基于工程實訓(xùn)的高等工程教育教學(xué)改革探索

劉 忠，戴國洪，郭蘭中，黃 瓊

(常熟理工學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

基于工程實訓(xùn)的高等工程教育教學(xué)改革探索

劉 忠，戴國洪，郭蘭中，黃 瓊

(常熟理工學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

通過分析國內(nèi)外高等工程教育的發(fā)展和特點，對我國高等工程教育存在的主要問題進(jìn)行探討，同時指出，加強工程實訓(xùn)是提高我國高等工程應(yīng)用教育質(zhì)量和培養(yǎng)工程應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)人才的重要手段，并對工程實訓(xùn)中的教學(xué)改革思路與方案以及所采取的措施進(jìn)行探索研究。

高等工程教育；工程實訓(xùn)；應(yīng)用教育；創(chuàng)新能力

一、引言

當(dāng)今世界，工程技術(shù)對經(jīng)濟和社會的推動作用越來越大，工程技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)直接決定工程技術(shù)的水平和發(fā)展速度，決定國家的工業(yè)競爭力。而高等工程教育對于工程技術(shù)應(yīng)用人才的知識、能力、素質(zhì)等形成起著主要作用，特別是對創(chuàng)新精神與創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)有著決定性的影響。因此，世界各國特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家都在大力推進(jìn)工程教育的改革與發(fā)展，力爭培養(yǎng)出更高質(zhì)量的工程應(yīng)用型人才，以保持在競爭中的有利位置。

日本自20世紀(jì)70年代起便把許多精力投入到優(yōu)秀工程技術(shù)人才的培養(yǎng)和先進(jìn)制造工藝的開發(fā)與應(yīng)用，當(dāng)其他國家許多技術(shù)發(fā)明出現(xiàn)時，日本卻因工藝先進(jìn)而最先做成了產(chǎn)品，投入了市場，取得了巨大的經(jīng)濟效益，在國際競爭中占了上風(fēng)。

德國則要求工科大學(xué)的學(xué)生在入學(xué)前要有不少于1年的工程訓(xùn)練經(jīng)歷。技術(shù)師范大學(xué)對此則要求不少于1年半。在應(yīng)用型工科大學(xué)的6年內(nèi)，有一半時間是在企業(yè)里進(jìn)行工程訓(xùn)練和進(jìn)行1年以上的畢業(yè)設(shè)計和撰寫論文，而畢業(yè)設(shè)計和撰寫畢業(yè)論文的過程實際上也包含工業(yè)培訓(xùn)的成分。

美國實行通才教育，學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)的選擇很廣。近年來，美國高等院校開始加強了工程培訓(xùn)的內(nèi)容，有的學(xué)校延長1年學(xué)制以加強工程實踐。美國伍士德(WPI)理工學(xué)院與工業(yè)界有著廣泛的聯(lián)系，WPI的本科學(xué)生在學(xué)習(xí)期間至少要做3個項目，每個項目10周時間，項目主要來源于工業(yè)界。由于大學(xué)生的參與特別是對細(xì)小問題的解決，為美國生產(chǎn)的產(chǎn)品日臻完善做出了貢獻(xiàn)。

法國的高等工程教育實施精英教育。學(xué)生在兩年預(yù)科之后，經(jīng)篩選入校。在此后的三年培養(yǎng)中，第一年在企業(yè)(國內(nèi)或跨國企業(yè))一個月；第二年在企業(yè)兩個月；第三年在企業(yè)三個月?？偣灿邪肽甑墓I(yè)實踐時間。學(xué)生畢業(yè)時所獲得的是工程師稱號，而不是學(xué)士學(xué)位。這樣就構(gòu)成了國家、學(xué)校、社會、教師和學(xué)生五位一體的工程教育培養(yǎng)體系，確保了培養(yǎng)質(zhì)量[1]。

工程科學(xué)技術(shù)在推動人類文明進(jìn)步中一直起著發(fā)動機的作用，高等工程教育是一個國家科技水平、一個民族科學(xué)文化素質(zhì)的象征，它擔(dān)負(fù)著為國家培養(yǎng)工程技術(shù)高級專門人才的重要任務(wù)。我國是發(fā)展中國家，工程技術(shù)力量相對薄弱，提高我國高等工程教育質(zhì)量，是培養(yǎng)現(xiàn)代工程科技人才的迫切需要，是高等工程教育可持續(xù)發(fā)展的基本前提。大力發(fā)展高等工程教育，關(guān)鍵在于提高學(xué)生的工程實踐能力和技術(shù)應(yīng)用能力，增強高校主動適應(yīng)社會發(fā)展需要，致力于培養(yǎng)更多具有較強學(xué)習(xí)能力、實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)工程人才。

