基于能力遞進模型的“回歸工程”實踐教學(xué)研究

于 仙，鄭 偉，林育茲，陳毅龍

（廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院 機電工程系，福建 漳州 363105）

20世紀80年代，麻省理工學(xué)院提出“回歸工程”教育，它強調(diào)工程實踐訓(xùn)練在工程教育中的作用，著重培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的高質(zhì)量應(yīng)用型工程人才［1－2］。目前，越來越多的高校將“回歸工程”教育作為工程人才教育的基本理念［3－4］。但是，有調(diào)查顯示：60.4%的受訪企業(yè)認為現(xiàn)在我國的工科畢業(yè)生工程設(shè)計能力和運用綜合知識解決問題的能力不強，不能滿足企業(yè)崗位要求［5－6］。因此，根據(jù)企業(yè)對工程人才的需求來開展“回歸工程”教育至關(guān)重要。本文通過企業(yè)對工程類人才需求的分析，建立能力遞進式實踐教學(xué)模型，并基于該模型進行了實踐教學(xué)模塊及教學(xué)改革。實踐證明，該模型為實踐教學(xué)改革提供了改進方向，最終使學(xué)生在實操、工程實踐、創(chuàng)新實踐方面的能力得到提升。

1 能力遞進式實踐教學(xué)模型構(gòu)建

目前工程類企業(yè)對人才的需求主要可以分為3種，即：生產(chǎn)型人才、工程設(shè)計人才和研發(fā)創(chuàng)新人才。

生產(chǎn)型人才主要從事工程項目的制造、產(chǎn)品的生產(chǎn)制造或生產(chǎn)過程的運行，需要具有良好的理論基礎(chǔ)和較強的工程實踐能力。

工程設(shè)計人才主要從事產(chǎn)品、工程項目或生產(chǎn)過程的設(shè)計與開發(fā)，應(yīng)具有扎實的理論基礎(chǔ)、良好工程實踐能力，具有設(shè)計開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品、新生產(chǎn)工藝或新工程項目的能力。

研發(fā)創(chuàng)新人才主要從事復(fù)雜產(chǎn)品或者大型工程項目的研究、開發(fā)及工程科學(xué)的研究，應(yīng)具有精深的專業(yè)理論基礎(chǔ)、較強的技術(shù)創(chuàng)新能力及豐富的工程經(jīng)驗，具有創(chuàng)造出有國際競爭力的專利技術(shù)、專有技術(shù)及高技術(shù)含量的工程項目的能力［7－9］。

從生產(chǎn)型人才至研發(fā)創(chuàng)新人才，企業(yè)對人才能力的需求逐層遞進。為了能夠滿足企業(yè)需求、提升畢業(yè)生質(zhì)量，需要采用個性化、多層次的教學(xué)模式，建立能力遞進式實踐教學(xué)模型（見圖1）。

圖1 能力遞進式實踐教學(xué)模型

2 實踐教學(xué)模塊

在圖1所示的能力遞進式實踐教學(xué)模型中，工程人才的能力分為實操能力、工程設(shè)計能力和研發(fā)創(chuàng)新能力。筆者根據(jù)該教學(xué)模型中3個層次能力的要求，構(gòu)建了與之相適應(yīng)的實踐教學(xué)模塊（見圖2）。從實踐教學(xué)模塊中“基本技能訓(xùn)練—工程綜合能力訓(xùn)練—綜合創(chuàng)新訓(xùn)練”的排列可以看出，該模塊具有由淺入深、層次清晰、4年不間斷學(xué)習、與理論課程相得益彰的特點，并形成了知識、能力、素質(zhì)、個性協(xié)調(diào)發(fā)展的實踐教學(xué)體系。這有利于培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力、綜合應(yīng)用知識的能力和探索創(chuàng)新的能力。

圖2 實踐教學(xué)模塊

2.1 基本技能培訓(xùn)模塊

基本技能培訓(xùn)要求學(xué)生能夠分析工件的加工/成型工藝，通過實際操作設(shè)備，增強對機械制造工藝的感性認識，并具備一定的安全操作技能。傳統(tǒng)加工工藝（如車、銑、刨、磨等）已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)生的興趣，故在此基礎(chǔ)上增加熱加工（如焊接）及其他先進制造技術(shù)（如數(shù)控車、加工中心、電火花加工、激光加工），這使得實踐教學(xué)內(nèi)容更加豐富，更能激發(fā)學(xué)生在基本技能培訓(xùn)中的主動性。

在該學(xué)習過程中，以學(xué)生已有的專業(yè)知識和技能為培訓(xùn)基礎(chǔ)，綜合考慮生產(chǎn)崗位的技能要求、學(xué)校資源及學(xué)生需求等因素，組織學(xué)生考取職業(yè)技能證書。通過備考過程的集中訓(xùn)練，讓學(xué)生真正提升實操能力，滿足企業(yè)對生產(chǎn)型人才的需求。

