系统论思维下的工程训练教学.docx

1、系统论思维下的工程训练教学系统论思维下的工程训练教学 摘 要 随着实践教学改革和发展，作为高等工程教育实践教学的重要环节，工程训练教学理念和内涵日益丰富，在大工程背景下，从系统论视角入手，将工程训练教学作为一项系统工程，遵循系统科学的理论指导，将系统论的思想、方法和原则渗透到工程实践教学工作的各个方面，探讨实践教学的整体优化，强化实践教学环节要素之间的内在联系和有机结合，提高学生的综合素质a，增强学生的工程实践能力，从而实现工程训练中心整体功能。 关键词 工程训练 ；系统论；要素； 实践教学；整体性 中图分类号 G642 文献标志码 A 文章编号 1008-2549（2016） 05-0103

2、-03 工程训练是一门实践性很强的综合技术基础课，经过十多年的教学研究、探索完善，从初期传统意义上机械加工到先进制造技术的应用，经历由简单技能操作向工程实践综合能力和创新精神的培养转换1，摒弃“金工实习”的传统观念，树立“大工程”意识，如今工程训练教学理念内涵日益丰富，现代的工程训练教学课程已形成多学科、多层次、多门类、多环节协调配合，集机械、电子、控制、管理等综合类的教育于一体庞大的实践教学系统工程。 一 系统论的理论指导意义 相比于传统的金工实习教学，工程训练课程具有实践教学内容综合化，教学方法灵活，教学手段多样化，教学过程复杂化等特点。工程训练中心要为学生的素质培养和科技创新提供一个良好

3、的熏陶环境和训练平台，为了达到理想的教学效果，需要对实践教学活动精心规划、研究和实施。系统论作为一种应对复杂问题有效的思维方法，其基本原则和指导思想为工程实践教学工作提供了强大的思想理论基础。 奥地利理论生物学家 L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）创立的系统论是继相对论和量子力学之后，又一次“改变了世界图景和当代科学家思维方式”的新理论2-3。系统论首先将研究对象看做一个系统，即由若干相互联系、相互作用的要素构成的、具有特定功能和运动规律的整体。4系统中各要素不会孤立地存在， 要素之间相互作用和相互依存， 构成一个不可分割的整体。5用系统论的思维研究工程训练教学系统，构建实

4、践教学整体框架体系，强化实践教学的各个组成环节有机联系，从系统论整体性原则的高度去全面安排整体优化。发挥系统的整体功能和整体效益，使工程训练教学系统成为一个有机运行的整体，最大限度实现系统的功能。逐步构建以工科为主，涵盖多学科的大学生实践创新基地。建立面向现代工业的制造工程能力培养体系，将机械制造工程向现代工业制造工程发展。6 二 工程实践教学的重要性及整体要求 工程训练课程是高等工程教育实践教学体系的重要环节，是学生学习工程材料及机械制造基础与机械制造系列课程必不可或缺的必修课程，是以传统加工技术和现代先进制造技术和机电一体化技术为载体，通过工程认知训练、工程实践训练和创新项目等多层次训练活

5、动，以实现增强学生工程实践能力，提高综合素质，培养创新意识和创新能力为教学目标。是要激发学生面向工程实践活动时所具有的潜能和适应性，从根本上讲是要培养学生的工程素质能力。 三 能力是系统综合化、整体化的“新质” 以能力为培养目标，是深化教育改革的重要特征，国家中长期教育改革和发展规划纲要（20102020年）明确了教学发展和改革要坚持以能力培养为重，优化知识结构，着力提高学生的学习能力、实践能力和创新能力的要求7，系统论整体性原则表明，系统整体所体现的功能和性质不是其各个构成要素的孤立特征及其迭加所能反映的。工程实践教学系统要实现对学生多种能力和素质的培养，这些能力的形成并非是所学知识的简单综

6、合，而是将不同学科的知识和素质要素融合在工程实践活动中，使素质要素在工程实践活动中综合化、整体化的“新质”。这与系统论整体性原则要求完全一致，体现新时期素质教育与人才培养的新要求，是基于对学生思想、品格、作风等素质和质量意识、安全意识、经济意识等多种意识统一于一体的全面教育系统整体优化培养的结果。 四 将系统论的思想渗透到实践教学各方面 工程实践教学工作围绕实现教学目标， 遵循系统科学的理论指导，从工程实践教学系统整体出发 ，着眼于系统整体的要求。从教学大纲、教学计划的制定，到教材、实验报告的编写，教学过程的实施乃至后期的教学改进与发展。在教学过程中处理局部要素时， 就不能仅仅从这个要素出发，

