工程实践创新项目 (EPIP)教学模式的研究与实践
时间:2017/7/4 9:11:27   点击:0   [ 关 闭 ]

  吕素泉  汤晓华  史艳霞

     一、工程实践创新项目(EPlP)教学模式的内涵

    ()工程实践创新项目(EPIP)的定义

    EPIP是工程(Engineering)、实践(Practice)、创新(innovation)、项目(Project)四个英文单词首字母的缩写。反观工程技术创新的逻辑路径,人们总是先了解学习先前的工程项目,然后进行工程项目实践,在实践中观察、发现问题,最后应用技术技能创新性的解决工程实践问题。“工程实践创新项目”(以下简称EPIP)教学模式是以实际工程项目为导引,以实践应用为导向,以创新能力培养为目标,以项目实践为统领的应用型技术技能型人才培养新途径。

    举例说明,搭建一个自动化门系统,学生第一步从实际工程需求入手,需调研分析真实工程,分析结构、工艺和流程;第二步提炼出真实工程项目中的核心技术,思考真实工程如何转换为模型;第三步,通过EPIP平台完成自动化门系统的工程构建,这一步包括自动化门系统设计、结构搭建、线路连接、运行调试和故障诊断;第四步根据前述完成情况,发现问题与不足,进行更新完善,完成实实在在的工程技术创新。EPIP从“兴趣”切入,从“工程”入手,用“创新”作为拓展,实现从工程到实践再到创新项目的培养过程,丰富学生的工程实践知识与经验,提升工程技术应用能力、工程实践创新能力和职业素养,拓展学生的专业视野。

    EPIP通过工程项目中实践与创新的交替与融合,实现学生在知识和技能、方法与过程、情感与价值方面的改善和升华,并产生持续变化。

    ()“工程实践创新项目”(EPIP)教学模式的内涵

    1.工程

    工程是应用有关的科学知识和技术手段,有组织地将某些现有实体转化为具有预期使用价值的人造产品过程。应用型技术技能型人才的工作对象是工程,现有的工程技术则是过去条件和技术能力积淀下来的结果,既有合理的地方,也有需要革新的地方。对于教学者来讲,就是要帮助学生去搭建一个工程技术环境;对于学生来讲,第一步是要学习了解掌握现有的工程技术、构造、流程、工艺,系统地培养一种工程思维和工程素养。目前的职业教育偏重于技能培养,以“练”代替“技术内化”的学习过程,忽视了真实工程的教学内容,忽视了工程思维和工程素养培养是一个渐进的过程。因此在EPIP教学模式中,需要建立一个从简单工程到复杂工程的教育环境和载体,来锻炼学生的自主学习能力、分析能力和观察能力。

    2.工程实践

    应用型技术技能型人才关注解决问题。掌握与应用自然界规律,物化自然界规律,成为技术;人掌握并应用技术形成技能,将技术技能用于工程、工业实际来实现和满足社会需求即工程实践。当学生了解一个工程载体后,如何检验其是否真正掌握其中的技术和技能呢?要解决这一问题就要从实践中来,到实践中去。工程实践可以是利用搭建的工程教育环境和载体,真题真做、真题重做、真题仿做,在实践中学习,在团队中学习。工程实践相比一般技能训练和实习是一种更具职业责任的系统性学习,它将现场工程技术人员的素养要求融入其中。

    3.工程实践创新

    创新始于问题,源于实践。没有实践,就提不出问题,更谈不上创新。工程实践中总是会遇到各种情况和问题,解决工程问题的过程就是工程实践创新。有了前面的工程实践,创新也有了三种形式和意义:改变、更新和创造新的东西。实践是创新的根本所在,教师应在教学中引导和培养学生的好奇心理,引发学生对工程项目的兴趣,这是唤起创新意识的起点和基础。兴趣是最好的老师,兴趣是感情的体现,是学生学习的内在因素,教学脱离了工程实践,毫无兴趣可言;通过工程项目让学生感兴趣,并自觉地、主动地观察、思考、探究工程项目,才能发挥学生的主观能动性。发现工程项目实践中的问题即质疑的过程,它是以智力多边互动为主的教与学相互作用的教学活动,是创新行为的举措,也是创新学习的方法。

    4.工程实践创新项目(EPIP)

    项目是为创造独特的产品、服务或成果而进行的工作,也是指一系列独特的、复杂的并相互关联的活动。这些活动有明确的目标,必须在特定的时间、预算、资源限定内依据规范完成。通过EPIP统领构建工程技术环境和载体,贯穿工程实践能力、沟通能力、管理能力、团队合作、严谨作风、质量意识、时间意识、成本意识等工程思维和素养培养,进而达成工程实践创新能力的培养。在互联网时代,教师不能只是一个“先知”,而应是引导启发学生学习去掌握、应用技术技能解决工程问题,启发学生的学习兴趣、激活学生的思维、发掘学生的潜能、促进学生的个性发展、培养学生的创造精神和创造能力。

