實踐類通識工程培養(yǎng)的改革與實踐

張海錄 羅鳳利

摘要： 工程培養(yǎng)即工程教育，是將工程思維作為人類共性的學(xué)科基礎(chǔ)，倡導(dǎo)通識性、科學(xué)性和實踐性的一種教育形式。實踐類通識工程教育以其特有的實踐性和工程現(xiàn)場環(huán)境讓學(xué)生身臨其境的感受工程的魅力和特點。當(dāng)前，我國高校實踐類通識工程教育主要依托現(xiàn)有設(shè)備和條件，采用參觀性和實踐性課程的形式進行， 但因各高校場地、資金等因素的制約，使得設(shè)備和工藝講解不全面，造成學(xué)生知識點的斷裂；且由于各工種在教學(xué)環(huán)節(jié)上沒有進行統(tǒng)籌規(guī)劃，容易造成工種之間的銜接缺失或者銜接不善等問題，因此，解決由于場地和資金問題造成學(xué)生知識點缺失，優(yōu)化各工種之間的銜接對實踐類通識工程教育具有重要的現(xiàn)實意義。

Abstract： Engineering training， that is， engineering education， takes engineering thinking as the disciplinary foundation of human commons and advocates a general， scientific， and practical education form. Practice-based general engineering education， with its unique practicality and on-site environment， allows students to experience the charm and characteristics of the project. At present， practice education in China's institutions of higher learning relies mainly on existing facilities and conditions， and it uses the form of visiting and practical courses. However， due to constraints of venues and funds in various universities， equipment and craftsmanship are not fully explained， which results in the breakage of students' knowledge points， and the lack of overall planning in the teaching process of various types of work， can easily cause problems such as lack of convergence or poor convergence between work types. Therefore， it is of great practical significance to solve the lack of students' knowledge points due to the site and funding problems and to optimize the convergence between various types of work.

關(guān)鍵詞： 工程培養(yǎng)；實踐類；統(tǒng)籌規(guī)劃；優(yōu)化

Key words： engineering training；practice class；overall planning；optimization

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0262-03

1 實踐類通識工程教育改革現(xiàn)狀

1.1 國外實踐類通識工程教育改革現(xiàn)狀

美國20世紀(jì)90年代初，為改變刻板的工程教育模式，美國開始探索一些大膽、全新、綜合的本科工程教育模式。例如：麻省理工學(xué)院提出大工程觀與工程集成教育，重新提倡工程教育為工程實際服務(wù)，并認為應(yīng)該讓學(xué)生接觸大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的分析與管理，而不僅僅局限于有關(guān)技術(shù)科學(xué)的集成，還應(yīng)包括更大的經(jīng)濟、社會、政治和技術(shù)系統(tǒng)的理解。為探索全新的、綜合的本科工程教育模式，美國還成立了相應(yīng)的研究機構(gòu)，如 ECSEL 聯(lián)合體、AYN TH ESIS 聯(lián)合體、SUC-CEED 聯(lián)合體等，雖然改革主題不相同，但都認為工程教育的核心是綜合、創(chuàng)造與實踐。

進入21世紀(jì)，美國工程教育改革與側(cè)重點都很明確，即在繼續(xù)保持數(shù)理基礎(chǔ)的前提下，著重強調(diào)“加強工程實踐訓(xùn)練，加強各種能力的培養(yǎng)”；在內(nèi)容上強調(diào)“綜合與集成，自然科學(xué)與人文社會科學(xué)的結(jié)合，工程與經(jīng)濟管理的結(jié)合”。其中本科課程體系、結(jié)構(gòu)與內(nèi)容的改革主要針對和解決工科教學(xué)課程體系中存在的以下問題：過分側(cè)重工程科學(xué)知識，輕視工程實踐訓(xùn)練；注重專業(yè)知識的傳授，輕視綜合素質(zhì)與能力的培養(yǎng)，不重視社會、人文、經(jīng)濟、環(huán)保等方面知識的作用。

