基于校企深度合作的學(xué)生工程實踐教育模式研究

黃海燕, 續(xù)智丹, 楊福源, 袁 泉, 邊明遠

(清華大學(xué) 汽車工程系, 北京 100084)

1 學(xué)生工程實踐教育教學(xué)面臨新形勢

1.1 汽車行業(yè)發(fā)展的新要求

我國“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略中,汽車是新能源、人工智能等新一代高新技術(shù)的載體,汽車產(chǎn)業(yè)是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重要基地。面對新的發(fā)展機遇,汽車產(chǎn)業(yè)對人才培養(yǎng)，尤其是高層次人才培養(yǎng)提出了新要求,要求培養(yǎng)具有行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略視野、創(chuàng)新意識,以及開發(fā)、使用新材料、新技術(shù)等創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。這就要求對傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)模式進行升級,重新架構(gòu)不同類型的工科院校及院系人才培養(yǎng)模式。對于研究型大學(xué)工科院系的工程實踐教學(xué)而言,應(yīng)重點強化學(xué)生面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿的工程實踐能力的培養(yǎng)。

1.2 工程教育范式的新特征

工程教育范式經(jīng)歷了“技術(shù)模式”“科學(xué)模式”和“工程模式”,當(dāng)前為“工程模式”。在我國,工程模式以“大工程”為特征,以前沿性、系統(tǒng)性、交融性為重要標志[1]。2016年我國成為《華盛頓協(xié)議》締約國,按照《華盛頓協(xié)議》的要求,通過工程教育認證的工程專業(yè)不僅要深入理解和把握復(fù)雜工程問題,更要按照國際實質(zhì)等效原則培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[2]。2017年教育部提出“新工科”建設(shè),從新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系等5大層面推動我國工程教育的改革[3]。在這一背景下,系統(tǒng)構(gòu)建汽車工程實踐教育教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng),提高其解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力是必然的選擇。

1.3 學(xué)校歷史使命與人才培養(yǎng)理念的新要求

清華大學(xué)作為我國高等教育的一面旗幟,站在新時代的起點上,肩負著創(chuàng)建世界頂尖大學(xué),為國家發(fā)展、人民幸福、人類文明進步做出貢獻的使命。學(xué)校提出“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體的人才培養(yǎng)模式,致力于培養(yǎng)“肩負使命、追求卓越”的領(lǐng)軍人才[4]。汽車工程系處在行業(yè)迅猛發(fā)展、學(xué)?？焖偻懽兊膽?zhàn)略機遇期,培養(yǎng)滿足國家、行業(yè)發(fā)展需要的人才任重道遠。

1.4 傳統(tǒng)校企合作實踐教學(xué)模式分析

在學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)方面,汽車工程系以往的校企合作實踐教學(xué)采取傳統(tǒng)的“看—聽—總結(jié)”三步走模式,通常是學(xué)校根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)進度等因素,安排學(xué)生現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí),這種方式在很長一段時期,為學(xué)生提供了認識和了解產(chǎn)品生產(chǎn)過程的途徑。

隨著汽車生產(chǎn)模式的升級,生產(chǎn)制造自動化水平不斷提高,生產(chǎn)現(xiàn)場可看性逐漸降低,單一的參觀式實習(xí)課程效果差、學(xué)生不滿足等問題逐漸顯現(xiàn),蜻蜓點水式的“看—聽—總結(jié)”三步走的汽車工程實踐培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足人才培養(yǎng)目標要求及行業(yè)對高端人才要求。尤其是近些年隨著汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的快速發(fā)展,汽車產(chǎn)品已不再是簡單的機械產(chǎn)品,而是多種新技術(shù)的交叉融合,必須讓學(xué)生深入到企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造過程中去,跟隨企業(yè)工程師學(xué)習(xí)和鍛煉。這就需要建立起有利于啟發(fā)學(xué)生思考、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識、支持學(xué)生個性化發(fā)展的系統(tǒng)性工程實踐培養(yǎng)體系。

近年來不少高校在校外實踐教學(xué)改革方面,對校企合作實踐教學(xué)模式進行了有益的探索。對于研究型大學(xué)工科院系的實踐教學(xué),如何開展校企深度合作、如何使校企雙方對校企合作實踐教學(xué)模式達成共識,共同對實習(xí)生進行工程訓(xùn)練和工程培養(yǎng),從而有效實現(xiàn)學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)目標,是當(dāng)下一項重要研究課題。

