基于“一軸兩翼三平臺(tái)多課堂”工程能力培養(yǎng)體系的研究

彭麗泓，伍 權(quán)，徐衛(wèi)平，任甜芳

（貴州師范大學(xué) 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

0 引言

新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式、新技術(shù)“四新”經(jīng)濟(jì)的發(fā)展格局下，對(duì)人才的知識(shí)隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿科技逐步取得技術(shù)性的突破，以智能產(chǎn)業(yè)牽引的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命方興未艾，正深刻影響著世界經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，也進(jìn)一步加快了全球制造業(yè)的的發(fā)展與轉(zhuǎn)型[1]。新技術(shù)、新體系、層次類型、能力結(jié)構(gòu)等也提出了“新”的需求，為此國(guó)際上掀起了高等工程教育改革的浪潮?！靶鹿た啤钡奶岢?，是中國(guó)面對(duì)國(guó)際工程教育改革做出的“中國(guó)模式”“中國(guó)經(jīng)驗(yàn)”的具有中國(guó)特色的工程教育改革回應(yīng)[1]，因此，傳統(tǒng)工程教育改革勢(shì)在必行。

作為地方高校，工程人才的培養(yǎng)既要立足于“地方”，以“應(yīng)用型人才”培養(yǎng)為主，服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)[1-2]。同時(shí)，也要注重“工程”，進(jìn)行“真刀真槍”的操練。因此地方高校在推進(jìn)新工科建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持扎根地方，切實(shí)以區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，密切跟蹤區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求變化，改革人才培養(yǎng)模式，注重工程能力的培養(yǎng)，無(wú)論是知識(shí)、能力還是素質(zhì)都要有自身特點(diǎn)[3]。培養(yǎng)的應(yīng)用型工程人才既要具備扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)，同時(shí)要兼?zhèn)涔こ虒?shí)踐創(chuàng)新、工程適應(yīng)變化、工程素養(yǎng)等綜合能力，能夠?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出服務(wù)與貢獻(xiàn)。

因此本研究基于“新工科”背景下，突出強(qiáng)調(diào)地方特色，即“立足地方現(xiàn)實(shí)，總結(jié)地方經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)地方發(fā)展”，在分析當(dāng)前地方性高校工程教育現(xiàn)狀及問(wèn)題的基礎(chǔ)上，從教學(xué)理念、教學(xué)體系、教學(xué)模式、教學(xué)方法等出發(fā)，構(gòu)建“一軸·兩翼·三平臺(tái)·多課堂”新教學(xué)體系，對(duì)工科本科生的工程能力進(jìn)行系統(tǒng)、全面、深刻的滋養(yǎng)。

1 地方性高校工程教育中存在的問(wèn)題

地方性高校培養(yǎng)的工程人才是以“應(yīng)用型人才”為主，非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，但經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的學(xué)生是空有理論的“偽工程師”，他們畢業(yè)后由于實(shí)踐知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)戰(zhàn)能力的不足，完全不符合用人單位對(duì)工程人才的要求，導(dǎo)致大多數(shù)人畢業(yè)就轉(zhuǎn)行，甚至失業(yè)。反觀地方性高校對(duì)工程人才的培養(yǎng)模式，大多都出現(xiàn)與工科優(yōu)勢(shì)高校、綜合性高校的培養(yǎng)模式同質(zhì)化，完全忽視了地方特色與辦學(xué)屬性，且缺乏系統(tǒng)性建設(shè)布局。通過(guò)簡(jiǎn)單的課程加和，專業(yè)聯(lián)培，產(chǎn)業(yè)對(duì)接，并不能完全激發(fā)出新工科建設(shè)對(duì)人才的新需求動(dòng)力[1]。因此地方性高校要立足自身特色，從整體出發(fā)，改革創(chuàng)新教學(xué)體系，系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)，深化以實(shí)踐能力為主導(dǎo)的理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)理念，使工科學(xué)生真正體會(huì)到“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”的真諦。

