多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式研究

摘要：針對國際國內(nèi)對工程素質(zhì)卓越人才的迫切需求，結(jié)合當(dāng)前高等工程教育的實(shí)際情況，圍繞我校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，遵循國際工程教育認(rèn)證體系的指導(dǎo)原則，就多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式構(gòu)建的實(shí)施策略與實(shí)現(xiàn)路徑等問題進(jìn)行了研究，提出了具體的措施與做法，對促進(jìn)和推動工程教育具有一定的參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：學(xué)科交叉；工程教育；模式創(chuàng)新

中圖分類號：TB"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.14.077

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)向高質(zhì)量發(fā)展，高等教育呈現(xiàn)出“學(xué)科交叉”“多學(xué)科融合”“協(xié)同育人”“五育并舉”等多業(yè)態(tài)發(fā)展的態(tài)勢。黨的二十屆三中全會，已將新質(zhì)生產(chǎn)力確定為引領(lǐng)未來經(jīng)濟(jì)增長的著力點(diǎn)，與其密切相關(guān)的工程教育也被推到了高等教育的最前沿。

工程教育是當(dāng)前各高校普遍關(guān)注的重要議題，已經(jīng)融入“三全育人”“五位一體”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的全流程中[1]。其關(guān)鍵在于培養(yǎng)大學(xué)生的工程素養(yǎng)、強(qiáng)化實(shí)踐能力，激發(fā)創(chuàng)新精神。作為我國獨(dú)具特色的一種工程教育模式，工程訓(xùn)練是高等工程教育至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。它涵蓋常規(guī)的實(shí)地訓(xùn)練，著重培養(yǎng)大學(xué)生的工程思維、激發(fā)創(chuàng)新意識、鍛煉創(chuàng)新能力，注重知識、素質(zhì)、能力的綜合發(fā)展。同時，提供多學(xué)科知識整合與應(yīng)用的實(shí)踐與訓(xùn)練機(jī)會。因此，它在培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的過程中，起到了傳統(tǒng)理論教學(xué)和其他工程教育模式所無法替代的關(guān)鍵作用。加快推進(jìn)工程教育的多學(xué)科交叉融合，將成為應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新趨勢。

我國當(dāng)前采用的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)于2012年7月修訂，它清晰地界定了工程認(rèn)證畢業(yè)生需掌握的10種關(guān)鍵能力[2]，具體為：（1）具備人文素養(yǎng)和良好的職業(yè)道德；（2）掌握理科基礎(chǔ)與經(jīng)濟(jì)管理知識；（3）擁有扎實(shí)的專業(yè)知識及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；（4）能夠分析實(shí)際問題并設(shè)計(jì)實(shí)施方案；（5）具備文獻(xiàn)檢索及有效獲取信息的能力；（6）具有一定的綜合創(chuàng)新能力；（7）熟悉行業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)；（8）擁有一定的組織、管理和溝通協(xié)調(diào)能力；（9）擁有持續(xù)學(xué)習(xí)和自我提升的能力；（10）具有國際視野及參與國際競爭的能力。上述10種能力正是卓越工程師所不可或缺的能力與素養(yǎng)。這是現(xiàn)代工業(yè)社會的創(chuàng)新型人才必須具備的能力和素質(zhì)，更是現(xiàn)代高等教育、職業(yè)教育和工程教育始終追尋的目標(biāo)。

目前，在高等教育中，特別是以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的普通高等院校，工程訓(xùn)練和勞動實(shí)踐教學(xué)是鍛煉和培養(yǎng)大學(xué)生這10種能力的最佳方式，而將工程訓(xùn)練整合進(jìn)工程教育認(rèn)證的核心執(zhí)行流程中，是深化工程教育改革不可或缺的必然舉措，也是最為高效的方法。

1 高等工程教育現(xiàn)狀

近年來，隨著“協(xié)同創(chuàng)新”“學(xué)科交叉”“學(xué)科融合”等各種理念逐漸融入高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)中，各本科高校在專業(yè)建設(shè)方面積極鼓勵多學(xué)科交叉融合，以培養(yǎng)綜合性、滲透性、交叉性相結(jié)合的高素質(zhì)人才。培養(yǎng)兼具創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神的復(fù)合型人才已成為普通高校，特別是應(yīng)用型人才培養(yǎng)高校探索的重要課題。

