工程訓(xùn)練中心在“新工科”建設(shè)背景下的工程技術(shù)人才培養(yǎng)途徑探索與實踐

朱政通 殷志鋒 葛新鋒

摘 ? 要：在教育部建設(shè)“新工科”的背景下，地方高校的工程訓(xùn)練中心在培養(yǎng)德學(xué)兼修、德才兼?zhèn)涞墓こ碳夹g(shù)人才的過程中積極利用實踐教學(xué)、科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)推廣等三大職能，在全體本科生中開展工程訓(xùn)練，提升工程素養(yǎng)。在培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的過程中，通過學(xué)科競賽引導(dǎo)他們參與工程實踐、自主選擇項目進行應(yīng)用創(chuàng)新和參與企業(yè)實際項目進行培育的模式，逐步提升大學(xué)生的工程實踐能力，并引導(dǎo)有能力的學(xué)生進行創(chuàng)業(yè)實踐。實踐證明，通過一系列的實踐訓(xùn)練，大學(xué)生的綜合工程能力和工程素養(yǎng)都有很大程度的提高。

關(guān)鍵詞：新工科;工程訓(xùn)練;培養(yǎng)模式;探索與實踐

以物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命興起，新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式和新產(chǎn)業(yè)所代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，要求重新配置生產(chǎn)要素和重新建構(gòu)生產(chǎn)關(guān)系，以知識分類的學(xué)科不再明顯，對工程技術(shù)人才培養(yǎng)提出了更高的要求[1-7]，對高等工程教育模式也提出了新的挑戰(zhàn)，因此，不得不重新審視高等工程教育的內(nèi)涵、本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律。2017年初，教育部在復(fù)旦大學(xué)討論并達(dá)成了“我們國家進入新時期，高等工程教育也應(yīng)該進行相應(yīng)的改革和創(chuàng)新，高校要加快建設(shè)和發(fā)展新工科”等共識（“復(fù)旦共識”）[8];2017年4月在天津大學(xué)進一步明確了新工科建設(shè)的目標(biāo)和為實現(xiàn)目標(biāo)所采取的行動（“天大行動”）[9];2017年6月，教育部部署全面啟動建設(shè)新工科（“北京指南”）[10]，要求新工科建設(shè)從戰(zhàn)略層面樹立高等工程教育的“新理念”，構(gòu)建高等工程教育學(xué)科專業(yè)的“新結(jié)構(gòu)”，探索高等工程教育人才培養(yǎng)“新模式”。新工科建設(shè)是中國社會進入到新階段，新經(jīng)濟、新業(yè)態(tài)、新興工業(yè)技術(shù)蓬勃發(fā)展時期高等工程教育和工程技術(shù)人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計。

許昌學(xué)院作為地方本科院校，應(yīng)該主動為地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、企業(yè)和行業(yè)，培養(yǎng)大批具有較強地方優(yōu)勢行業(yè)背景知識、綜合工程實踐能力、勝任地方優(yōu)勢行業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型創(chuàng)新型人才，為此成立了承擔(dān)實踐教學(xué)的工程技術(shù)中心。實踐教學(xué)作為培養(yǎng)高等工程技術(shù)人才的一個重要環(huán)節(jié)[11]，在工程技術(shù)中心成立之后的探索過程中就進行了頂層設(shè)計，按照新工科建設(shè)的“北京指南”要求，在教學(xué)內(nèi)容上圍繞“針對性、實用性、前瞻性、可行性、趣味性”的原則，應(yīng)用當(dāng)前智能工業(yè)技術(shù)的原則，采用工程化、項目化和模塊化的模式，構(gòu)建出集工程實踐能力訓(xùn)練、科學(xué)技術(shù)研究和服務(wù)、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)為一體的綜合型教學(xué)研發(fā)實訓(xùn)平臺。經(jīng)過兩年的建設(shè)探索，目前已經(jīng)形成了集實踐教學(xué)、科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)、學(xué)生創(chuàng)新、生產(chǎn)實習(xí)為一體的綜合性教學(xué)中心。

本研究以許昌學(xué)院工程技術(shù)中心為例，教學(xué)環(huán)節(jié)中所有學(xué)生參與工程訓(xùn)練，通過通識教育選修課和學(xué)科競賽培養(yǎng)所有學(xué)生的工程能力;實訓(xùn)項目開發(fā)和實訓(xùn)內(nèi)容設(shè)置貼近工業(yè)實際，學(xué)生以社團為組織形式參與，最后以企業(yè)和創(chuàng)業(yè)的形式來驗證培養(yǎng)的效果。

1 ? ?創(chuàng)新實訓(xùn)內(nèi)容，全面提升本科生的工程素質(zhì)