二、我國高等工程教育存在的主要問題

改革開放以來，我國高等教育事業(yè)取得了舉世矚目的成就。作為發(fā)展中國家，我國確立了全面建設(shè)小康社會、實現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，為高等工程教育帶來一個難得的歷史發(fā)展機遇?！白呖萍己扛摺⒔?jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮”的新型工業(yè)化道路，對高等工程教育所培養(yǎng)人才的要求越來越高，對創(chuàng)新拔尖人才的需求越來越大，這就要求中國高等工程教育必須率先實現(xiàn)現(xiàn)代化。我國已成為高等工程教育的大國，當(dāng)前中國的高等工程教育包括：工學(xué)博士、工學(xué)碩士、工程碩士、工學(xué)學(xué)士的培養(yǎng)和高等職業(yè)技術(shù)教育。但離世界高等工程教育強國尚有較大差距，世界強國的大學(xué)都直接參與工程科技的研發(fā)，推動科技進(jìn)步。高等工程教育對工程技術(shù)人員的知識、能力、素質(zhì)等的形成起著主要作用，特別是對創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有決定性影響。而我國的高等工程教育在這方面差距明顯。主要有以下幾方面問題[2]：

（一）我國培養(yǎng)的工程技術(shù)人才“面向工程實際應(yīng)用”的能力不強

工程教育的人才培養(yǎng)必須面向工程實際，這是我國經(jīng)濟發(fā)展的迫切需要，也是工業(yè)發(fā)達(dá)國家高等工程教育和工業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗。而這恰恰是我國高等工程教育的主要欠缺。它突出反映在學(xué)科專業(yè)劃分過細(xì)，知識面太窄，又沒有足夠的工程實踐訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對工程設(shè)計在工程及工程教育中的重要地位和作用的認(rèn)識；缺乏對現(xiàn)代工程所必須具備的有關(guān)經(jīng)濟、社會、交往等方面知識的了解；缺乏參與管理現(xiàn)代工程的初步能力和管理素質(zhì)。

（二）我國高等工程教育培養(yǎng)層次、結(jié)構(gòu)體系與人才類型不合理

我國當(dāng)前高等工程教育的學(xué)歷、學(xué)制和多層次教育的培養(yǎng)要求之間不夠協(xié)調(diào)，多層次教育的培養(yǎng)目標(biāo)不甚明確，分工不夠清楚，沒有形成多種特色，且存在追求高層次的傾向。按照國家對人才的需求層次和人才培養(yǎng)的規(guī)律，工程教育的四個層次，即高等職業(yè)技術(shù)?？?、工學(xué)學(xué)士、工學(xué)碩士、工學(xué)博士等，都需要進(jìn)行工程科學(xué)、工程技術(shù)與應(yīng)用、工程管理的教育。

（三）許多高校并未真正做到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合

高等工程院校必須面向工業(yè)企業(yè)，工業(yè)企業(yè)必須依靠高等工程教育，雙方密切合作，共同解決應(yīng)用型技術(shù)型人才的培養(yǎng)問題。但目前，我國工業(yè)界不像美國工業(yè)界有對畢業(yè)生進(jìn)行必需的工程師崗位培訓(xùn)的系統(tǒng)，我國的工科大學(xué)生也不像德國工科大學(xué)生具有參與工程項目的實踐經(jīng)驗?？傊覈叩裙こ探逃呐囵B(yǎng)規(guī)格比較單一，缺乏一定的靈活性，不能適應(yīng)我國高速發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟對工科應(yīng)用型人才的要求。

（四）高校學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)未得到重視

技術(shù)創(chuàng)新問題是高等工程教育界研究討論的“永恒課題”。創(chuàng)新，不僅僅是一個學(xué)校的校風(fēng)問題，而且是高等工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)問題。我國高等院校工程教育教學(xué)內(nèi)容陳舊，方法死板，聯(lián)系實際不夠，鼓勵和培養(yǎng)創(chuàng)新精神與能力不足，不適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新對人才的要求。顯然，我國的高等工程教育遠(yuǎn)未能自覺地把增強工程創(chuàng)新意識和技術(shù)創(chuàng)新能力的要求貫穿于人才培養(yǎng)的全過程。