為深化應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革，各類院校努力探索跨學(xué)科多專業(yè)的綜合實(shí)踐教學(xué)乃至跨學(xué)科多專業(yè)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的綜合實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)模式，提升教學(xué)品質(zhì)，培養(yǎng)不同學(xué)科專業(yè)學(xué)生之間團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，發(fā)揮各自專業(yè)應(yīng)用能力，以及共同解決實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生以本專業(yè)為基礎(chǔ)，拓寬形成多個面向，淡化專業(yè)的“專一性”；同時，圍繞學(xué)院產(chǎn)學(xué)協(xié)同、跨學(xué)科多專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)特色所進(jìn)行的綜合實(shí)踐教學(xué)改革的研究、思考與實(shí)踐的研究課題正在增多，一線教師和教學(xué)管理人員在實(shí)踐教學(xué)改革，在工程教育的多學(xué)科交叉融合中的探索研究進(jìn)一步加強(qiáng)。

如圖1所示，通過對比可以發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)普惠型工程教育更強(qiáng)調(diào)專業(yè)的差異性和特殊性，注重專業(yè)能力培養(yǎng)，而現(xiàn)代工程教育趨向于多學(xué)科交叉融合，在學(xué)生能力培養(yǎng)方面，更注重學(xué)生的主動思考、主動參與、積極創(chuàng)新。同時，遵循專業(yè)認(rèn)證的理念，以學(xué)生為中心，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向。

當(dāng)前，工程教育領(lǐng)域面臨多方面的挑戰(zhàn)，不僅來自教育內(nèi)部，也涉及社會、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等多個層面，主要表現(xiàn)在：（1）教育資源分布不均，教育質(zhì)量參差不齊，工程教育質(zhì)量難以保證。（2）實(shí)訓(xùn)基地不足，設(shè)施和條件有限，師資隊(duì)伍缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難以滿足培養(yǎng)高水平工程人才的需求。（3）課程設(shè)置與市場需求脫節(jié)，缺乏跨學(xué)科整合，畢業(yè)生就業(yè)競爭力不足。（4）缺乏創(chuàng)新實(shí)踐平臺，學(xué)生的實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。

近10年來，我國高等教育中的工程教育得到了快速發(fā)展，取得了顯著成效。隨著制造業(yè)全球化的需求日益增長，我國高等工程教育在教育理念、定位、培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定、課程安排、教學(xué)手段、教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)以及考核評價體系等多個層面，仍舊面臨著顯著的問題和挑戰(zhàn)。特別是存在理論與實(shí)際脫節(jié)、實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)薄弱、企業(yè)實(shí)習(xí)機(jī)會難以保障、畢業(yè)設(shè)計(jì)未能充分融入工程實(shí)踐，以及工科教師隊(duì)伍中工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏等嚴(yán)重問題。用人單位對畢業(yè)生的反饋顯示，他們在工程實(shí)踐能力上有所欠缺，需要較長的適應(yīng)期才能勝任工作，并且在創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及敬業(yè)精神方面存在一定的不足。

目前，在高等教育中，特別是以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的普通高等院校，工程訓(xùn)練和勞動實(shí)踐教學(xué)無疑是鍛煉和培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的極好途徑，將工程訓(xùn)練融入工程教育認(rèn)證的核心環(huán)節(jié)中，是推進(jìn)工程教育改革深入發(fā)展的必要舉措和有效手段。眾所周知，多學(xué)科交叉在解決復(fù)雜工程問題中具有重要的作用，針對當(dāng)前工程教育領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，需要政府、高校、企業(yè)和社會各界共同努力，加強(qiáng)合作與交流，推動工程教育的改革和發(fā)展。

2 多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式構(gòu)建

利用我校豐厚的積累和經(jīng)驗(yàn)豐富的師資團(tuán)隊(duì)，將省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心——工訓(xùn)中心作為工程教育實(shí)施實(shí)踐的主陣地，以2～3個多學(xué)科交叉的綜合創(chuàng)新項(xiàng)目建設(shè)為基點(diǎn)，構(gòu)建工程教育與工程訓(xùn)練相結(jié)合，工程訓(xùn)練與創(chuàng)新設(shè)計(jì)相結(jié)合，創(chuàng)新設(shè)計(jì)與學(xué)科競賽相結(jié)合，工程訓(xùn)練與勞動實(shí)踐教育相結(jié)合的工程教育創(chuàng)新模式。探索主觀評價與客觀評價相結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品與創(chuàng)新產(chǎn)品相結(jié)合、實(shí)際產(chǎn)品與產(chǎn)品創(chuàng)意相結(jié)合的工程教育評價機(jī)制，建設(shè)打造機(jī)電結(jié)合，融合計(jì)算機(jī)虛擬仿真、PLC機(jī)床控制、智能制造與工業(yè)機(jī)器人等眾多項(xiàng)目于一體的全校學(xué)生共享的工程教育創(chuàng)新實(shí)踐大平臺。

