運(yùn)用頂層設(shè)計(jì) 建設(shè)高水平綜合性工程訓(xùn)練中心

胡明星

(西安理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理處，陜西西安 710048)

0 引言

工程訓(xùn)練中心是“十一五”期間西安理工大學(xué)重點(diǎn)建設(shè)的國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(建設(shè)單位)。在創(chuàng)建國(guó)家級(jí)工程訓(xùn)練中心的過程中，學(xué)校既不是簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)充原來的金工實(shí)習(xí)中心，又沒有局限于示范中心建設(shè)評(píng)審指標(biāo)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行“按圖索驥”式的建設(shè)，而是應(yīng)用頂層設(shè)計(jì)的方法手段，根據(jù)學(xué)校教育事業(yè)發(fā)展規(guī)劃和辦學(xué)特色，由學(xué)校層面開始對(duì)工程訓(xùn)練中心未來發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃和定位，突出學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練與教學(xué)資源整合，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主管理和分層次特色培養(yǎng)，逐步建立起輻射全國(guó)、國(guó)內(nèi)一流的多功能、開放型工程訓(xùn)練中心，在探索國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)模式上進(jìn)行了卓有成效地實(shí)踐和探索。

1 頂層設(shè)計(jì)內(nèi)涵、特點(diǎn)與作用

頂層設(shè)計(jì)最初為引進(jìn)的工程學(xué)概念，英文為Topdown，其被定義為:從最高端向最低端、從一般到特殊展開系統(tǒng)推進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，是自上而下、自高端至低端層層系統(tǒng)推進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。具體講，頂層設(shè)計(jì)就是用系統(tǒng)方法，以全局視角，對(duì)各要素進(jìn)行系統(tǒng)配置和組合，制定實(shí)施路徑和策略。它不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式即底層設(shè)計(jì)模式(Bottom-up)，是一種新的逆向設(shè)計(jì)模式，它既是一種新的方法，也是一種新理念［1］。頂層設(shè)計(jì)具有應(yīng)用性、操作性的突出特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)執(zhí)行力，在執(zhí)行中注重細(xì)節(jié)，實(shí)施精細(xì)化管理和全面質(zhì)量管理，注重各環(huán)節(jié)之間的互動(dòng)與銜接［2］。頂層設(shè)計(jì)和發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃一樣，都是高校發(fā)展進(jìn)行理性設(shè)計(jì)的重要手段，都注重從目標(biāo)、措施到結(jié)果的過程控制，但發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃更強(qiáng)調(diào)宏觀性、原則性和前瞻性，而頂層設(shè)計(jì)則更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)化、清晰化、可操控。在實(shí)踐中，只有將這兩種理性設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來，才能夠?yàn)楦咝０l(fā)展提供更加科學(xué)的指引［3-5］。

國(guó)家級(jí)示范中心建設(shè)本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從建設(shè)的總體目標(biāo)出發(fā)，站在全局進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在更大范圍上實(shí)現(xiàn)綜合，促進(jìn)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的形成就顯得尤為重要和迫切［6］。頂層設(shè)計(jì)恰恰為工程提供了整體思維、統(tǒng)籌考慮的有效途徑和方法。在示范中心建設(shè)中只有放棄局部利益，站在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系乃至學(xué)科發(fā)展的整體利益高度來確定建設(shè)的思路和方案，才能夠使示范中心建設(shè)的績(jī)效趨于更佳，又好又快地達(dá)到建設(shè)目標(biāo)［7］。采用頂層設(shè)計(jì)方法進(jìn)行示范中心建設(shè)，有利于從全局出發(fā)，選擇制定正確的建設(shè)方案，避免局部建設(shè)和重復(fù)建設(shè)帶來的發(fā)展不平衡以及資源共享率低下等弊端，使示范中心建設(shè)既包含評(píng)審要求的規(guī)定動(dòng)作，又具備求實(shí)創(chuàng)新的自選動(dòng)作［8］。