三、高等工程教育必須重視工程實踐

近年來，我國高等教育發(fā)展迅速，取得了長足的進(jìn)步，但一些高校大規(guī)模擴大招生，片面追求大而全的辦學(xué)模式。由于教育經(jīng)費不足、師資隊伍建設(shè)滯后、教育觀念偏差等因素的影響，高等工程教育中實踐環(huán)節(jié)的實施受到嚴(yán)重的削弱，實驗基地設(shè)備老化，工廠實習(xí)難以落實，設(shè)計環(huán)節(jié)不被重視，教師缺乏相應(yīng)的工程實際經(jīng)驗，學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力不強，培養(yǎng)出來的工程技術(shù)人才與企業(yè)需要和社會需求有較大的差距。導(dǎo)致許多大學(xué)生畢業(yè)后難以勝任用人單位的工作要求，這一現(xiàn)象已成為擺在工程教育界同行們面前一個必須解決的棘手問題。

我國走新型工業(yè)化發(fā)展道路，迫切需要大批應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型的高級工程技術(shù)人才。知識積累是創(chuàng)新的前提，工程實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，因此，必須在加強基礎(chǔ)、拓寬學(xué)生知識面的同時，加強工程實踐與訓(xùn)練。

目前“實踐才是工程專業(yè)的根本”已成為國際高等工程教育界的共識。美國麻省理工學(xué)院提出了高等工科教育要“回歸工程實踐”的教育理念[3]。鑒于此，我國的高等工程教育必須重視實踐教學(xué)，重視工程應(yīng)用教育，樹立工科專業(yè)“實踐教學(xué)與理論教學(xué)同等重要”，“實踐應(yīng)用是工科專業(yè)人才成功之本”的教育理念。為突出實踐應(yīng)用教學(xué)的重要性，工科本科專業(yè)的理論教學(xué)與實踐應(yīng)用教學(xué)應(yīng)該“平分秋色”，亦即理論教學(xué)與實踐應(yīng)用教學(xué)要各占總教學(xué)時數(shù)之半；而?？茖哟蔚墓た聘呗毥逃?，實踐應(yīng)用教學(xué)的時數(shù)則要高于理論教學(xué)的時數(shù)。必須轉(zhuǎn)變觀念，推出適應(yīng)現(xiàn)代社會要求的，突出實踐教學(xué)，有利于學(xué)生實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的專業(yè)教育計劃[4]。

目前，我國許多高校工學(xué)專業(yè)已經(jīng)把工程應(yīng)用、工業(yè)實訓(xùn)擺在了相當(dāng)重要的位置，作為工學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。很多高校相繼成立了基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的二級學(xué)院或工業(yè)培訓(xùn)中心，如同濟大學(xué)成立了高等技術(shù)學(xué)院、湖南師范大學(xué)在原有的職業(yè)技術(shù)學(xué)院的基礎(chǔ)上成立了應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的工學(xué)院、廣東技術(shù)師范學(xué)院成立了面向廣東高校開放的工業(yè)實訓(xùn)中心等，這些機構(gòu)對工科教學(xué)和工程技術(shù)人才培養(yǎng)起了很大的作用。

四、基于工程實訓(xùn)的實踐教學(xué)改革探索

（一）科學(xué)合理建立實踐教學(xué)體系

以筆者所在的常熟理工學(xué)院為例，該學(xué)院擁有江蘇省高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心（機械工程綜合訓(xùn)練中心），同時，還有眾多產(chǎn)學(xué)研合作伙伴與基地，這些實習(xí)機構(gòu)全方位向?qū)W生開放。其實踐教學(xué)的理念是：以國內(nèi)外先進(jìn)的教育理念和教學(xué)理論為指導(dǎo)，從社會對人才的要求出發(fā)，以人為本，研究和探索適合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，進(jìn)而構(gòu)建相應(yīng)地教學(xué)體系和管理體系；激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神與學(xué)習(xí)潛力，提高學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力；在掌握較扎實基本理論知識的基礎(chǔ)上，通過一系列學(xué)科綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級專門人才。根據(jù)其實踐教學(xué)理念，構(gòu)建了工程實訓(xùn)教學(xué)體系如圖1所示。

