富的以工业化包装物流生产线为核心的情境化工业实践环境，需要将工程资源转化、充实为科学、系统的实践教学素材，以适应多专业多学科、层次各异的教学对象，为拓展工程综合实践教学新模式奠定了良好的基础。

　　关键词：综合性；系统性；分层分类；递进有序；项目导航

　　中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）28-0223-03

　　一、引言

　　迈进21世纪，国家经济发展面临巨大的挑战，产业的技术升级日益迫切，现代化工业的生产制造系统呈现出机、电、测、控、计多技术综合，技术与管理紧密结合的特点，新形势下的高等工程教育，也应紧密联系生产实际，培养学生大工程知识视野，现代技术应用以及系统集成创新的能力与意识。

　　基于这一理念，依托中心的工业化包装生产线实训环境自主构建了具有工业大系统背景的工业技术实践平台，面向全校工科大类，包括二本和三本不同层次十多个专业学生，开设了以大型工程项目实践为主导的实践课程群，形成了由“实训环境—工程案例—实验项目—教学活动”等关键要素组成的以学生为主体的实践学习链，为提高学生理论联系实际和解决实际问题的能力提供多角度的训练。

　　鉴于配套的实训教材是上述实践学习链构建中极为重要的一环，同时，教材市场又缺少既能承载工业大系统背景知识，又能与我校工业化实训系统贴近，以工程案例和项目为主线介绍技术系统应用和设计实践方法的教材。因此，为达到上述目标，我们结合前期积累的教学经验与成果，提出编著总体思路为：教材知识内容模块化、案例化，实验指导结构层次化、项目化，有效解决课程群的教学对象基础水平和内容侧重差异大的问题。以下我们将从理论教材内容的遴选、分层分类的结构设计、实验指导内容的组织、以及项目评价的方法四方面做出具体论述。

　　二、教材内容选择

　　为实现教学目标相契合，教材内容要体现工程实践背景的综合性和系统性[1]。内容综合性包含了“平台—技术—项目”三综合，如图1所示。

　　在理论教材内容选择方面，紧密围绕工业化包装生产线实训平台涉及的机电测控管等多学科交叉融合的现代工程技术内涵，遴选出机电传动模块、测控仪器单元、工业系统分析、机电设备设计案例、检测测试技术案例、机电系统创新设计等系列化教材内容，其技术内涵丰富，涵盖了现代工控软件系统、计算机硬件控制、生产线现场检测、伺服电机与电器、复杂机械机构实现等诸多领域，便于不同专业有侧重地进行技术强化训练，利于培养学生大工程知识视野。

　　在实际项目实践指导书的编写中，项目实践内容充分体现以工业设备为背景的实践平台技术内涵的综合性、系统性。依托各个鲜活的项目载体，在上述技术要素之间，应体现彼此密切的联系与相关性。使每个项目子单元具备的功能内聚性与对外关联性，技术彼此依托、内容相互支撑、各部分有机结合，构成一个较完整的设备系统。例如依托生产线智能传送、中包机平台的药盒在线重量检测、包装加工控制系列项目中，包含了从现场底层单元到基于工控机、单片机、PLC测控单元再到设备监控与信息监测实践，内容既综合又系统。

　　三、教材结构设计

　　1.总体结构设计。既要适应教学对象基础水平和内容侧重差异大的问题，又要体现教材内容的综合性与系统性，这对教材结构设计和内容组织提出了很多挑战。最初编写的教材存在工程项目系统个体与整体分离、松散与繁杂并存的问题。基于分层分类、功能集约和递进有序的思想[2]，我们分技术教程和项目实践指导书两部分进行编排。教材整体结构示意图如图2所示。