2 頂層設(shè)計(jì)在工程訓(xùn)練中心建設(shè)中的應(yīng)用

2005年，學(xué)校在曲江校區(qū)規(guī)劃建設(shè)新的工程訓(xùn)練中心。為確保建設(shè)的高起點(diǎn)高水平，學(xué)校成立了知名教授組成的工程訓(xùn)練專家委員會(huì)，負(fù)責(zé)對(duì)工程訓(xùn)練在學(xué)校人才培養(yǎng)體系中的地位、作用、發(fā)展定位及訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)置、運(yùn)行模式進(jìn)行研究和決策。學(xué)校確定了工程訓(xùn)練中心組織管理體系，即由實(shí)驗(yàn)室管理處直屬管理，實(shí)行在工程訓(xùn)練專家委員會(huì)指導(dǎo)下的中心主任負(fù)責(zé)制［9］。2007年工程訓(xùn)練中心獲批國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心(建設(shè)單位)，學(xué)校嚴(yán)格按照教育部關(guān)于普通高校國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和評(píng)審工作的有關(guān)要求進(jìn)行建設(shè)［10-11］，逐漸形成了集傳統(tǒng)制造技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)測(cè)試分析、電工電子技術(shù)和云計(jì)算中心為一體的工程訓(xùn)練，成為學(xué)校人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)體系中不可缺少的校級(jí)公共平臺(tái)。工程訓(xùn)練中心的建設(shè)成效得到廣泛認(rèn)可，頂層設(shè)計(jì)的效果得到顯現(xiàn)，先后有國(guó)內(nèi)外150余所高校到校參觀交流。2013年4月，工程訓(xùn)練中心建設(shè)特色和人才培養(yǎng)模式再次得到教育部本科教學(xué)工作審核評(píng)估專家組的好評(píng)。

2.1 工程訓(xùn)練體系的目標(biāo)定位與總體框架

學(xué)校結(jié)合學(xué)科特色和工程教育實(shí)踐發(fā)展，提出了“以學(xué)生為本，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為主線，夯實(shí)實(shí)踐基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)綜合應(yīng)用，注重學(xué)生個(gè)性發(fā)揮”的建設(shè)思路。專家委員會(huì)明確指出工程訓(xùn)練要貫穿工程意識(shí)以及真實(shí)工程背景，通過平臺(tái)建設(shè)的真實(shí)性、綜合性，實(shí)踐體系的系統(tǒng)性、完整性，指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的專門性、協(xié)同性，管理運(yùn)行的科學(xué)性、開放性，來達(dá)到認(rèn)識(shí)和動(dòng)手相融合、理論與實(shí)踐相融合，基礎(chǔ)與創(chuàng)新相融合，服務(wù)于學(xué)?！芭囵B(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的目標(biāo)要求。經(jīng)過近年來的探索，逐漸形成了明確的培養(yǎng)目標(biāo)定位、反饋協(xié)調(diào)機(jī)制和管理運(yùn)行機(jī)制，完善了工程訓(xùn)練中心頂層設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)(見圖1)，建成了規(guī)模較大、具有國(guó)內(nèi)一流水平的綜合性工程訓(xùn)練教學(xué)平臺(tái)，在教學(xué)研究型大學(xué)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，培育學(xué)校核心競(jìng)爭(zhēng)力方面進(jìn)行了有效探索和實(shí)踐［12-15］。

圖1 工程訓(xùn)練中心頂層設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)及關(guān)系示意圖

2.2 工程訓(xùn)練中心主要建設(shè)內(nèi)容

(1)工程訓(xùn)練教學(xué)體系。根據(jù)工程訓(xùn)練中心發(fā)展定位，專家委員會(huì)設(shè)計(jì)了以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為主線，以培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的人才為核心，以改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、模式、方法及手段為途徑，注重學(xué)科交叉，融知識(shí)、能力、素質(zhì)為一體，體現(xiàn)本科生理論教學(xué)進(jìn)程及學(xué)生能力培養(yǎng)的階段性特點(diǎn)，共性、個(gè)性與階段性相結(jié)合的三層次多模塊化的實(shí)踐教學(xué)體系(見圖2)。