圖1 基于工程實訓(xùn)的實踐教學(xué)體系

在實踐教學(xué)體系設(shè)計中，注重實踐教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合，科學(xué)地設(shè)置實驗實踐項目，并注重先進(jìn)性、開放性，形成適應(yīng)學(xué)科特點及自身要求的系統(tǒng)、科學(xué)、完整的實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、實踐能力以及分析問題、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。經(jīng)過多年的建設(shè)，在數(shù)字化設(shè)計與制造、車輛工程、機電控制等方向已形成基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實踐、綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新實踐四個層次的實踐教學(xué)體系。

（二）分階段逐步推進(jìn)實踐教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)不是一蹴而就的，需要在教學(xué)中逐步地熏陶培養(yǎng)。我們將實踐能力目標(biāo)分解為四個層次逐步推進(jìn)的小目標(biāo)。依此，將實踐教學(xué)分四個階段進(jìn)行：第一階段為基本素質(zhì)能力的培養(yǎng)階段。通過專業(yè)基礎(chǔ)實驗，使學(xué)生掌握實驗的基本操作方法及技能，正確使用儀器設(shè)備，掌握正確的數(shù)據(jù)處理方法，并能正確地寫出實驗報告，以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)；第二階段為技術(shù)基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)階段，通過技能實訓(xùn)項目的訓(xùn)練，提高學(xué)生實際操作能力；第三階段為專業(yè)能力的培養(yǎng)及綜合訓(xùn)練階段，在學(xué)生掌握了一定的專業(yè)方向理論知識和實踐技能后，通過綜合實訓(xùn)項目的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生實際工程應(yīng)用能力；第四階段為個性化培養(yǎng)階段，通過創(chuàng)新項目的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。

（三）建立科學(xué)有效的實踐教學(xué)考核體系

目前，我院所開實踐課程充分考慮了訓(xùn)練內(nèi)容與科研、工程實際相結(jié)合的問題，所開設(shè)的自主創(chuàng)新訓(xùn)練、電子創(chuàng)新訓(xùn)練、機器人創(chuàng)新訓(xùn)練的選題綜合性強、有實際應(yīng)用價值，均是從科研、競賽及工程實際中凝煉出的題目。實驗教學(xué)的考核在實驗完成后進(jìn)行，采取平時成績同期末考試成績相結(jié)合的做法。平時成績以實驗操作、實驗?zāi)芰?、實驗結(jié)果及實驗報告為主要依據(jù)，總評成績按百分制綜合評分，鼓勵學(xué)生在實驗中有所創(chuàng)新，對于有創(chuàng)見的學(xué)生，成績從優(yōu)。工程實訓(xùn)教學(xué)的考核依據(jù)實訓(xùn)日志、總結(jié)、操作能力、成果作品、答辯等方面給予綜合評價。

五、結(jié)論

通過加強工程實訓(xùn)教學(xué)以及實施“個性化”培養(yǎng)、學(xué)生的創(chuàng)新意識與工程實踐能力的得到明顯地提高，教學(xué)效果顯著：

（1）學(xué)生經(jīng)過實驗和工程實訓(xùn)，掌握了相關(guān)實驗設(shè)備的使用及實驗方法，掌握了多種機械設(shè)備的操作規(guī)程以及產(chǎn)品的設(shè)計、制作和成型，例如：CAD/CAM、數(shù)控設(shè)備加工、快速成型等現(xiàn)代設(shè)計與制造技術(shù)等，能接觸到當(dāng)今制造業(yè)較先進(jìn)的制造設(shè)備和設(shè)計理念，提高了學(xué)生綜合素質(zhì)與能力。

（2）通過較為系統(tǒng)的專業(yè)實踐項目的訓(xùn)練，顯著提高了學(xué)生的自學(xué)能力、查閱文獻(xiàn)資料能力、實驗技能和動手能力、分析和解決實際問題的能力、寫作科技論文的能力等。

（3）實踐教學(xué)與科學(xué)研究、工程應(yīng)用相結(jié)合。通過組織學(xué)生參加各種競賽活動，如全國“挑戰(zhàn)杯”比賽、江蘇省機械設(shè)計大賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、中國機器人大賽、江蘇省大學(xué)生機器人競賽等，激發(fā)了學(xué)生參與創(chuàng)新實踐的熱情，培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的綜合實踐能力與團(tuán)隊合作意識。