作為綜合性地方院校，許昌學(xué)院專業(yè)涵蓋理學(xué)、工學(xué)、文學(xué)、史學(xué)、法學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)、教育學(xué)、藝術(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等10個學(xué)科門類，在設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容時，考慮這些專業(yè)間的差異、學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握情況以及學(xué)生心理狀況，圍繞“針對性、實用性、前瞻性、可行性、趣味性”幾個方面設(shè)計工程訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計出1、2、2+X 3種工程訓(xùn)練模式，“X”有兩個含義，一是工科專業(yè)實訓(xùn)課程，主要針對機電、機械的學(xué)生;二是面向全校所有學(xué)生開設(shè)通識教育課程。

1.1 ?開展非工專業(yè)工程實訓(xùn)，全面提升本科生的工程素質(zhì)

面向文科專業(yè)的學(xué)生，訓(xùn)練目的是讓學(xué)生充分了解生產(chǎn)中各種常見設(shè)備的運行原理、現(xiàn)代工業(yè)的一些基本常識，這部分內(nèi)容主要包括生產(chǎn)安全教育、基本用電常識與電力電子裝置認(rèn)知教育（認(rèn)識生活中常見家用電器、電力、電子裝置的基本功能，了解其使用方法）、先進制造裝備見習(xí)[了解數(shù)控機床運行原理、工業(yè)機器人運行與操作原理、自動化生產(chǎn)線的運行過程、計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）、3D打印原理介紹等]、金屬工藝實習(xí)。

面向理科專業(yè)的學(xué)生，在完成文科生工程訓(xùn)練內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加實操性的訓(xùn)練，目的是使該類學(xué)生能夠掌握一定的實踐能力，使學(xué)生在工作或進行科學(xué)研究中會操作或自制各種實驗設(shè)備。這部分實訓(xùn)內(nèi)容包括CAD實訓(xùn)、電子焊接裝配實訓(xùn)、金工實訓(xùn)、電氣焊接、3D打印操作實訓(xùn)、機器人編程與操作實訓(xùn)。

1.2 ?開設(shè)通識教育課程，全面提升本科生的跨界能力

工程技術(shù)中心還開設(shè)了“選修”工程訓(xùn)練課，面向全校所有專業(yè)學(xué)生，不分專業(yè)、不分年級，為有興趣的學(xué)生開設(shè)，實訓(xùn)內(nèi)容豐富?？梢赃x修的實訓(xùn)內(nèi)容除1、2、2+X內(nèi)容外，還增加了高級工程訓(xùn)練內(nèi)容，如計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）與自動編程實訓(xùn)，計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）仿真與有限元實訓(xùn)，機電系統(tǒng)集成實訓(xùn)、移動機器人機構(gòu)設(shè)計與調(diào)試實驗、工業(yè)4.0認(rèn)知訓(xùn)練、虛擬儀器設(shè)計實驗、大學(xué)生競賽指導(dǎo)實訓(xùn)等。

通過這些實訓(xùn)內(nèi)容，使文、理科的學(xué)生具備生存、生活能力，能夠掌握身邊常見、常用工業(yè)品的原理、安裝、調(diào)試和維修，會使用常見工具，具備動手能力，了解工業(yè)前沿技術(shù);工科非機非電的學(xué)生除了具備生存、生活能力之外，掌握專業(yè)范圍內(nèi)的工程實踐能力和創(chuàng)新意識，了解機電工程前沿技術(shù);機械類工科學(xué)生除具備工程實踐能力和創(chuàng)新意識之外，更加全面地了解典型產(chǎn)品的制造過程，成為具有實際工程能力的工程師、設(shè)計師和管理者。

1.3 ?開展學(xué)科競賽，構(gòu)筑本科生實踐能力檢驗的平臺

大學(xué)生學(xué)科競賽已成為檢驗應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)實踐訓(xùn)練是否成功的標(biāo)準(zhǔn)之一，參加學(xué)科競賽活動能夠推動實訓(xùn)課程內(nèi)容的改革，參加技能競賽促進實訓(xùn)課改革的實踐，并能夠發(fā)現(xiàn)人才，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在競技大賽指導(dǎo)方面，工程技術(shù)中心首先增設(shè)了競賽指導(dǎo)實訓(xùn)內(nèi)容，針對具體大賽的比賽指定題目進行技術(shù)指導(dǎo)，提供所有比賽硬件設(shè)備，并安排專職人員為大賽學(xué)生團隊提供加工制作服務(wù)。工程技術(shù)中心成立兩年多，已經(jīng)成功舉行了3屆由工程技術(shù)中心承辦的許昌學(xué)院機器人大賽。工程技術(shù)中心把機器人大賽作為一項常規(guī)的教學(xué)活動，逐步形成“學(xué)生個個參與、教師人人輔導(dǎo)”的氛圍，既提升了教師的實踐指導(dǎo)能力，又進一步推動了實訓(xùn)課程內(nèi)容的改革，使實訓(xùn)基地建設(shè)和雙師型教師隊伍建設(shè)都得到了良好的發(fā)展。學(xué)生通過競賽提升創(chuàng)新能力和技術(shù)水平，同時，機器人大賽也成為檢驗學(xué)生水平和能力的平臺。