圖2 工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系

基礎(chǔ)工程實(shí)踐層次:通過工程知識(shí)認(rèn)知(科學(xué)與技術(shù)原理認(rèn)知、工程背景知識(shí)認(rèn)知和設(shè)備及工藝裝備知識(shí)認(rèn)知)、基礎(chǔ)工程訓(xùn)練(機(jī)械加工技術(shù)實(shí)踐、材料與成型技術(shù)實(shí)踐、電工電子技術(shù)實(shí)踐)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，達(dá)到了解科學(xué)原理、認(rèn)識(shí)工程背景、熟悉工藝知識(shí)、學(xué)習(xí)工程技能、增強(qiáng)動(dòng)手能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣等目的。

綜合工程實(shí)踐與應(yīng)用層次:通過綜合實(shí)踐(現(xiàn)代制造技術(shù)實(shí)踐、機(jī)電綜合實(shí)踐、電類綜合實(shí)踐)、綜合應(yīng)用(綜合實(shí)踐項(xiàng)目的延伸及應(yīng)用、配合理論教學(xué)的工程應(yīng)用、課外自主實(shí)踐綜合應(yīng)用)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，達(dá)到了解產(chǎn)品概念、建立設(shè)計(jì)思路、熟悉工藝流程、體驗(yàn)工藝過程、掌握調(diào)試方法、培養(yǎng)分析能力等目的。

特色與創(chuàng)新實(shí)踐層次:通過專業(yè)技術(shù)特色實(shí)踐(分析與設(shè)計(jì)、工藝與制造、測(cè)試與控制、系統(tǒng)與集成項(xiàng)目)、學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)踐(學(xué)生課外科技活動(dòng)、學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目、科技社團(tuán)及興趣小組活動(dòng))環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，達(dá)到激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)揮、培養(yǎng)專業(yè)特長(zhǎng)、強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)綜合能力等目的。

(2)工程實(shí)踐課程群。根據(jù)工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)體系和專業(yè)特色，專家指導(dǎo)委員會(huì)設(shè)計(jì)了面向不同專業(yè)、不同培養(yǎng)階段的實(shí)踐課程群，按照完全學(xué)分制的教學(xué)要求，開出多層次模塊化的訓(xùn)練項(xiàng)目，在共性培養(yǎng)的同時(shí)，注重學(xué)生個(gè)性化的發(fā)展需求(見表1)。

表1 課群設(shè)置

注重教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革?；A(chǔ)課群在傳統(tǒng)機(jī)加工、熱加工、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)上融入數(shù)控加工、特種加工、PLC等現(xiàn)代工程技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的基本工程素質(zhì)，拓寬工程視野;綜合課群采取項(xiàng)目式教學(xué)方法，以項(xiàng)目實(shí)施為主線，學(xué)生為主體，教師為引導(dǎo)，通過團(tuán)隊(duì)合作完成一個(gè)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生初步的工程綜合應(yīng)用能力;特色課群基于當(dāng)代先進(jìn)工程應(yīng)用技術(shù)的某一方向，融入教師科研及教學(xué)改革成果，采取啟發(fā)式、討論式、交互式相結(jié)合的互動(dòng)式實(shí)踐教學(xué)新方法，通過真實(shí)工程實(shí)踐掌握技術(shù)內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)特長(zhǎng)、工程創(chuàng)新意識(shí)與能力。