堅(jiān)持工程訓(xùn)練與學(xué)科競賽一體，堅(jiān)持專業(yè)實(shí)習(xí)與勞動教育相結(jié)合，進(jìn)行多學(xué)科跨專業(yè)的運(yùn)營模式，是開展工程教育的改革與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)新型育人模式的需求，也是破解專業(yè)人才培養(yǎng)中工程能力薄弱難題的必經(jīng)之路。要在跨學(xué)科融合的基礎(chǔ)上，發(fā)揮專業(yè)互補(bǔ)的優(yōu)勢，充分發(fā)揮工程訓(xùn)練中心的實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新平臺的優(yōu)勢，大膽拓寬創(chuàng)新思路，進(jìn)行工程訓(xùn)練的現(xiàn)代化、學(xué)科競賽和勞動實(shí)踐教育的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式。

2.1 多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式的實(shí)施策略

為了實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式，可以采取如下實(shí)施策略。

2.1.1 以大工程觀為背景，構(gòu)建多學(xué)科交叉的實(shí)踐平臺

涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)，以及包括社會、政治、經(jīng)濟(jì)、文化等諸多非技術(shù)性影響因素在內(nèi)的現(xiàn)代工程師培養(yǎng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)。因此，必須以專業(yè)技術(shù)為支撐，打破當(dāng)前以學(xué)科專業(yè)為界限的教學(xué)活動模式，消除專業(yè)間的隔閡，促進(jìn)資源的共享與利用。結(jié)合虛擬與現(xiàn)實(shí)，融合線上與線下教育，秉持大工程觀念，從全校視角出發(fā)，整合各學(xué)科專業(yè)、科研及企業(yè)資源，構(gòu)建一個跨學(xué)科融合的實(shí)踐教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與師資的統(tǒng)一配置，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。

2.1.2 以卓越人才培養(yǎng)為目標(biāo)，重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)課程體系

課程體系的設(shè)置對于人才培養(yǎng)的質(zhì)量至關(guān)重要，一個科學(xué)的課程體系應(yīng)當(dāng)著重于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)、個性化技能以及創(chuàng)新能力。隨著專業(yè)認(rèn)證工作的持續(xù)推進(jìn)和通過認(rèn)證專業(yè)增多，學(xué)生畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對標(biāo)工程實(shí)踐項(xiàng)目的要求逐步增加，構(gòu)建一個從簡單到復(fù)雜，由基礎(chǔ)知識至綜合應(yīng)用，最終導(dǎo)向創(chuàng)新實(shí)踐的循序漸進(jìn)式課程體系。用“必做”保證“分階段、模塊化”的基本實(shí)習(xí)要求，用“選做”實(shí)現(xiàn)“分層次、差別式”的人才培養(yǎng)，落實(shí)我校培養(yǎng)“基礎(chǔ)扎實(shí)、適應(yīng)性強(qiáng)、具有較強(qiáng)創(chuàng)新意識和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的目標(biāo)。

2.1.3 強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，構(gòu)建雙創(chuàng)、實(shí)習(xí)和勞動教育一體化實(shí)踐平臺

實(shí)踐出真知，創(chuàng)新源于實(shí)踐，在每個層次的工程實(shí)踐活動中，精心設(shè)計(jì)規(guī)劃能夠激發(fā)學(xué)生探索欲和促進(jìn)其自主創(chuàng)新能力的發(fā)揮。引導(dǎo)學(xué)生通過試做一個又一個全封閉鏈的項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和工程訓(xùn)練、勞動教育等具有相通性，都是以工程教育為背景，都是培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、動手能力和創(chuàng)新能力。通過一體化的實(shí)踐平臺，吸引更多不同專業(yè)的學(xué)生共同鍛煉、提升和創(chuàng)新。