    EPIP是面向未来产业发展要求而进行的教学改革和创新,强调了人才培养目标、课程体系、教学内容、教学方法以及教学评价的整体性改革,EPIP反映了一种新教学模式的系统、要素、结构、功能关系。

    二、工程实践创新项目(EPIP)的人才培养理念

    ()EPIP教学模式符合应用型技术技能型人才成长规律

    “中国制造2025”提出了健全多层次人才培养体系,完善从研发、转化、生产到管理的人才培养体系。高素质技术技能人才队伍建设,要以技师、高级技师、现场工程师为重点。上述工程技术人才的概念应该既包含劳动密集型的一线工作部门,也涵盖知识密集型的研究机构,从而形成一个完整的人才层次谱系,每个层次的人才都应在发现、解释和解决实际问题上具备一定的知识和能力;而他们的区别主要取决于知识和技能的丰富程度,对此,可以依靠"专业水平"来区分。德国将“专业水平”分为“门外汉”“新手”“入门者”“学徒期满的职员”“专家”“大师”几个层级。而这个层级梯次也是应用型技术技能型人才的职业成长路径,学生的职业认知只能以整体化的形式进行,在工作中需要的知识,必须在具体的工作情境和整体化的工作过程中获得。在应用型技术能型人才培养中,教育的对象主要是新手、入门者和学徒,而理想的教育目标是培养学徒期满的职员,经过一些实践积累能够独立完成工作。因此,EPIP以工程为主线,以职位簇所需工程实践能力的培养为核心,构建渐进式的工程实践创新教育环境,是符合应用型技术技能型人才成长规律的。

    ()EPIP教学模式符合产业对复合型技术能型人才的要求

    在高等职业院校,应用型技术技能型教育都是按照专业领域来进行的。虽然随着工程综合领域的不断拓展与跨界融合,各专业对人文社会学的知识和语言、交流、合作能力的要求日益提高,而且专业之间的融合也越来越多,对学生的培养逐渐由单一的岗位能力向复合的工程能力转变,要求学生具有复合型的职业能力和信息化应用能力,并且要求其对既定的专业能力有全面深入的掌握,而不是浅尝辄止。

    EPIP教学模式就是在一个综合的科技环境下进行教学,培养学生解决问题、探索知识和系统思维等方面的能力,这是专业人才必须具备的基本能力;EPIP是一种团队合作下的探究式学习,提升个人能力、人际交往技能;通过递进式的工程实践创新项目训练,使学生在创造能力、认知能力、分析能力、判断能力等方面形成优势,从而获得复合型应用型专业人才所具备的知识、能力和经验。这些在一定程度上能够弥补当前学习过程过于关注“硬技能”的不足,有利于“软技能”的发展。也能为跨学科的交流奠定基础。使学生成为未来工程技术人才的“毛坯”,再经过实际工作的锻炼,最终成为熟练的人才。

    ()EPIP教学模式是用工程方法培养学生的“做中学”

    从方法上讲,EPIP模式实质上是在用工程方法培养学生,是“做中学”在经济社会新常态下的具化的教学模式。所谓“工程方法”,是根据工程项目的特点总结出来的,“工程方法”的目的是创造新的产品或工艺技术实现某种市场功能,其具体的实施步骤为:①明确工程项目需求;②进行工程项目背景学习研究,分析工程对象的特点和相关信息;③明确完成任务的几种可能的方法和实施途径;④通过试验验证不同的方法和途径,并应用技术技能在工程载体上实施;⑤分析试验数据、成本和其他相关条件,再加以综合创新;⑥完成自己的新作品、产品或功能。

    工程项目另一个最重要的特点是团队合作。EPIP模式遵循了工程的规律,团队学习贯穿整个工程项目周期,其过程让学生理解、掌握科学知识和相关领域的技术技能,在团队合作中运用这些知识、技术技能去实现、创造实用的可持续发展的产品。

    三、工程实践创新项目(EPlP)教学模式的实践

   2012年始,笔者及其教学团队选定高职电气自动化专业开始进行了EPIP教学探索,2014年底开始在职业本科层次进行试点,详情如下所述。

    ()EPIP课程体系的构建

    EPIP教学模式需要渐进的工程实践创新项目课程体系去支撑,包括课程项目、学期项目、毕业综合项目三个层次,每个阶段项目都是由教师带领学生通过合作来制作一个产品或完成一项应用的过程。每一门课程有一个简单的课程项目要学生实现。正如陶行知先生所讲,“学校之课程,应以一事之始终为一课”。在第一和第二学年,每学期均安排有学期项目。第一学年学期项目根据本学期课程选择,为基础简单模块,让学生学的有乐趣,产生兴趣,形成一种工程思维和意识。第二学年学期项目综合专业技术技能课程,从简入繁,从企业案例中选择,真题重做或真题仿做。第三学年根据专业方向选择企业项目或自主创新项目。三年的项目“做中学”,大大激发了学生学习兴趣,也开发了学生的潜力。教师“做中教”,提高了教师专业能力,提高了教学质量,促进校企联系和产学互动,同时适应社会发展。