2 校企實踐教育深度合作模式探索與實踐

校企合作開展工程實踐教學(xué),在踐行一流人才培養(yǎng)理念、培養(yǎng)卓越工程領(lǐng)軍人才的過程中,是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的專業(yè)實踐教育模式無法滿足需求的情況下,必須對校外實踐教育模式進行進一步探索和提升,通過對實踐教學(xué)課程體系的有效建設(shè),使學(xué)生有效地得到工程能力和創(chuàng)新能力訓(xùn)練,進而使學(xué)生在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計或制造創(chuàng)新過程中,有挑戰(zhàn)復(fù)雜問題的渴望和激情。

2.1 校企合作實踐教育新體系的設(shè)計

汽車工程系實踐教學(xué)組在20年實踐教學(xué)工作基礎(chǔ)上,不斷研究、探索和實踐。為不斷提升課程品質(zhì),充分利用學(xué)校資源,與教育研究院相關(guān)教師共同探討新形勢下工科院系實踐教學(xué)理念和教學(xué)模式; 與具有國內(nèi)外重點汽車企業(yè)工作經(jīng)歷的教授,探討行業(yè)精英或領(lǐng)軍人才應(yīng)具備的基本素養(yǎng)、學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)思路,以及本科生校外實踐教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)方法及評價指標等。

通過一系列研討,實踐教學(xué)組構(gòu)建了新型校企深度合作實踐教育理念,形成包括課程目標、管理模式、課程模式和教學(xué)方法等在內(nèi)的完整的教學(xué)體系,如圖1所示。

圖1 校企深度合作實踐教育體系

課程目標:重點提高學(xué)生工程素養(yǎng),包括學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和解決實際工程問題的能力;管理模式:采用校企深度合作模式,建立以實際工程問題研究為載體的雙導(dǎo)師負責(zé)制;課程模式與教學(xué)方法:引導(dǎo)學(xué)生采用基于問題的研究性學(xué)習(xí)方法,以解決實際具體工程問題為目標,以參觀學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),以課題研究為重點的教學(xué)方法和課程模式。

2.2 校企合作實踐教育平臺設(shè)計

未來汽車領(lǐng)域的人才,不論是“學(xué)術(shù)大師、興業(yè)英才、治國人才”,都應(yīng)該對汽車企業(yè)及行業(yè)有足夠的了解,包括行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需求、技術(shù)需求、人才需求等。學(xué)生通過在企業(yè)的深入實習(xí),不僅可對我國汽車工業(yè)的發(fā)展實際有較深入的了解,同時還可以對自己的知識結(jié)構(gòu)和能力等方面的不足有更加清晰的認識,從而更好地激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和補充相關(guān)基礎(chǔ)知識的熱情,增強不斷追求卓越的動力。

為實現(xiàn)上述目標,校企深度合作實踐教育平臺的設(shè)計與有效建設(shè)至關(guān)重要。高水平的校企深度合作實踐教育平臺,是有效開展研究型大學(xué)工程實踐教育的重要基礎(chǔ),也是國家新工科建設(shè)的重要組成部分。產(chǎn)業(yè)或企業(yè)對高等工程人才培養(yǎng)的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面:

(1) 能夠準確把握社會對工程人才的需求;

(2) 擁有最先進的生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù);

(3) 擁有一批經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員;

(4) 具有真實的工程實踐和創(chuàng)新環(huán)境;

(5) 擁有完整的先進企業(yè)文化的學(xué)習(xí)氛圍[5]。

為此,我們基于學(xué)校資源,尋求校企合作、相互促進、共同發(fā)展的路徑。

2.2.1 利用校企雙重資源,實現(xiàn)校企雙向合作,打造校外實踐教學(xué)平臺

校企合作涉及學(xué)生培養(yǎng)合作、企業(yè)骨干培養(yǎng)合作、科研合作等諸多方面。以學(xué)生實踐教學(xué)為出發(fā)點,充分挖掘校、系資源,為企業(yè)發(fā)展服務(wù),可為學(xué)生的實踐訓(xùn)練營造更有利的條件。如由校內(nèi)相關(guān)教師給企業(yè)授課,介紹相關(guān)學(xué)科科研成果,舉辦不同形式的校企合作實踐交流研討會等,不僅能使企業(yè)工程技術(shù)人員及時了解前沿技術(shù),提升技術(shù)水平,教師也可以更好地了解企業(yè)對人才能力的需求?；谶@些交流,也為校企雙方在實踐教學(xué)理念和教學(xué)方式方面的深度合作奠定了基礎(chǔ),從而可制定出適合研究型大學(xué)人才培養(yǎng)理念的企業(yè)實踐教學(xué)大綱,明確實習(xí)內(nèi)容、實習(xí)形式、評價方法等。