2.2 工程項目能力訓(xùn)練模塊

工程項目能力訓(xùn)練是以一個部件（如變速箱等）制造全過程為核心的綜合實習，使學(xué)生對機械產(chǎn)品的制造過程有完整的認識，鼓勵學(xué)生自己設(shè)計機械產(chǎn)品，制訂加工工藝，在實習中獨立操作。該過程將傳統(tǒng)制造工藝與現(xiàn)代先進制造技術(shù)結(jié)合起來，可以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、工藝設(shè)計能力及動手實踐能力。

在該訓(xùn)練模塊中，還要組織學(xué)生參與企業(yè)的科研項目，使學(xué)生更好地接受實際工程案例的訓(xùn)練，對工程項目有全程的了解。教師對學(xué)生的工作進行輔導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，科研帶動實踐教學(xué)，提高學(xué)生應(yīng)用理論指導(dǎo)實踐的能力，滿足企業(yè)對工程設(shè)計人才的需求。

2.3 綜合創(chuàng)新訓(xùn)練模塊

綜合創(chuàng)新訓(xùn)練是以大學(xué)生科技活動為激勵，激發(fā)學(xué)生的個人興趣，引導(dǎo)學(xué)生以科研課題為基礎(chǔ)，積極參加各類學(xué)科競賽、各種大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目、企業(yè)合作項目、學(xué)生自選的科技創(chuàng)新項目（課題研究、工程設(shè)計、發(fā)明專利），目的是培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣、啟迪科研思維、掌握科研方法，提升學(xué)生的科學(xué)研究和科技創(chuàng)新能力，滿足企業(yè)對研發(fā)創(chuàng)新人才的需求。

3 實踐教學(xué)方法

教學(xué)方法是否合適會直接影響教學(xué)效果。應(yīng)選用合適的教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的求知欲及創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習［10－12］。在應(yīng)用遞進式實踐教學(xué)模型進行基本技能、工程項目能力和綜合創(chuàng)新能力等3個模塊的訓(xùn)練時，也應(yīng)對教學(xué)方法進行變革。在啟發(fā)式教學(xué)、多媒體教學(xué)、數(shù)字化學(xué)習等傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，形成了適應(yīng)新型能力遞進式實踐教學(xué)模型的教學(xué)方法（見圖3）。

該教學(xué)方法配合了能力遞進式、模塊化實踐教學(xué)改革，對不同層次、不同能力要求的實踐教學(xué)模塊采用不同的教學(xué)方法，根據(jù)企業(yè)需求組織考工培訓(xùn)，集中訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生的實操能力。通過項目模擬及校內(nèi)、企業(yè)的雙師指導(dǎo)，讓學(xué)生接觸企業(yè)項目或到企業(yè)中去，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力；通過以賽代練、促學(xué)促創(chuàng)的方法讓學(xué)生參與競賽，在其中激發(fā)創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)出滿足企業(yè)需要的工程人才。

圖3 遞進的教學(xué)方法

3.1 現(xiàn)場授課，組織考工

鑒于基本技能模塊培養(yǎng)目標為提高學(xué)生實際操作能力，故采用現(xiàn)場授課、組織考工的教學(xué)方法。

現(xiàn)場授課、組織考工，主要指“專場培訓(xùn)＋集中訓(xùn)練”的方法。教師根據(jù)企業(yè)對工程人才的技能的要求，結(jié)合對學(xué)校及合作企業(yè)的硬件資源統(tǒng)計，對教師資源進行評估，最終確定考工項目及培訓(xùn)內(nèi)容。學(xué)生在該過程中可以通過集中強化訓(xùn)練的方式熟練掌握實操技能，并通過獲取技能證書，更好地滿足企業(yè)對工程人才的需求。

3.2 項目模擬，雙師指導(dǎo)

工程項目能力訓(xùn)練模塊的目標是提高學(xué)生的工程實踐能力，故采用工程項目轉(zhuǎn)化成實踐課題，由學(xué)校、企業(yè)雙師指導(dǎo)的教學(xué)方法。

項目模擬主要指“校企項目＋轉(zhuǎn)化實踐課題＋興趣小組實踐”的教學(xué)方法，是以科研成果及企業(yè)項目轉(zhuǎn)化成的教學(xué)實例為基礎(chǔ)，通過科創(chuàng)中心、CAD協(xié)會、學(xué)生會等學(xué)生組織來吸收更多學(xué)生參加課題研究，實現(xiàn)師生的科技互動。通過這種方法使學(xué)生掌握工程問題的解決流程和方法。

“雙師”指導(dǎo)是指“外掛式實踐基地實踐＋業(yè)界導(dǎo)師項目指導(dǎo)＋學(xué)校導(dǎo)師跟蹤指導(dǎo)”的實習教學(xué)方法，讓學(xué)生到企業(yè)的實際工程設(shè)計崗位，親自體驗和實現(xiàn)生產(chǎn)過程，通過學(xué)校及企業(yè)雙導(dǎo)師的輔導(dǎo)，提升解決實際問題的能力，真正做到“回歸工程”。