(3)云計(jì)算中心。圍繞教學(xué)改革與信息化發(fā)展需求，專家指導(dǎo)委員會(huì)設(shè)計(jì)了具有高性能計(jì)算能力的云計(jì)算中心與云存儲(chǔ)服務(wù)，中心局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有線千兆到桌面，無線300兆到終端。目前，已建成了以刀片服務(wù)器、高性能工作站為基礎(chǔ)的云計(jì)算中心，可向?qū)W生提供 AD6、Protel、Pro/E、3D MAX、Geomagic、Ansys等 40余種工程設(shè)計(jì)、分析、制造軟件的應(yīng)用服務(wù)，學(xué)生不受空間限制，使用平板電腦、智能手機(jī)、電腦完成學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)任務(wù);整合大量的工程技術(shù)課件和各種素材(動(dòng)畫、視頻、圖形圖像、文本等)，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫(kù)，保證了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的豐富性;開發(fā)使用的教學(xué)綜合管理系統(tǒng)，滿足了工程技術(shù)綜合實(shí)踐教學(xué)改革對(duì)教學(xué)調(diào)度、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定、設(shè)備和訓(xùn)練場(chǎng)地的預(yù)約、人員考核、物流管理等方面的信息化管理要求。

(4)開放運(yùn)行管理機(jī)制。立足中心資源效益最大化，專家指導(dǎo)委員會(huì)設(shè)計(jì)了以學(xué)生為主體、學(xué)生自主管理的實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行管理體制，并規(guī)劃了專門的學(xué)生科技實(shí)踐開放區(qū)，購(gòu)置專項(xiàng)設(shè)備，配備專業(yè)指導(dǎo)教師參與指導(dǎo)學(xué)生國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、科技競(jìng)賽和社團(tuán)活動(dòng)。教師和學(xué)生帶著創(chuàng)意或者設(shè)計(jì)方案通過預(yù)約就可以進(jìn)入開放實(shí)踐區(qū)，并使用中心的各類資源。目前，學(xué)校有11個(gè)學(xué)生社團(tuán)常年在此活動(dòng)，參與學(xué)生每年近2 000人。僅2012年學(xué)生依托工程訓(xùn)練中心開展課外科技競(jìng)賽活動(dòng)獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)12項(xiàng)、省級(jí)獎(jiǎng)13項(xiàng)。中心與國(guó)內(nèi)外基金會(huì)、企業(yè)建立多方位合作機(jī)制，建有唐仲英大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)基地、黃河水電大學(xué)生綜合實(shí)踐創(chuàng)新基地、德國(guó)卡爾蔡司精密測(cè)量技術(shù)及人才培養(yǎng)合作基地、美國(guó)Xilinx復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)惠普云計(jì)算高校示范中心、美國(guó)Stratasys快速成型聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)Parallels高性能虛擬化示范項(xiàng)目、臺(tái)灣固緯電子測(cè)試聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、陜西省“春筍計(jì)劃實(shí)踐基地”及西安市“青少年科普教育基地”等，在人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)中發(fā)揮了積極作用。

3 結(jié)語

頂層設(shè)計(jì)作為項(xiàng)目管理決策與規(guī)劃的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法之一，在學(xué)校工程訓(xùn)練中心建設(shè)和人才培養(yǎng)體系構(gòu)建中發(fā)揮了重要作用。目前，中心建筑面積1.7萬m2，設(shè)備總值0.34億萬元，獲得省級(jí)以上教學(xué)成果10余項(xiàng)，已成為國(guó)內(nèi)高校中頗具特色、訓(xùn)練水平先進(jìn)的綜合性工程訓(xùn)練中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)校理工、經(jīng)管、文法、藝術(shù)等學(xué)科門類61個(gè)專業(yè)的全覆蓋，開設(shè)訓(xùn)練項(xiàng)目202項(xiàng)，年均接待學(xué)生5 000余人、大學(xué)生課外實(shí)踐2 000余人?！笆濉逼陂g，工程訓(xùn)練中心將繼續(xù)深化教育教學(xué)改革，堅(jiān)持內(nèi)涵與特色發(fā)展方向，在總結(jié)已有成果與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，積極探索國(guó)際視野背景下卓越工程師培養(yǎng)模式和培養(yǎng)途徑，穩(wěn)步提升工程訓(xùn)練水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，不斷擴(kuò)大國(guó)家級(jí)工程訓(xùn)練中心的輻射力和影響力，更好地為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

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