此外,為滿足行業(yè)對不同類型高端工程人才的需求,在實習(xí)單位選擇上由以前的基本是產(chǎn)品生產(chǎn)制造單位,轉(zhuǎn)為產(chǎn)品生產(chǎn)制造單位、新產(chǎn)品試驗研究單位和新產(chǎn)品研發(fā)(新能源、智能汽車、新型內(nèi)燃機)單位兼而有之,并更多關(guān)注具有挑戰(zhàn)性的新型汽車企業(yè)。已有研究表明,企業(yè)參與校企合作教育的首要動因是自身需求,包括經(jīng)濟利益需求和人力資源需求。企業(yè)通過參與校企合作教育,能夠儲備企業(yè)發(fā)展所需人才,有利于企業(yè)長遠發(fā)展和實現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標。其次,現(xiàn)代企業(yè)為了生存和發(fā)展,必須獲得利益相關(guān)者的支持,承擔(dān)相應(yīng)社會責(zé)任,參與人才培養(yǎng),支持教育事業(yè)發(fā)展是企業(yè)社會責(zé)任的一部分[6]。通過與這些企業(yè)的交流合作,包括簽訂校企合作框架協(xié)議等方式,校外實踐教學(xué)平臺得以完善和健全。

2.2.2 打造專業(yè)實踐教學(xué)師資隊伍,為提升實踐教學(xué)質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)

多年的實踐教學(xué)證明,先進的實踐教學(xué)理念、實踐教學(xué)模式是實現(xiàn)卓越工程人才培養(yǎng)的前提,而具有良好專業(yè)素養(yǎng)、較強責(zé)任心的教師隊伍是其重要保障,因此實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)至關(guān)重要。這些教師要既懂得專業(yè)技術(shù)知識,又懂得人才成長規(guī)律,既具有扎實的理論基礎(chǔ)知識,又具有豐富的企業(yè)工程實踐經(jīng)驗。一直以來,高校青年教師實踐教學(xué)能力令人堪憂,主要體現(xiàn)在實踐教學(xué)經(jīng)驗缺乏、實踐教學(xué)設(shè)計滯后、實踐教學(xué)實施能力不足、實踐教學(xué)評價體系不完善、感知行業(yè)新知識鈍化、自我提升意愿不強等問題[7]。自2010年起,汽車工程系設(shè)置專人負責(zé)實踐課程,組建了一支由具有企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)經(jīng)驗,且有多年教學(xué)經(jīng)歷的教師隊伍組成的實踐教學(xué)組。目前實踐教學(xué)組由5名教師組成,均具有副高級職稱,其中2人具有6年以上的企業(yè)工作經(jīng)歷,2人具有20年的實驗教學(xué)經(jīng)驗。教學(xué)組教師在系教學(xué)委員會指導(dǎo)下,具體負責(zé)研究實踐課程理念、設(shè)計課程體系、落實實踐教學(xué)計劃等任務(wù)。通過每年組織不同形式的教學(xué)研討、企業(yè)調(diào)研、校企實踐教學(xué)交流會等,實踐教學(xué)教師隊伍整體水平不斷提升。

除校內(nèi)教師外,每位學(xué)生在專業(yè)實踐期間均配有企業(yè)指導(dǎo)教師,校內(nèi)教師和企業(yè)導(dǎo)師共同對學(xué)生的實習(xí)過程進行管理,包括實習(xí)課題開題、中期檢查和最終成果匯報點評等,使學(xué)生在實際的工程問題中提升工程意識和創(chuàng)新意識。

2.2.3 建立和完善實習(xí)管理制度,為實踐教學(xué)長期穩(wěn)定發(fā)展提供保障

為保證學(xué)生到企業(yè)實習(xí)的有效性,課程負責(zé)人與企業(yè)相關(guān)工作負責(zé)人就學(xué)生實習(xí)形式、內(nèi)容、管理方式等進行協(xié)商,簽訂實習(xí)管理協(xié)議,對學(xué)生實習(xí)期間的安全、工作時間及遵守企業(yè)管理規(guī)章制度,包括企業(yè)技術(shù)保密制度等相關(guān)事宜進行約定。雙方共同編制適合我校本科生的實習(xí)教學(xué)大綱,并每年對實習(xí)教學(xué)大綱進行修訂,以適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展及學(xué)校對人才培養(yǎng)要求的變化。