1979 年英國科學(xué)促進會年會呼吁建立科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟和管理相結(jié)合的工程教育體系；法國工程教育指導(dǎo)思想是：著眼于未來，注重科學(xué)基礎(chǔ)和工程技術(shù)訓(xùn)練，理論和實踐相結(jié)合。 強調(diào)工程人員要懂得科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟、管理、法律、人文、社會、環(huán)境和工業(yè)生態(tài)等方面的知識；在德國，人文、社科教育占有特殊重要的位置，大學(xué)對理工科學(xué)生開設(shè)人文、社會科學(xué)課程，追求通過兩種文化之間的交流與對話，形成不同文化的集合，從本質(zhì)上促進學(xué)生綜合把握自然和技術(shù)特征，認識科學(xué)技術(shù)賴以發(fā)揮作用的社會各領(lǐng)域。

1.2 國內(nèi)實踐類通識工程教育改革現(xiàn)狀

隨著我國綜合實力的不斷攀升，我國機械相關(guān)行業(yè)也有了突飛猛進的發(fā)展，在這種趨勢下，要求我們的機械專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的改革要緊跟行業(yè)發(fā)展，及時制定與之協(xié)調(diào)配套的教學(xué)內(nèi)容體系。

通識性工程教育是“全面工程教育”理念的重要組成部分，“全面工程教育”理念中的通識教育基礎(chǔ)是工程思維、工程文化和工程方法，其著眼點在于培養(yǎng)能夠應(yīng)對迅速變化的世界、在多學(xué)科“系統(tǒng)”環(huán)境下善于處理各種復(fù)雜問題的全面發(fā)展的人。提高師資隊伍水平，搭建包括人文、藝術(shù)和社會科學(xué)教育在內(nèi)的多層次、綜合性通識教育課程平臺，充分發(fā)揮非課堂教學(xué)因素的作用是以“全面工程教育”理念為參照，強化我國工程教育通識性的主要舉措。

對于通識教育，我國高等教育的先驅(qū)們有過很好的見識和倡導(dǎo)。蔡元培提倡大學(xué)本科要 “融通文理兩科之界限”；梅貽琦認為大學(xué)教育應(yīng)以“通識為本，專識為末”，他認為大學(xué)教育觀的核心是通才教育，強調(diào)“通識為本，專識為末”，“社會所需要者，通才為大，而專家次之。以無通才為基礎(chǔ)之專家臨民，其結(jié)果不為新民，而為擾民”；他認為“工科教育于適度的技術(shù)化之外，要取得充分的社會化與人文化”，“是工業(yè)化問題中最核心的一個問題”。

我國全日制本?？粕?，工科學(xué)生占35%以上，遠遠高于美國、英國、德國和日本，但我國合格的工程師卻相當(dāng)匱乏，一些工科院校的畢業(yè)生實際上很難勝任工程師的工作。當(dāng)前全球技術(shù)發(fā)展正呈現(xiàn)多學(xué)科和跨學(xué)科的特點，這也提高了社會對工程師的技能要求。針對我國的特殊國情，國家以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，大力推廣“工程教育”，特別是實踐類通識工程教育。

為順應(yīng)世界工程教育的發(fā)展趨勢，近年來，我國高校在學(xué)習(xí)國外先進的工程實踐教學(xué)改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，正積極推行實踐類通識工程教育教學(xué)改革。概括起來，主要有如下三種模式：寓學(xué)于研，強化創(chuàng)新實踐的模式；以提高工程實踐創(chuàng)新能力為主要目標(biāo)的模式；以開放式自主實驗教學(xué)改革為主要內(nèi)容的模式。

2 建立基于網(wǎng)絡(luò)化實踐類通識工程教育案例素材庫

隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，建立基于互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)平臺已經(jīng)成為開展通識工程教育的重要手段。由于限制于設(shè)備種類、技術(shù)條件、場地和資金等因素，使得設(shè)備和工藝講解不全面，造成學(xué)生知識點的斷裂，建立基于網(wǎng)絡(luò)化實踐類通識工程教育平臺可以彌補這種缺失，并通過豐富的以大量視頻和圖片為表現(xiàn)形式的案例素材，讓學(xué)生掌握全面的設(shè)備、工藝和應(yīng)用方面的專業(yè)知識，從而使學(xué)生的知識鏈做到良好的銜接，提高工程教育培養(yǎng)質(zhì)量。