　　作为各个综合大类项目的母体，整个生产线就是一个有机的工业大系统，生产线的各个工艺环节无不体现着个体与整体的关系。案例教程的重点任务是基于工业大系统环境案例分析，引导学生完成技术基础知识系统梳理，树立学生工业大工程的视野，为项目综合实践鉴定技术基础。但课程群各课程教学内容各有侧重，同一课程不同专业教学对象基础差异大，进行综合性技术系统案例学习之前，技术教程首先以应用为导向进行功能单元基础知识介绍，为教师通过学情分析，针对特定教学班有选择地弥补学生的技术知识缺口提供素材。

　　由于本课程群是面向工程实际的综合实践课程，侧重于工程综合实践能力和集成创新意识的培养。项目实践指导书的任务是紧密结合工业大系统实践资源，根据学情专情、为学生提供多层次、多类型、功能集约和递进有序的工程项目实践[5]，使学生熟悉工程项目研发程序，体验项目设计和实施过程，从而加强对专业理论知识的理解，提高工程实践能力。教材系列化综合大类项目示意表如表1所示。

　　这样，实践指导书与技术教程教材内容相融互补，使理论与实践内容以及教学过程紧密联系起来，更重要的是能让学生清楚了解所学知识之间的相互关系，有利于掌握技术综合应用方法。

　　2.实践教材编排。为使教材丰富的技术案例和实践项目能得到充分应用，更好地满足多专业多层次学生的需要，我们遵循学生学习与认知的科学性，树立以学习者为中心的设计理念[3]，提出以下教材编排思路。

　　（1）建立项目导航，使学生能够快速而全面地了解项目库的全貌、找到适合自己学情的实验模块，明确具体项目的技术脉络与知识的前沿与后续。为学情各异的学生顺利而持续地实践投入以及教师在具体教学时的酌情遴选创造条件。具体项目导航路线图如图3所示。

　　（2）以感性认知、案例分析为切入点，先建立工业大系统观，现场抛出针对性的技术问题，学习目标明确、问题客观真实，契合未来工程师的角色与职责，凸显投入项目实践的价值、激励的学习兴趣与实践动机。

　　（3）贯彻学习者为中心的设计理念，以自主实践与创新能力的培养为宗旨，结合脚手架原则，在十多个适应专业特点综合类设计项目内容中，搭建了七分的知识、案例和经验模型，循序渐进、逐步深入[4]，使学生能够较顺利地实现项目的基本任务。同时，预留三分的选修任务并给予技术探究路线拓扑图，赋予学生思考、联想、创新启迪的空间。项目技术探究思路引导图如图4所示。

　　四、教材过程评价方法探究

　　上述教材架构的设计、内容的选择以及科学的组织较好地适应了工程综合实训对象的多专业多层次特点，引导学生较好、较顺利地进入到工程综合项目情景氛围中。为了使师生明确工程实训目标，进一步加强实训教学效果，在教材的项目的导航与附件当中建立了“三表一章程”的过程评价与验收标准，体现评价指标的多样化和真实性，以及过程评价的科学性。

　　通过项目实施过程及绩效评价表的科学设计，能够较客观合理地评价、考量每个小组从项目方案构思、设计、实施到调试验收整个项目运行过程，便于在较短的课程实训教学过程中，全面地体现项目合作运作的关键要素，同时将技术、管理、人文精神的考量融入评价方法，提升项目小组成员团队合作的原动力和凝聚力。

　　五、小结

　　将工业生产线搬进实验室，凸显的真实工程实践特色让我们在近些年的教学改革实践中收益良多，上述工业系统技术实践指导教材的编著出版是我们的教研成果之一。要将丰富的工程硬件资源充分转化为科学、系统的实践教学素材，我们还有很长的路需要不断进取与探索。随着自主研制的生产线实训装置类型、数量的逐渐增加，我们将进一步优化实训内容，完善综合项目体系，使各个综合项目，在内容上相互衔接、技术上有穿插有交融，真正形成多种技术平台支撑下的系统化、综合化、开放化的工程项目实践链，为新时期工程人才培养贡献力量。

　　作者简介：王栋（1968-），男，浙江乐清人，本科，高工，机电综合创新实验室主任，从事机电一体化等方面的教学与研究工作。