缺失人文素養(yǎng)，難以全面發(fā)展。在“實(shí)用主義”思想的影響下，高校對(duì)工程人才實(shí)踐能力培養(yǎng)更多的是師徒制模式下的模仿沿襲，即所謂的一技之長(zhǎng)，而忽視了看似不太有用的文學(xué)素養(yǎng)的提升，即使開(kāi)設(shè)了相應(yīng)素質(zhì)修養(yǎng)課程，但缺乏相應(yīng)的工程情境性，學(xué)生聽(tīng)課也會(huì)產(chǎn)生厭倦、枯燥，對(duì)于個(gè)人綜合素養(yǎng)的提升只停留在認(rèn)同層面，并未達(dá)到內(nèi)化層次。真實(shí)的工程環(huán)境下，面對(duì)誘惑與挑戰(zhàn)，大多數(shù)工程人才還是會(huì)做出讓步與妥協(xié)，甚至?xí)龀霾焕硇缘淖龇ǎ@樣的人才隊(duì)伍對(duì)社會(huì)發(fā)展會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的損失。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，新型的經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)未來(lái)工程師在工程素養(yǎng)方面的要求甚至超過(guò)了工程能力，因此，高校對(duì)工程人才的培養(yǎng)既要強(qiáng)調(diào)工程能力，也要注重工程素養(yǎng)，二者相輔相成，缺一不可，最終實(shí)現(xiàn)人的全面發(fā)展。

2 “一軸兩翼三平臺(tái)多課堂”新體系建設(shè)

新工科背景下，地方院校在辦學(xué)和人才的培養(yǎng)上要更新觀念，要做到專業(yè)教育和素質(zhì)教育齊抓共管，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)互為一體[2]，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)?；诖耍狙芯恳浴皟r(jià)值引領(lǐng)、實(shí)踐導(dǎo)向、追求創(chuàng)新”為指導(dǎo)，構(gòu)建了“一軸·兩翼·三平臺(tái)·多課堂”人才培養(yǎng)新體系，如圖1所示。這個(gè)體系從宏觀到微觀、從抽象到具體，全方位、系統(tǒng)性地建構(gòu)，旨在培養(yǎng)大批具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，服務(wù)區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展[1]。

圖1 “一軸兩翼三平臺(tái)多課堂”人才培養(yǎng)新體系

2.1 “一軸”確定以”工程能力”培養(yǎng)為軸

“新工科”的提出，著重強(qiáng)調(diào)高等工程教育回歸工程實(shí)踐，實(shí)踐的目的就是為制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展培養(yǎng)人才，以滿足和服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求[1，5]。根據(jù)高校人才培養(yǎng)層次的不同，地方院校應(yīng)構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，具體是指理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練都要圍繞“工程能力”為主進(jìn)行教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)具有良好的工程觀念、工程思想、工程觀念等工程人才隊(duì)伍。

2.2 “兩翼”面向“兩能力”培養(yǎng)

該實(shí)踐課程教學(xué)體系始終以工程能力為軸，落實(shí)培養(yǎng)目標(biāo)，面向工程實(shí)踐創(chuàng)新能力、工程素養(yǎng)“兩翼”重構(gòu)教學(xué)體系，突出以學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)體系，真正落實(shí)人才培養(yǎng)體系的優(yōu)化與創(chuàng)新。

（1）工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。王沛民（1994）提出工程教育的三個(gè)特性質(zhì)：“實(shí)踐性、創(chuàng)新性、綜合性”[1]，在此基礎(chǔ)上，立足地方特色與現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新工科人才能力結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步探索與總結(jié)，一是工程實(shí)踐創(chuàng)新能力，具體是指工程應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力、思維判斷與分析能力、復(fù)雜問(wèn)題解決能力等[6]。

（2）工程素養(yǎng)。具體包括工程適應(yīng)變化能力、職業(yè)道德與社會(huì)責(zé)任意識(shí)、人文社會(huì)素養(yǎng)、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力等。工程素質(zhì)強(qiáng)調(diào)的是工程師在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代應(yīng)該具有的工程師意識(shí)及適應(yīng)變化能力。具體來(lái)說(shuō)工程師意識(shí)就是他們?cè)诿鎸?duì)實(shí)際工程任務(wù)時(shí)候，做“值不值得做”“可不可以做”“應(yīng)不應(yīng)該做”等回答所需要的知識(shí)和能力，在承擔(dān)具體的工程任務(wù)時(shí)，具有良好的責(zé)任意識(shí)、成本意識(shí)和市場(chǎng)意識(shí)[7-8]；同時(shí)在面對(duì)突發(fā)任務(wù)或新環(huán)境下，能夠快速、精準(zhǔn)地做出判斷與選擇，具有較強(qiáng)的適應(yīng)變化能力。

2.3 “三平臺(tái)”促進(jìn)“實(shí)踐平臺(tái)”建設(shè)

努力打造好的工程教學(xué)新模式，走教學(xué)模式現(xiàn)代之路，打造高效實(shí)踐平臺(tái)，為推動(dòng)地方高校學(xué)生工程實(shí)踐能力提供了有利的條件和保障。本研究新教學(xué)體系是通過(guò)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)訓(xùn)、工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)“三大平臺(tái)”相互銜接，層層遞進(jìn)的方式，以“激發(fā)興趣、注重能力、多元培養(yǎng)、個(gè)性化發(fā)展”為指導(dǎo)，進(jìn)行針對(duì)性的強(qiáng)化工程實(shí)戰(zhàn)能力的訓(xùn)練。如圖2所示。