2.1 建立以微信公眾號為入口的登陸平臺

實踐類通識工程教育作為素質(zhì)教育的重要載體，要覆蓋到更加廣泛的學(xué)生中去。實踐類通識工程教育除了按照正常教學(xué)安排進行授課外，還可以通過微信公眾號的形式使沒有接受正常教學(xué)安排的學(xué)生進行自主網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，從而使實踐類通識工程教育課程受眾最大化。微信作為現(xiàn)在個人通訊使用最為廣泛的手機APP已經(jīng)廣泛被大眾應(yīng)用。微信公眾號是和微信綁定的具有推廣屬性和傳播屬性的一款網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。建立基于網(wǎng)絡(luò)化實踐類通識工程教育案例素材庫，首先要解決的是素材庫入口途徑問題，當(dāng)前手機和微信的普及使得用微信公眾號作為實踐類通識工程教育案例素材庫的登陸入口成為最佳選擇。

2.2 建立網(wǎng)站形式的工程教育案例素材庫

工程教育案例素材庫的建立是實踐類通識工程教育改革與實踐的重要內(nèi)容。案例素材庫的建立可以彌補由于現(xiàn)有條件不足而帶來的一系列問題，如設(shè)備種類不全使學(xué)生對相關(guān)加工技術(shù)不了解、工程工藝過程缺失使學(xué)生對工程工藝的完整性認識不足、教學(xué)效果不佳造成學(xué)生知識掌握不徹底等。工程教育案例素材庫是以工程項目為導(dǎo)向、以典型工程工藝流程為主線、以具體項目所用設(shè)備設(shè)施的操作實施為主要內(nèi)容，通過重點提煉和總結(jié)歸納整理出的一個集合不同工藝、不同學(xué)科和不同設(shè)備的綜合性資源庫，其以大量視頻和圖片的格式存放于網(wǎng)站空間內(nèi)，并且和微信公眾號進行鏈接，使學(xué)生用最快的速度找到所需要的案例素材。通過微信公眾號和網(wǎng)站形式的工程教育案例素材庫的組合搭配，可以使得課堂的教學(xué)活動延伸到了課后，學(xué)生可以根據(jù)自己的時間靈活選擇自己要學(xué)習(xí)的專業(yè)課程和相關(guān)案例教學(xué)，工程教育案例素材庫的建立為實踐類工程教育的改革與實踐提供了有力支持，對嘗試新的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式具有重要的意義。

2.3 搭建以多工藝、多工程、多案例為主的實踐教學(xué)平臺

實踐教學(xué)的投入力度很大程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，搭建綜合性實踐教學(xué)平臺對于提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要作用。抓住產(chǎn)品典型工藝路線，進行深入剖析，解決學(xué)生工藝斷點問題；遴選具有代表性的工程項目進行合理簡化及碎片化，系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的大工程意識和解決實際問題的能力；擴展與企業(yè)的雙向合作，企業(yè)分享真實案例、實踐課程和畢業(yè)設(shè)計給學(xué)校，學(xué)校聘請具有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗的技術(shù)骨干做企業(yè)導(dǎo)師和兼職實踐教練指導(dǎo)學(xué)生的實踐活動，靈活采取企業(yè)技術(shù)骨干到校指導(dǎo)和學(xué)生到企業(yè)實習(xí)鍛煉等多種校企合作機制，并探索根據(jù)不同專業(yè)的專業(yè)特點和行業(yè)特點，進行創(chuàng)新性的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)模式，從而為實踐類通識工程教育開辟全新的改革方案和實踐環(huán)節(jié)。

3 優(yōu)化工藝銜接，提煉典型“工程”線路

工程教育中的實踐教學(xué)是目前工科學(xué)生能力培養(yǎng)中最為重要的環(huán)節(jié)，也是提升學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新能力最為困難的環(huán)節(jié)。主要是因為各大高校的教學(xué)設(shè)備設(shè)施數(shù)量不多、類型不完善和重點工藝沒有實踐環(huán)節(jié)等，當(dāng)涉及到產(chǎn)品完整工藝路線的講授時，只是停留在書本上，往往缺少現(xiàn)場工藝演示和直觀的操作體驗，這就造成了畢業(yè)生對產(chǎn)品工藝流程的把握不完善，致使對工程的整體認知缺乏系統(tǒng)性。