    循序渐进的课程体系结构是EPIP能够实现工程实践能力培养三阶段的基础。教师团队(项目组)和学生梯队(可以是跨年级的)围绕实际问题提出解决方案,完成工程项目,并持续改进,建立了良性递增螺旋圈。EPIP模式下,三阶段、三层次贯穿,这种培养路径也是从“学徒工人”到“技术员”再到“现场工程师”的专业化成长路径,学生也表现出向专家水平提升的后劲。

    ()EPIP课程教学平台构建——“鲁班工坊”

    EPIP课程教学平台笔者命名为“鲁班工坊”,有以下几个层次的含义:一是鲁班是中国工匠精神的代表,是应用型技术技能人才的象征;二是有技术超群的师傅,也有认真钻研的徒弟,可以演绎现代学徒制,寓意在这个平台上要培养具有工匠精神的大国小匠、高级技术员和现场工程师;三是工坊是一个实践教学场所,有材料,有工具,有项目,学生能够根据需要制作作品,实现工程再现和工程创新;四是鲁班工坊中的教学载体具有国际教育通用元素,方便在国际院校中交流。

    从结构形式上看,“鲁班工坊”延伸课程教学内容,将理论与实际、知识与能力在“工坊”中相融合,相比单纯的理实一体更为综合。工坊在时间上是开放,管理是项目化的,任务是明确的,项目是学生、教师、企业专家多方参与,技术要素和工程现场一致的。

    从组织流程上看,学生根据兴趣寻找实践创新课题,成立实践创新小组,在教师指导下,学生通过前期工程调研、技术分析、结构设计与搭建、工程激活,结合自身的专业知识和创新设想,经过多次的实践,通过实践创新实践平台逐步将自已的设想孵化为成果,师生在“工坊”中教学相长。

    ()EPIP课程教学案例

    “自动化工程实践创新项目·智能制造”是学生选择的一个项目。师生根据兴趣组建团队后,以“能力源·工程实践创新套装”为载体,自主设计、搭建高仿真型智能制造工程项目实体。教学组织如下:

    (1)智能制造产业领域中某一实际工程的调研和学习。按照项目主题,根据自身地域特性,自行选择实际工程,通过校企合作,深入了解实际工程,完成《工程调研报告》《核心技术分析报告》《核心工件对照表》。

    (2)智能制造产业领域中该实际工程的核心技术提取、核心元器件提取与对照,制订详尽的工作计划、材料计划,分配时间和任务、进度规划,并形成《项目计划表》。

    (3)工程复现阶段设计并模拟出该实际工程的部分或全部功能。通过“能力源·工程实践创新套装”将已调研过的实际工程在“鲁班工坊”仿制出来。仿真过程要实现已经提取的核心技术,应用既定核心元件,设计程序,技术改造,最终完成工程复现。这个过程中可能不断有新问题出现,需要不断的改进和革新。

    (4)完成该实际工程模拟搭建过程中的项目管理,同时完成《工程展示》文档和其他要求的图纸文档资料。

    (5)工程评比阶段是学生展示自己的工程,交流总结的过程,也是工程验收,学生做工程展示文档(PPT)汇报,接受校企导师组综合考核。

    四、工程实践创新项目(EPIP)的未来

    2011年来,EPIP在全国一批高职院校进行了试点,连续举办了全国性的“工程实践创新项目”挑战赛,也引起国际院校的关注。2012年,东盟一些国家的学生也开始参与在中国天津举行的“工程实践创新项目”国际挑战赛。20163月,“鲁班工坊”在泰国大城府大城技术学院正式挂牌成立,标志着工程实践创新项目(EPIP)教学模式的整体国际化输出。

    工程实践创新项目(EPIP)教学模式通过“工坊”开放式实践教学、双元化的团队合作探究学习,让学生认识工程要素,参与工程实践项目,在解决工程项目问题中开展技术应用和创新活动,实现学生的社会责任感、创新精神、实践能力的培养。目前笔者在实践基地、课程、双语教材、双能师资、国际化输出等方面进行了一些探索;未来还将在围绕人才培养“双元化”、培养路径“专业化”、教学模式“项目化”、创新实践“工程化”等方面展开应用型技术技能人才培养的实践性研究和理论探讨,探索不同专业领域EPIP课程体系构建的路径,探索EPIP的课程结构、理论和实践教学体系的建设思路,探索EPIP服务于技术创新创业师资队伍的建设方法,探索EPIP实施条件、实施过程、实施要素、实施效果量化评估,并通过实践运行、验证效果、修正方案,为经济新常态下应用型技术技能型人才培养提供理论支持和可借鉴的路径和案例。

     孙莉摘自《中国职业技术教育》2017.5