（1）專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探索的先導(dǎo)。教師要引導(dǎo)學(xué)生以懷疑批判的精神去探究事物的內(nèi)在規(guī)律和本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。學(xué)生通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面能掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，深入理解專業(yè)課程中的基本理論知識(shí)；另一方面實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于對(duì)專業(yè)課程中抽象概念和理論的理解，是培養(yǎng)大學(xué)生的研究與探索能力的重要環(huán)節(jié)[9]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工程實(shí)戰(zhàn)教學(xué)的基礎(chǔ)和前提，能夠使學(xué)生逐步意識(shí)到作為一名合格的工科師，實(shí)踐能力是最基本的素養(yǎng)，同時(shí)還應(yīng)兼?zhèn)涠喾N工程綜合能力。

圖2 三平臺(tái)建設(shè)

（2）工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。工程實(shí)訓(xùn)是指鍛煉學(xué)生掌握某一專業(yè)課程所必備的操作技能，以模塊化的形式進(jìn)行專項(xiàng)技能訓(xùn)練，將所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)遷移到工程實(shí)踐中，強(qiáng)化理論實(shí)踐深度融合，從而達(dá)到“知行合一”的教學(xué)效果。以本校機(jī)械與電氣工程學(xué)院中的機(jī)械專業(yè)為例，建立工程訓(xùn)練四年全程貫通，著力打造多方位、多層次、多元化，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)為主的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。如圖3所示，從二學(xué)期的工程認(rèn)知訓(xùn)練、三學(xué)期的金工實(shí)習(xí)、到八學(xué)期基于工程項(xiàng)目的畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，遵循工程實(shí)踐的內(nèi)在邏輯，完善工程實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)體系，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

圖3 工程訓(xùn)練四年全程貫通

（3）工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)。工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式的“四新”市場(chǎng)環(huán)境背景下，僅有“一技之長(zhǎng)”能力是不能成為合格的工程師。美國(guó)工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)（ABET）對(duì)21世紀(jì)新的工程人才提出了11條評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，從11條標(biāo)準(zhǔn)可知，現(xiàn)代工程師應(yīng)具有工程實(shí)踐創(chuàng)新能力、多學(xué)科綜合知識(shí)背景及多方面能力、職業(yè)道德和責(zé)任感[10]。

工程項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)體現(xiàn)的是一種綜合性的實(shí)踐活動(dòng)，是工程師真正意義上的一種創(chuàng)造性的勞動(dòng)，非常強(qiáng)調(diào)工程師的個(gè)人綜合能力。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大部分工科學(xué)生在工程素養(yǎng)方面的缺失遠(yuǎn)大于工程技能，尤其是在解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力、工程應(yīng)變能力、團(tuán)結(jié)溝通能力、職業(yè)責(zé)任感等方面亟待加強(qiáng)。以工程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)戰(zhàn)，提高學(xué)生工程素養(yǎng)意識(shí)的重要性，幫助學(xué)生檢驗(yàn)自身在成為合格工程師前的優(yōu)劣勢(shì)，對(duì)自己有清楚的認(rèn)知，以便在后期繼續(xù)學(xué)習(xí)中能夠抓弱項(xiàng)、補(bǔ)短板、強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。以多元項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)主要包括學(xué)科競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)、工程綜合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、多種技能證書推動(dòng)等的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，達(dá)到“做中學(xué)”的教學(xué)效果，將工程素養(yǎng)內(nèi)化于人的血脈精神力量，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、價(jià)值觀涵養(yǎng)三位一體教育生態(tài)系統(tǒng)。

2.4 “多課堂”打造“主課堂+”立體化教學(xué)模式

教學(xué)內(nèi)容豐富而教學(xué)時(shí)空有限，學(xué)生思維活躍而教學(xué)模式僵化也是影響實(shí)踐教學(xué)的瓶頸之一?；诖耍狙芯恐塾凇靶鹿た啤崩砟?，創(chuàng)設(shè)“實(shí)踐驅(qū)動(dòng)”引導(dǎo)的“主課堂+”立體化教學(xué)模式，圍繞“主課堂”（實(shí)踐課堂），打造創(chuàng)意課堂、網(wǎng)絡(luò)課堂、人文課堂、創(chuàng)業(yè)課堂“四位一體”的拓展課堂，助力創(chuàng)新“主課堂”，實(shí)現(xiàn)主課堂與拓展課堂的有機(jī)結(jié)合，有效破解教學(xué)供給與學(xué)生需求之間的矛盾。