通過對典型“工程”案例的分析，梳理出多條產(chǎn)品或工程的工藝路線，并結(jié)合自身的設(shè)備條件和校企合作企業(yè)的具體情況，定制出符合高校自己實際情況的“工程”教學(xué)素材，例如針對機械類的學(xué)生，結(jié)合自身的實踐課程如鍛造、銑床加工、車床加工、鉗工加工和熱處理等工藝，整理出關(guān)于工具錘子的完整的工藝路線，實踐課程按照工具錘子的實際生產(chǎn)工藝進行安排，注重系統(tǒng)性和連貫性，使學(xué)生通過實際動手參與每個環(huán)節(jié)從而對工具錘子的整個生產(chǎn)工藝做到了解并理解。針對建筑類的學(xué)生，通過學(xué)生自主設(shè)計、材料的選取、材料的切割加工、模型的粘連拼接、電路的設(shè)計和走線規(guī)劃以及后期的美化處理等，并通過和專業(yè)的建筑模型公司進行重點環(huán)節(jié)校企合作，使學(xué)生掌握建筑沙盤模型制作的全部流程。

3.1 注重工程過程教學(xué)內(nèi)容改革

實踐類工程教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)需要合理的實踐教學(xué)內(nèi)容做支撐，教學(xué)內(nèi)容的安排通常是通過教學(xué)體系來體現(xiàn)，在實踐類工程教育方面，很多高校是采用工程參觀、理論結(jié)合部分實踐環(huán)節(jié)的方式進行，形成層階式的課程體系，這種教學(xué)體系有利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握專業(yè)知識，但缺點是對工程實際的掌握不充分，容易造成書本知識和現(xiàn)場工程知識脫節(jié)。

因此，部分高校需要配套項目化的課程體系來解決這個問題。項目化的課程體系以產(chǎn)品或工程的全生命周期為主線，拆分成各個功能模塊，如原材料模塊、標(biāo)準(zhǔn)件模塊、設(shè)計模塊、裝配模塊、成本模塊、質(zhì)量模塊等，學(xué)生可以根據(jù)自己的知識儲備選擇自己需要的模塊，從而靈活的構(gòu)建自己的工程知識體系。

3.2 從傳統(tǒng)教學(xué)向現(xiàn)代化教學(xué)轉(zhuǎn)變

在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，我國高校在實踐類通識工程教育方面一直延續(xù)著理論教學(xué)、參觀性學(xué)習(xí)和工廠實習(xí)的教學(xué)流程，當(dāng)前，越來越多的現(xiàn)代化教學(xué)方法和手段正在逐漸興起，并開始滲透到傳統(tǒng)教學(xué)中去。

隨著2011年教育部啟動國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，越來越多的高校參與進來，在創(chuàng)新訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和創(chuàng)業(yè)實踐等方面提供了大量的訓(xùn)練內(nèi)容，從機械、電子、控制等多學(xué)科融合的角度，設(shè)置綜合性創(chuàng)新課程；以工程體系為背景，研發(fā)項目化訓(xùn)練課程。通過創(chuàng)新理論的支持和創(chuàng)新課程的帶動，讓大學(xué)生變成創(chuàng)客，讓創(chuàng)業(yè)成為常態(tài)化。

隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)線上教學(xué)形式已經(jīng)開始成為重要的教學(xué)手段?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)線上教學(xué)形式彌補了傳統(tǒng)教學(xué)固定時間和固定地點的弊端，充分利用零散的、碎片化的時間來進行線上學(xué)習(xí)，其中以微課為代表的線上教學(xué)形式已經(jīng)在全國高校中逐漸發(fā)展起來，微課利用視頻、圖片和音頻等元素，借助互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)，把優(yōu)質(zhì)資源進行傳播和分享，這種形式很好地彌補了某些高校因?qū)嵺`類設(shè)備設(shè)施不全造成學(xué)生知識體系不完整的問題。

4 建立跨專業(yè)綜合工程訓(xùn)練平臺

跨專業(yè)綜合工程訓(xùn)練平臺是一種側(cè)重動手能力和綜合工程能力的教學(xué)平臺。它從實際的工程問題出發(fā)，在實際的工程項目的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納出專業(yè)知識點和核心的技術(shù)技能，以微型工程教具和訓(xùn)練套件為載體，搭建與真實專業(yè)工程高度仿真的作業(yè)作品，完成技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)條件，從而實現(xiàn)在以實際工程為導(dǎo)向的創(chuàng)新課程和教學(xué)模式改革中培養(yǎng)學(xué)生動手能力和綜合工程能力的教學(xué)目標(biāo)。