2.3 校企合作實踐教學(xué)的具體實踐

2.3.1 實踐教學(xué)過程設(shè)計

基于實踐教學(xué)組設(shè)計的課程模式和教學(xué)方法(見本文2.1),實踐教學(xué)過程如圖2所示。

根據(jù)雙方意愿,可將實習(xí)過程延伸到學(xué)生本科畢業(yè)設(shè)計階段,為本科畢業(yè)后直接去企業(yè)工作的學(xué)生提前了解和熟悉工作環(huán)境提供了機會。校企共同指導(dǎo)本科生畢業(yè)設(shè)計,不僅進一步加強了校企合作的實踐教學(xué),也為學(xué)生盡快勝任工作奠定了基礎(chǔ)。

圖2 校企合作實踐教學(xué)管理示意圖

2.3.2 課題題目與技術(shù)路線設(shè)計

如何制定研究型大學(xué)學(xué)生企業(yè)實踐內(nèi)容,使學(xué)生在有限的時間內(nèi)(4、5周)不僅達到基本要求,而且能在部分問題上有所見解、有所創(chuàng)新,是對實踐教學(xué)組教師的最大挑戰(zhàn)。選擇好實習(xí)內(nèi)容,使其具有可操作性,尤為關(guān)鍵。為此,實踐教學(xué)組教師每年提前1、2個月到實習(xí)單位走訪,了解企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造現(xiàn)狀,及產(chǎn)品改進和新產(chǎn)品研發(fā)需求等,在此基礎(chǔ)上,校企共同商定相關(guān)實習(xí)內(nèi)容,并根據(jù)企業(yè)提供的相關(guān)實習(xí)題庫,挑選出適合我校本科生特點,且具有一定挑戰(zhàn)性的實習(xí)課題。表1為學(xué)生某年在某企業(yè)的實習(xí)課題。

實習(xí)內(nèi)容確定后,校內(nèi)教學(xué)組教師提前與企業(yè)導(dǎo)師面對面交流每個實習(xí)課題的背景、目標及課題技術(shù)路線等。在此基礎(chǔ)上,預(yù)測學(xué)生在進行實習(xí)課題過程中可能會遇到的問題,并就這些問題與相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員商討應(yīng)對之策,從而確保學(xué)生在實習(xí)過程中達到預(yù)期目標。

表1 某年我校汽車工程系本科生在某企業(yè)的實習(xí)課題

2.3.3 課題分配與過程培養(yǎng)

為培養(yǎng)學(xué)生獨立工作能力,也為避免個別學(xué)生的依賴思想,給每位學(xué)生分配一個獨立的小課題,同時為每位學(xué)生配有企業(yè)指導(dǎo)教師。實踐帶隊教師將最后確定的實習(xí)課題提前1、2周發(fā)給學(xué)生,學(xué)生根據(jù)個人特點及未來發(fā)展方向進行選擇,如選擇中發(fā)生沖突,則師生協(xié)商解決。為保證實習(xí)課題的順利進行,學(xué)生應(yīng)在課題開始前至少一周,利用學(xué)校圖書館資源查閱相關(guān)資料,并對有關(guān)問題咨詢相關(guān)教師或?qū)W長(相關(guān)領(lǐng)域的研究生),制定出初步實習(xí)計劃及課題思路等。

加強實習(xí)過程中師生之間、生生之間的互動交流與研討,是實現(xiàn)課程目標,不斷提升學(xué)生綜合能力的必要條件。為此,實踐教學(xué)組教師將實習(xí)過程劃分為4個階段:

(1) 學(xué)生實習(xí)前需查閱資料、調(diào)研,與學(xué)長或教師交流;

(2) 第1周,學(xué)生準備實習(xí)開題,通過不同形式的互動交流,使學(xué)生進一步明確實習(xí)任務(wù),課題技術(shù)方案等;

(3) 第2—4周,課題具體實施,采取師生和生生互動方式,引導(dǎo)學(xué)生深入研究課題,提出解決方案,進而完成課題,同時組織學(xué)生到生產(chǎn)一線參觀學(xué)習(xí),擴大視野;

(4) 實習(xí)成果匯報,學(xué)生(以個人或小組為單位)通過PPT展示其實習(xí)成果,由校企教師共同作出評價。即由企業(yè)工程師與帶隊教師共同組成實習(xí)答辯評審小組,對學(xué)生實習(xí)成果匯報進行點評。帶隊教師的點評,旨在進一步加強師生互動,而具有豐富經(jīng)驗的工程師的點評,不僅能使學(xué)生受益,教師也可從中更好地了解企業(yè)。