該學(xué)院機械工程及自動化專業(yè)的本科生畢業(yè)前必須完成為期半年的各類工程實訓(xùn)，由于特別注重工程實訓(xùn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，緊密結(jié)合長三角地區(qū)先進(jìn)制造業(yè)的需求，以培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才和服務(wù)地方經(jīng)濟為目標(biāo)，逐步形成辦學(xué)特色。在培養(yǎng)人才過程中，注重在理論教學(xué)過程中貫穿創(chuàng)新思維，在實踐教學(xué)中貫徹應(yīng)用能力，大學(xué)生課外科技活動成果顯著。學(xué)生在國家、省機械創(chuàng)新設(shè)計和機器人大賽中頻頻獲獎。畢業(yè)生廣受社會歡迎，就業(yè)率一直在98%以上。

實踐表明，高校在人才培養(yǎng)方面應(yīng)注重理論與實際應(yīng)用的結(jié)合，加強工程實踐訓(xùn)練，突出創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)；高校工程教育應(yīng)突出工程特色、注重市場需求、技術(shù)水平領(lǐng)先，以培養(yǎng)現(xiàn)代工程師為主要目的。只有這樣，我國高等工程教育才符合我國工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展要求，為我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展培養(yǎng)更多更好的高素質(zhì)的工程技術(shù)應(yīng)用型人才。隨著全世界人口的不斷增長、資源和生態(tài)環(huán)境壓力的日益增大，工程創(chuàng)新與應(yīng)用技術(shù)在解決人類需求和促進(jìn)社會發(fā)展方面將起著越來越重要的作用。而以信息、生物、新材料等高新技術(shù)為代表的科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、經(jīng)濟和市場的全球化趨勢以及國際范圍內(nèi)的競爭日趨激烈，則對工程技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提出了新的更高更廣的要求。以加強工程實踐訓(xùn)練，大力培養(yǎng)和提高工程技術(shù)人才的操作動手能力、思維創(chuàng)新能力的工程應(yīng)用教育改革，勢在必行[5-6]。

[1]孔寒冰等.國外工程教育發(fā)展的幾個典型特征[J].高等工程教育研究,2004,(4):57-61.

[2]張麗娟.關(guān)于高等工程教育改革的思考[J].江蘇高教, 2003,(6):49-50.

[3]陶勇芳,等.關(guān)于高等工科教育創(chuàng)新的探索[J].中國高教研究,2005,(1):54-56.

[4]李東華,葛真,尚敬梅.現(xiàn)代工程教育理念指導(dǎo)下的工程訓(xùn)練教學(xué)方法改革與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2011,(5):113-115.

[5]彭可,龍小華,李仲陽.產(chǎn)學(xué)研模式下高層次應(yīng)用型電子人才培養(yǎng)的研究[J].湖南第一師范學(xué)院學(xué)報, 2011,(3):77-81.

[6]時銘顯.高等工程教育必須回歸工程與實踐[J].中國高等教育,2002,(22):14-16.

An Exploration of Higher Engineering Application Education Reform Based on Engineering Practice

LIU Zhong，DAI Guo-hong，GUO Lan-zhong，HUANG Qiong
(Mechanical Engineering College,Changshu Institute of Technology,Changshu,Jiangsu 215500)

Based on the development and the characteristics of higher engineering education at home and abroad,this paper is to present the major problems of higher engineering education in China,and point out that strengthening engineering training is the significant way to improve the quality of higher engineering education and to train new creative technologists.At the same time some teaching reform measures are put forward.

higher engineering education;engineering training;application education;creativity

TBI-4

A

1674-831X（2012）01-0058-04

2011—11—09

江蘇省高等教育教學(xué)改革研究課題(2011JSJG104)

劉忠（1968—），男，湖南長沙人，常熟理工學(xué)院教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事工程裝備機電液系統(tǒng)集成與節(jié)能控制、工業(yè)職業(yè)教育研究；戴國洪（1966—），男，江蘇吳江人，常熟理工學(xué)院教授，博士，主要從事數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)、高等教育管理研究；郭蘭中（1964—），男，陜西渭南人，常熟理工學(xué)院教授，博士，主要從事機械結(jié)構(gòu)有限元分析、高等教育管理研究；黃瓊（1978—），女，江西萍鄉(xiāng)人，常熟理工學(xué)院助教，碩士，主要從事高教圖書管理研究。

[責(zé)任編輯：胡 偉]