7、 而应把这个要素放在系统之中， 把它们和各个要素联系起来， 与系统整体联系起来，对系统论的应用不是在某个局部或某个层面，而是将系统论的思想渗透到实践教学中的各个方面（图1）。 五 系统论在实践教学中的具体应用 1 提高学生的系统分析能力 在系统中，整体是部分赖以存在的前提，整体包含部分又高于部分，部分是通过整体来揭示的，必须从整体出发去把握和认识部分，其次才是部分决定整体。8反映在对事物认识过程中，人们总是先对整体形象有大致的了解，继而分析研究其组成部分，并在这个基础上再综合地、具体地认识整体。工程训练课一般都安排在大一、大二的时候开设，对于这些专业课才开始涉及，专业知识较少，长期习惯于单纯理

8、论学习模式下的学生，实训初期面对复杂的各类机械加工设备，种类繁多的工具、量具、卡具及各类加工材料，眼花缭乱，再有受课时和实训场地的限制，实训期间的各种项目内容频繁轮换，初期感性学习阶段本身具有片面性，获得的知识比较零散，因此要更多体现对实践教学整体内容的把握和引领，有些学校实行了“三段式”教学，这个问题解决的非常好，我们学校目前没有条件实行“三段式”教学，为此，在相关项目实训初期安排系列专题概论课，作为先期的强化认知过程，为后续的实践学习提供指导，如机械加工工艺基础，共性的问题集中对比讲解，如测量技术、数控加工技术、逆向工程技术概论。快速介绍相关领域的发展历程、设备分类、应用方面等，播放相关内

9、容的视频演示。通过观察各类不同工件从毛坯到零件的完整加工过程，结合展柜，图表挂图等，系统展示工程实践的主体内容及相互关系（图2），遵循认识由整体到部分，再由部分到整体认识的过程。让学生首先对工程训练总体轮廓有一个整体的掌控。之后再将学生分散到各个实训项目中，学生能在短时期内迅速进入到实质性学习阶段。 2 整合教学内容，优化知识的整体结构 随着科技的发展，以及创新性与复合型人才培养的需求，工程实践课内容涉及范围越来越广，虽然有教学大纲的整体要求，还是不能像其他的基础课有严格的逻辑，自成体系，由于课时、场地环境等多方面的限制，工程训练课需要在诸多内容方面进行取舍，整合现有的资源，删去一些实际应用价

10、值不大或技术含量低而又耗时的实践项目，如手工锻造，刨削加工等，减少手工砂型铸造、热处理操作时间，增加先进技术加工内容，如数控车床、数控铣床、加工中心自动编，逆向工程等项目。这种变革不是简单的删减和增加，不是“先进技术”对“常规落后”的完全取代，是基于实践教学整体结构和功能的整合。如普通车床加工使用功能相对于数控车床，在加工精度、效率、劳动强度优于普通车床，但普通车床在培养学生加工工艺知识方面，作为数控车床编程操作的基础是无可替代的，同样普通铣床一方面是数控铣床和加工中心操作的基础，同时还要展示在齿轮、键槽等多项功能的应用，课时安排上都要有所考虑，车削和铣削是实训的重要组成部分，对于那些已删减的

11、实训项目作为完整工艺组成部分还可以通过多媒体等多种数字信息教学手段加以补充，注重知识的深度和广度同时保持知识的连贯性，兼顾传统加工与现代加工的关系，总之，要围绕工艺制造和科技发展两条主线构建并优化实践教学体系内容。 3 构建“立体交错” 的综合知识体系 系统又是多层次、多等级的， 有横向联系、纵向联系、纵横联系构成立体交错的网络模式。这就是系统的有序性，是系统联系的反映。9工程训练是一个复杂的大系统，实践教学的每个要素内容并不是彼此孤立的，而是相互联系，纵横交错，多学科、共同构成完整的工程训练学科知识体系。 工程训练作为高等工程教育实践教学培养的主渠道，注重实践教学的效应，力求在工程训练过程中

12、将基本工艺理论、基本工艺知识和基本工艺实践有机结合起来。不是对车削、铣削、刨削、铆焊、铸造、热处理、特种加工等实践项目的机械式重复训练，避免学生对每项实践训练的认识只局限加工面、铣槽，钻孔攻丝这类简单的加工操作层面，甚至机械记忆某种表面只能在某台机器、特定的加工方式实现，死记硬背，生搬硬套，产生这种机械、僵化的思想，认为各个实践项目是彼此孤立，从而看不到彼此之间的联系。其实，任何一种加工方式的选择，都是基于零部件整体质量标准要求基础上，安排工艺过程总体布局的一个工序或工步，与其它工序存在承前启后的关系，工程实训每个过程不仅仅包含对各类设备、加工手段的认知和实践，同时还要包含质量、安全、环境、成

13、本、效益、管理、企业文化等多种工程意识的渗透体验。因此，在指导学生学习中，要把零散的知识纳入知识体系，进行系统的掌握。通过不同项目共同完成一个完整教学样件，一个试件多种加工方式的比照，减速机、无动力小车等综合性实践课题的引入等，结合老师对所学的知识梳理，在整体性原则的基础上建构起工程实践知识结构框架，使学生学会并充分利用所学学科内部结构的“有序性” 来建构起完善的、“立体交错” 的学科知识体系。10 4 动态的、开放性实践系统 系统只有开放，与外界保持信息、能量和物质交换，才能趋于有序，保持活力。11不能孤立、静止地分析系统，而是把系统做整体、动态的研究，在现代制造业的整体化和高度综合化发展的