許昌學(xué)院的機器人競賽大致分為3個階段。第一階段為校級基礎(chǔ)性階段，通過舉辦校級比賽使學(xué)生掌握一定的技能，比賽規(guī)則與國內(nèi)大學(xué)生競賽的規(guī)則接軌，為省賽和國賽打基礎(chǔ)。第二階段為省級提升性階段，組隊參加省級比賽積攢經(jīng)驗。第三階段為國家級賽項階段，在前兩個階段基礎(chǔ)上，爭取獲得國家級獎項。通過競賽培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新意識、實踐能力和團隊精神的綜合性人才，提升學(xué)生的就業(yè)競爭力，塑造學(xué)校的品牌形象。

2 ? ?以創(chuàng)新思維實現(xiàn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)

2.1 ?實訓(xùn)實驗室添加“原創(chuàng)”元素

為使學(xué)生更好地了解和掌握新技術(shù)，工程技術(shù)中心目前已建成鉗工實訓(xùn)室、電子裝配實訓(xùn)室、數(shù)控加工實訓(xùn)室、電氣焊接實訓(xùn)室、3D打印實驗室、智能制造實驗室、家庭用電實驗室、工業(yè)控制實驗室、計算機仿真實驗室、工程實踐與創(chuàng)新實驗室等，還建有工業(yè)機器人協(xié)同創(chuàng)新中心和汽車零部件數(shù)字化設(shè)計制造工程技術(shù)研究中心、先進制造創(chuàng)新人才培育基地供學(xué)生使用。

2.2 ?成立社團，打通應(yīng)用型人才培養(yǎng)的最后1 ?km

工程技術(shù)中心肩負(fù)全校學(xué)生（包括文科生）的實訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，是類似于公共外語教學(xué)部這樣的公共教學(xué)部門，但沒有屬于工程技術(shù)中心管理的學(xué)生，培養(yǎng)的連續(xù)性不能保證，這一度讓工程技術(shù)中心的老師很苦惱。工程技術(shù)中心面向全校招募學(xué)生，成立未來工程師協(xié)會，一方面解決了工程技術(shù)中心沒有學(xué)生、難以實現(xiàn)人才培養(yǎng)的連續(xù)性問題;另一方面，實現(xiàn)了不同專業(yè)學(xué)生的自然融合，然后在此基礎(chǔ)上，為學(xué)生“量身制作”理論培訓(xùn)（選修課）、競賽激勵、項目參與等操作性強的培養(yǎng)路徑。

工程技術(shù)中心以學(xué)生社團為載體，面向全校學(xué)生開設(shè)“機械美學(xué)”“數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)”“工程項目管理”“工程訓(xùn)練綜合能力競賽”和“機器人大賽”等選修課。針對社團的學(xué)生開設(shè)限選課，以滿足不同學(xué)生的知識需求和工程實踐能力進階的需要，在大一的學(xué)生中開設(shè)工業(yè)基礎(chǔ)應(yīng)用型課程，在大二以上的學(xué)生中開設(shè)項目開發(fā)型課程。通過這些知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以自主開發(fā)一些創(chuàng)新項目，工程技術(shù)中心提供條件，使這些項目落地開花。

3 ? ?結(jié)語

根據(jù)教育部的“新工科”建設(shè)要求，工程技術(shù)中心在工程實踐能力培養(yǎng)過程中進行了有益的探索，通過改革實訓(xùn)內(nèi)容，涵蓋文理工醫(yī)等所有本科專業(yè);通過學(xué)科競賽引導(dǎo)、自主創(chuàng)新選擇和企業(yè)項目實踐來培養(yǎng)德學(xué)兼修、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)、既能夠面向企業(yè)生產(chǎn)一線獨立解決問題，又能夠擔(dān)當(dāng)綜合項目開發(fā)的工程技術(shù)人才，學(xué)生的工程實踐能力有明顯的提升。實踐證明，許昌學(xué)院工程技術(shù)中心建設(shè)的集教育、培訓(xùn)、研發(fā)于一體的實踐教學(xué)平臺滿足當(dāng)前階段學(xué)校的轉(zhuǎn)型發(fā)展要求和企業(yè)對工程實踐能力的需求。

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