此外,帶隊教師根據(jù)學(xué)生提交的實習(xí)日記、實習(xí)報告(面向?qū)W校)、課題研究報告(面向企業(yè))、實習(xí)成果匯報(PPT)及企業(yè)工程師對學(xué)生的點評進行綜合評價,從而保證預(yù)期的實習(xí)效果。

2.4 校企深度合作模式實踐效果

實習(xí)新模式的實踐,不僅使學(xué)生在短短5周的實習(xí)時間里得到很好的鍛煉,而且使他們可以更好地了解到企業(yè)發(fā)展對人才的要求,從而激發(fā)出不斷學(xué)習(xí)、全面鍛煉自己的動力。通過具有不同經(jīng)歷背景教師的指點和與之的交流,可使學(xué)生更快、更好地提升自己運用已學(xué)知識解決實際工程問題的能力,也使學(xué)生查閱文獻的能力、與人交流的能力及自學(xué)的能力得到鍛煉和提高,還使學(xué)生明確自己的知識短板,回校后能更有針對性地選課。

如果學(xué)生希望在本科階段有更多時間在企業(yè)實習(xí)鍛煉,則可將暑期實習(xí)延伸至本科畢業(yè)設(shè)計階段。這樣學(xué)生在近4個月的畢業(yè)設(shè)計時間里,可以更好地深入到企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程中去,得到更好更全面的鍛煉和成長。

以“基于ADAMS/Simulink乘用車底盤系統(tǒng)建模與仿真”課題為例。此課題的任務(wù)是,使用ADAMS/Matlab/Simulink,以M43為基準車型,搭建出底盤系統(tǒng)的仿真模型,并對搭建出的前懸模型進行K&C實驗仿真及分析,對整車裝配模型進行操穩(wěn)性的仿真及分析,并對仿真模型結(jié)果與實際對標報告進行對比分析。學(xué)生在一個月的實習(xí)過程中,不僅較好地完成了M43RR前懸建模及仿真報告,以及M43RR整車操穩(wěn)性仿真報告,而且還解決了第三方仿真報告評測中出現(xiàn)的仿真結(jié)果與實際實驗有出入的問題,更正并優(yōu)化了仿真模型。企業(yè)對此成果給予了高度評價,并驚嘆我校學(xué)生有如此能力。

實踐教育不僅提升了學(xué)生解決實際工程問題能力,也使學(xué)生在看問題、理解事情上有了進一步提高,正如學(xué)生在報告中所說:“總體而言,我覺得這種實習(xí)是特別有意義的。經(jīng)過這次實習(xí),對于汽車的理解和概念都提升了……。以前說到減震器,說到懸架,雖然都能看到,但卻沒有真真切切體會過、感悟過,不知道有這么多工程師在為這一個個的部件這么努力地工作。這不是什么技術(shù)上或是知識上的長進,它使自己覺得所學(xué)的知識都鮮活跳躍起來了,第一次覺得自己真的能夠在汽車領(lǐng)域貢獻自己的綿薄之力。”

3 結(jié)語

基于校企深度合作實踐教育平臺,實現(xiàn)了以課題為目標導(dǎo)向的校企合作實習(xí)模式。此種模式不僅有利于學(xué)生實踐能力、綜合能力的培養(yǎng),也為企業(yè)培養(yǎng)新員工提供了很好的示范。企業(yè)還充分利用我校學(xué)生扎實的理論基礎(chǔ)和較為開闊的思路,為企業(yè)解決了一些長期無暇顧及的技術(shù)問題,得到了企業(yè)的充分認可和支持。

新型校企合作實踐教育模式,實現(xiàn)了教學(xué)思路由以前單純強調(diào)學(xué)生實踐動手能力培養(yǎng)向?qū)嵺`性與探索解決實際問題相結(jié)合的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了教學(xué)模式由“學(xué)習(xí)型”向“研究型”的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了培養(yǎng)模式從知識傳授型向?qū)嶋H能力訓(xùn)練型的轉(zhuǎn)變。通過典型案例,可更好地培養(yǎng)學(xué)生運用已學(xué)知識或通過查閱相關(guān)書籍及文獻解決實際工程問題的能力及工程研究能力和自學(xué)能力等,從而為學(xué)生的未來發(fā)展奠定扎實的工程實踐基礎(chǔ)。