4.1 開展跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程

跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程是一門系統(tǒng)的、綜合的教學(xué)環(huán)節(jié)，其側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力。傳統(tǒng)的工程實訓(xùn)課程如鉗工訓(xùn)練、車工訓(xùn)練、銑工訓(xùn)練等注重單項技能的訓(xùn)練，訓(xùn)練科目之間缺少系統(tǒng)的連貫性，容易造成工程環(huán)節(jié)銜接不當(dāng)，從而造成學(xué)生知識體系和技能體系不健全。而開展跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程也不是簡單的單項技能的疊加，要根據(jù)實際工程項目的具體情況進行有效銜接和工藝設(shè)計，從而滿足實際工程項目的系統(tǒng)性和綜合性要求。

學(xué)校以工程訓(xùn)練與實驗中心為教學(xué)主陣地，整合哈爾濱市機械加工、電子類和軟件類企業(yè)和高校的教學(xué)資源，以當(dāng)前行業(yè)對技能應(yīng)用型人才的需求和重要工程類訓(xùn)練大賽為出發(fā)點，詳細了解行業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)，按照不同崗位需求、相關(guān)技術(shù)規(guī)范和崗位要求制定了詳細的跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程的任務(wù)書及教學(xué)產(chǎn)品技術(shù)要求，把課程中設(shè)計的工程項目進行合理的碎片化處理和階段性處理等教學(xué)改造，結(jié)合現(xiàn)有工藝條件和設(shè)備條件，重新搭建新的跨專業(yè)實訓(xùn)課程。課程項目包括“微信公眾號管理與運營”、“FDM型3D打印機”和“月球燈”等一系列貼近生活和工程實際的項目。在教學(xué)過程中，通過“任務(wù)分配”、“方案制定”、“技術(shù)路線”、“加工制作”、“產(chǎn)品演示及路演”等教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生體驗真實的職業(yè)流程，培養(yǎng)良好的職業(yè)規(guī)范性，從而更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。

4.2 跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程課堂教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)工程訓(xùn)練課堂教學(xué)主要采用“先講授，再示范”的形式進行，跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程要在此基礎(chǔ)上，根據(jù)專業(yè)特點和工程需要，添加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、成分分析、工藝及時間安排和統(tǒng)籌外購和裝配制作教學(xué)內(nèi)容，以小組的形式進行任務(wù)拆分和分配，模擬“公司化運行”模式，制定任務(wù)時間節(jié)點和工作內(nèi)容審核制度，定期以口頭和書面匯報的形式公布任務(wù)進展和成果，這種“公司化”的課堂教學(xué)模式可以極大地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性，充分釋放學(xué)生獨立完成任務(wù)的能力。嘗試通過校企合作，把企業(yè)一線的技術(shù)骨干聘為跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程的企業(yè)指導(dǎo)教師，把企業(yè)和實際工程的現(xiàn)場經(jīng)驗帶到課堂中來，指導(dǎo)學(xué)校的實踐課程。

4.3 建設(shè)跨專業(yè)工程實踐基地

跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程的開展需要配套的軟硬件設(shè)備設(shè)施平臺作為支撐。黑龍江科技大學(xué)工程訓(xùn)練與基礎(chǔ)實驗中心擁有車、鉗、銑、激光切割、3D打印、焊接、鑄造、電子、軟件等多工種教學(xué)實驗平臺，能夠為開展機械設(shè)計、電子設(shè)計、軟件設(shè)計和綜合性創(chuàng)新工程課程提供必要的硬件及設(shè)備支持；中心具有眾多具有多年加工經(jīng)驗和產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗的指導(dǎo)教師，為跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程的開展提供技術(shù)指導(dǎo)和實踐指導(dǎo)；通過校企合作搭建校企共建實習(xí)實踐平臺，聘請企業(yè)一線技術(shù)骨干參與指導(dǎo)大學(xué)生跨專業(yè)工程實踐創(chuàng)新課程，從現(xiàn)場經(jīng)驗和產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗兩方面為課程的順利開展提供強有力的技術(shù)支持；通過整合學(xué)校各專業(yè)的實驗室資源，搭建多專業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)平臺，組建多專業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)師資力量。多途徑多角度的建設(shè)跨專業(yè)工程實踐基地，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和應(yīng)用型人才搭建行之有效的實踐平臺。

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