除此之外，請企業(yè)技術(shù)骨干走進校園向?qū)W生介紹實踐經(jīng)驗、研究方法以及科技最新成果，拓展學(xué)生的視野和科研途徑，力求做到學(xué)習和應(yīng)用結(jié)合、應(yīng)用與項目結(jié)合、項目與產(chǎn)品結(jié)合、產(chǎn)品與市場結(jié)合。

3.3 以賽代練，促學(xué)促創(chuàng)

綜合創(chuàng)新能力訓(xùn)練模塊的設(shè)立是要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過鼓勵學(xué)生參加各項大學(xué)生創(chuàng)新競賽，使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下不斷強化理論知識、開發(fā)其創(chuàng)新思維、提高實踐能力、提升團隊合作精神。

學(xué)校重視“學(xué)會組織＋以賽代練＋教師團隊”相結(jié)合的教學(xué)方法，組織學(xué)生通過全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、福建省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、飛思卡爾杯全國大學(xué)生智能車大賽、信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽和大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目、挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等系列學(xué)科競賽和科技實踐活動，強化學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。通過開放性的競賽和實踐創(chuàng)新活動，在一定程度上彌補了課堂實踐教學(xué)的局限，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情和思維，同時也提高了學(xué)生自主學(xué)習和自主創(chuàng)新能力。

4 教學(xué)改革成果

近年來，廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院的實踐教學(xué)體系不斷完善，實踐教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)成效顯著。目前僅參加機電類興趣小組的學(xué)生就有300多人，在省級以上實操能力類競賽中獲各項獎勵23項；在省級及以上工程實踐類競賽中獲各項獎勵141項。另外，通過參加創(chuàng)新大賽、校企合作項目等取得的成果還有大學(xué)生創(chuàng)新項目獲獎75項，申請國家專利32項，發(fā)表論文5篇（見表1）。

表1 學(xué)生主要學(xué)術(shù)類成果統(tǒng)計

除上述成績外，在2012年度以“專注，為明天”的中國平安勵志計劃頒獎典禮中，廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院的“瘋行者”創(chuàng)業(yè)團隊晉級2012年全國十強總決賽，并獲3萬元創(chuàng)業(yè)基金。2013年的“水下清潔機械人”項目獲得（全國）海峽兩岸創(chuàng)新大賽決賽（僅有3支高校隊入選）的優(yōu)秀獎等。2012年光明日報、海峽導(dǎo)報等6家媒體先后報道了中心的學(xué)生創(chuàng)新實踐事跡，稱贊2009級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)2班為“發(fā)明班”。

5 結(jié)束語

通過對工程人才需求的分析，建立了新型能力遞進式實踐教學(xué)模型，并完成對實踐教學(xué)模塊及教學(xué)方法、手段的改革。經(jīng)過探索與實踐，學(xué)院在工程實踐教學(xué)中取得了諸多成績，培養(yǎng)了學(xué)生實操能力、工程設(shè)計能力、研發(fā)創(chuàng)新能力，更好地滿足了企業(yè)對人才的需求?？茖W(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，高校必須根據(jù)企業(yè)對工程人才的需求，與時俱進地對實踐教學(xué)進行改革，提升工程人才質(zhì)量、滿足企業(yè)需求，真正實現(xiàn)“回歸工程”教育。

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［1］Maura Borrego.Change in Engineering Education：Where Does Research Fit［J］.Journal of Engineering Education，2009（1）：3－4.

［2］Lohmann J R.A Rising Global Discipline［J］.Journal of Engineer－ing Education，2008（4）：227－228.

［3］謝笑珍.創(chuàng)新機制 推動工程師“工程化”［J］.高教探索，2014（1）：129.

［4］張文生，宋克茹.“回歸工程”教育理念下實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的思考［J］.西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2011，31（1）：77－78.

［5］胡縱宇，劉芫健.溯本求源：大學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)的三個回歸［J］.高等工程教育研究，2015（1）：185－186.

［6］呂汝金，魏德強，劉建偉，等.模塊化項目驅(qū)動模式下工程訓(xùn)練研究探索［J］.實驗技術(shù)與管理，2014，31（1）：184－186.

［7］林健.工程師的分類及工程人才培養(yǎng)［J］.清華大學(xué)教育研究，2010，31（1）：51－52.

［8］廖娟，李小忠.美國工程師培養(yǎng)模式研究［J］.中國高教研究，2011（2）：52－55.

［9］金國華，金鑫，鄧小偉，等.大工程觀視角下獨立學(xué)院工程人才培養(yǎng)模式探析［J］.高等工程教育研究，2012（2）：43－46.

［10］鄒日榮，李春雄，梁松堅，等.提高金工實習教學(xué)質(zhì)量的探索［J］.實驗室研究與探索，2010，29（8）：283－285.

［11］鞠晨鳴，徐建成.以“實踐”為導(dǎo)向的研究性教學(xué)：工程訓(xùn)練教學(xué)方法改革［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2012（9）：69－71.

［12］姚利民，段文彧.高校教學(xué)方法改革探討［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2013（8）：60－63.