（1）創(chuàng)意課堂。以實(shí)踐課堂為主，搭建創(chuàng)客空間實(shí)驗(yàn)室、3D打印實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地“三室一體”等創(chuàng)意示范基地，為學(xué)生提供創(chuàng)新平臺(tái)支撐保障，促進(jìn)主課堂與創(chuàng)意課堂對(duì)接。

（2）網(wǎng)絡(luò)課堂。依托“中國(guó)大學(xué)慕課”網(wǎng)等各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)平臺(tái)，選取相關(guān)教學(xué)資源，例如典型工程案例分析、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)多學(xué)科交叉等，錄制慕課、教輔片、微課等，拓展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間。

（3）人文課堂。圍繞教學(xué)目標(biāo)，開(kāi)設(shè)工程素養(yǎng)方面的選修課、人文通識(shí)課，拓展人文視野，為實(shí)踐教學(xué)提供豐富等人文滋養(yǎng)；同時(shí)實(shí)踐課堂中以“做中學(xué)”的方式深化學(xué)生人文素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育與素質(zhì)教育有效融合。

（4）創(chuàng)業(yè)課堂。面向全體學(xué)生開(kāi)設(shè)“創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)”等課程；科研成果轉(zhuǎn)化促進(jìn)雙創(chuàng)教育；邀請(qǐng)知名教授來(lái)院開(kāi)展有關(guān)創(chuàng)業(yè)相關(guān)的內(nèi)容；積極舉辦有關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“雙創(chuàng)”比賽活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育與雙創(chuàng)教育有機(jī)結(jié)合；探索“企業(yè)實(shí)習(xí)+創(chuàng)就業(yè)一體化鏈條”促進(jìn)產(chǎn)業(yè)與創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合?！岸嗾n堂群”助力拓展教學(xué)時(shí)空，有效增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)親和力和針對(duì)性，教學(xué)改革取得顯著提高。

3 “一軸兩翼三平臺(tái)多課堂”新體系的實(shí)施成效

2009年起，本校機(jī)電學(xué)院針對(duì)本科生的工程實(shí)踐能力獲得感不強(qiáng)，不能很快適應(yīng)工作崗位的現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)多年的學(xué)習(xí)與探究、調(diào)研國(guó)內(nèi)知名高校在工程能力培養(yǎng)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，又在2012年率先在國(guó)內(nèi)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)了“機(jī)械綜合能力訓(xùn)練”課程。本著“拓寬知識(shí)，保證基礎(chǔ)，提高素質(zhì)，重在應(yīng)用”的原則，由淺入深、循序漸進(jìn)，創(chuàng)設(shè)“一軸·兩翼·三平臺(tái)·多課堂”新體系技術(shù)路線。2012年至今，長(zhǎng)達(dá)10年的實(shí)踐探索證明，該模式取得了良好的教學(xué)效果。

3.1 教學(xué)成果應(yīng)用廣泛、應(yīng)用程度深入

本教學(xué)體系契合本科及高職院校對(duì)技術(shù)、技能型應(yīng)用人才的培養(yǎng)需求，為省內(nèi)外本科、高職院校工科類課程的開(kāi)發(fā)與建設(shè)提供借鑒。近年來(lái)與貴州省多所本科院校與職業(yè)院校進(jìn)行交流與推廣。如華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院、南通理工學(xué)院、貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。

3.2 實(shí)踐成果鮮明，育人效果好

本教學(xué)體系培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的學(xué)生。在科研實(shí)踐方面，發(fā)表多數(shù)論文、教材。在教學(xué)競(jìng)賽方面，學(xué)生獲得各類競(jìng)賽獎(jiǎng)居省內(nèi)同內(nèi)院校前列，如“大學(xué)生3D打印比賽”多數(shù)團(tuán)隊(duì)獲得一等獎(jiǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽省內(nèi)銀獎(jiǎng)、“全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”比賽二等獎(jiǎng)等，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究能力，增強(qiáng)其自信心。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究基于地方性高校工科本科生工程能力現(xiàn)狀，在新工科背景下，創(chuàng)設(shè)了“一軸·兩翼·三平臺(tái)·多課堂”工科本科生工程能力培養(yǎng)教學(xué)體系，打造專業(yè)教育和素質(zhì)教育齊抓共管，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)互為一體的局面。該體系經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐檢驗(yàn)，顯著提高了學(xué)生的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力和豐富了工程素養(yǎng)，整體上優(yōu)化了人才培養(yǎng)方案的目的。