14、形势下，工程实践教学的实施必须主动置身于学校乃至社会大系统中，增强开放性，以便使素质教育的内容和形式得到不断丰富和发展。使培养出来的学生能够适应未来人才发展的高要求。 （1） 加强与院系、实验室之间的合作与交流。工程训练中心作为学校独立的实践教学单位，但同时又是全校大的教学系统中的一个子系统，实践教学内容对学生的整体专业学习起到承前启后的作用，首先必须掌控每批将要参加实训学生的学业基础情况，如专业基础课学了哪几门，学到什么程度，有什么样的基础，其次实训结束后学生将来又要学什么，要搞哪些课程设计，学校相关的创新活动都有哪些，参加实践创新竞赛需要什么样知识储备等，针对不同专业，不同阶段的学生安排不

15、同的培养方案，需要与院系、相关实验室师生经常合作交流，特别是与机械类课程教师的沟通，在实践教学及配套教材与其它课程关联内容尽可能做到概念内容、使用符号趋于统一。对教学内容统一部署，从而合理安排实践教学计划。注重课程之间的对接与延续，如学生在大一、大二学过的工程制图、金属材料、切削原理等理论知识已经学过，在实践中相关的理论部分要避免多次重复教学，针对学生工程制图设计课已完成齿轮减速机设计基础上，工程实训中钳工、镗工项目安排了减速机装配及相关主要零件的加工演示，通过从设计、加工到装配这一系列的实践过程使学生对产品制造过程有了完整的体验。更有利于学生完满认知结构的形成。 （2）与科学技术发展相接轨，

16、适应社会发展需求。尽管现有的工程训练课程几经发展有了科学合理的体系，伴随着科技的发展和进步，新技术、新材料、新工艺的发展成果层出不穷，与实践教学相关的数控加工设备、刀具、夹具、测量检测设备、加工工艺及相关软件日新月异，光整加工、电火花加工等过去所谓的特种加工手段，已经不再称奇，激光快速成型、3D打印已经开启了全新的加工理念，作为高等教育实践教学基地的工程训练中心，实践教学内容不能是一成不变的，加强与企业及用人单位的联系，结合相关学科创新体系与发展趋势要求，创建具有前瞻性、开放性的实践教学课程配置体系，教学与科技发展相接轨，注重设备的更新与配置教学内容的完善，能够以动态发展的态势保持与社会发展的

17、必然联系和动态平衡。12 总之，两年来，东北大学工程训练中心将实践教学纳入系统发展规划，强调整体性原则前提下，采用系统思维的方式，转变教学观念，改进教学手段，详细审定了每个教学环节，对学生进行了系统培养指导，营造以突出开放性、综合性、设计性、研究性、创新性为特点的实践教学环境。实践证明，近两年学生综合成绩优秀率比往届学生成绩有了明显提高，学习热情高涨，思维活跃，参加科技创新和机械技能赛事更加踊跃。充分体现了系统科学的强大指导作用。在今后的工作中，还将在教师培养，设备采购与配置及教材编写方面更深入使用系统论来指导实践教学工作。 参考文献 1张明远，张文锦，任祖平，等.机械制造实习国家精品课程的建

18、设与实践J.金工研究，2007（3）：1-6. 2陈伟，马建新.赏析系统论与多元智能理论对系统论三原理与多元智能理论相关观点的对比分析.现代教育科学，2013（4）：45-46 3马永军，杨道麟.论语文教育中的系统论体现J.襄樊职业技术学院学报，2006，5（3）：62-63. 4江树勇，任正义，赵立红.基于系统论的工程实践教学体系设计研究J.2009（3）： 81-83. 5刘小强.关系思维与高等教育研究纪念“教育外部关系规律、教育内部关系规律”提出三十周年J.中国高等教育评论，2011（2）：385-398. 6傅水根.我国高等工程实践教育的历史回顾与展望J.实验技术与管理，2011，28（2）：1-4. 7 戴青云，钟润阳，王美林，等.创新驱动环境下特色工程训练实践体系构建以广东工业大学为例J.科技管理研究，2014（4）： 80-85. 8李建峰，李愿.论现代系统论对整体与部分范畴的丰富和发展J.理论导刊，2007（7）：44-46. 9顾华祥.论系统备课方法应遵循的基本原则J.雅安教育学院学报，1999（1）. 10刘玉芳.基于系统论的学习方法指导J.新课程研究， 2012（4）： 123. 11张浩.复杂性科学方法在思想政治教育中的应用 J.理论与改革，2011（3）：108-110. 12洪永新.素质教育系统论的分析J.教育科学，1997（02）：4-6.