2.1.4 開發(fā)多學(xué)科交叉的綜合性訓(xùn)練項(xiàng)目，構(gòu)建工程教育實(shí)踐的綜合評價機(jī)制

以工程專業(yè)教育為背景，結(jié)合新工科的發(fā)展需要，建立健全科學(xué)、完善、具有可操作性的考核評價機(jī)制。以工程教育的目標(biāo)、內(nèi)容要求為依據(jù)，把工程教育列入大學(xué)生四年全過程考核評價體系中，將工程教育的過程、成果作為對學(xué)校、社會、家長進(jìn)行考核評價的內(nèi)容載入檔案，建立問題清單，并及時反饋，形成全社會的工程教育的激勵機(jī)制。不嚴(yán)格區(qū)分理工科和非理工科學(xué)生，利用好工程能力訓(xùn)練的平臺和載體，基于課程的定位，構(gòu)建多層次、模塊化、項(xiàng)目式的實(shí)踐教學(xué)體系和工程教育實(shí)踐的綜合評價機(jī)制[3]。

2.2 多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式的實(shí)現(xiàn)路徑

為了確保以上策略的有效實(shí)施和順利推進(jìn)，可采取如下途徑和做法。

2.2.1 提高教師工程實(shí)踐能力，構(gòu)建校企合作培養(yǎng)方式

組織教師定期參加企業(yè)實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐項(xiàng)目，使其深入了解工程一線，掌握最新技術(shù)和行業(yè)動態(tài)。鼓勵教師參與科研項(xiàng)目，通過解決實(shí)際問題提升其實(shí)踐和創(chuàng)新能力。引入具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師作為兼職教師，與教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流與合作，共同提升實(shí)踐教學(xué)水平。構(gòu)建緊密的產(chǎn)學(xué)合作框架，攜手規(guī)劃人才培養(yǎng)計(jì)劃，以確保課程內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求高度契合。企業(yè)可提供實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，使學(xué)生在真實(shí)的工作環(huán)境中鍛煉實(shí)踐能力。此外，學(xué)校能夠?yàn)槠髽I(yè)提供所需的技術(shù)支持及員工培訓(xùn)服務(wù)，促進(jìn)雙方實(shí)現(xiàn)共贏。另外，還可共同開展科研項(xiàng)目，推動校企合作向更深層次發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化，為創(chuàng)新型工程教育提供支撐，為培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉背景的創(chuàng)新型工程人才提供有力保障。

2.2.2 以綜合性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造引領(lǐng)工程教育的全過程

工程教育的終極目標(biāo)是創(chuàng)新，必須有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，必須通過創(chuàng)新的方式方法加以實(shí)施，改變傳統(tǒng)工程訓(xùn)練中“師傅帶徒弟”的模式，借助綜合性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中思、思中改、改中創(chuàng)”的遞進(jìn)式學(xué)習(xí)，通過這種實(shí)習(xí)方法，突出多學(xué)科交叉的優(yōu)勢，將不同專業(yè)技能融合于工程教育創(chuàng)新中[4]。

2.2.3 以模塊化的項(xiàng)目式管理統(tǒng)領(lǐng)工程教育的全過程

多學(xué)科交叉的結(jié)果之一是會造成工程訓(xùn)練組織的復(fù)雜性。在有限的平臺、師資和時段內(nèi)，充分利用好現(xiàn)有的資源，最大限度的發(fā)揮人力、物力的效能是工程訓(xùn)練必須面對的難題之一。模塊化的項(xiàng)目式管理是一條很好的解決途徑，它直接解決在有限時段內(nèi)“干什么？怎么干？干得怎么樣？”等問題。模塊化能將學(xué)生的規(guī)定實(shí)習(xí)時段按項(xiàng)目需要進(jìn)行順次管理，不同專業(yè)、班級、崗位及項(xiàng)目按照矩陣方式排列，能夠高效、有序地執(zhí)行。

2.2.4 以學(xué)科競賽和產(chǎn)品革新激發(fā)學(xué)生興趣、引導(dǎo)創(chuàng)新

多學(xué)科交叉的又一結(jié)果是將不同的競賽項(xiàng)目納入統(tǒng)一平臺中，在該平臺開展不同類別的學(xué)科競賽，更能迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。通過不同的工程項(xiàng)目和工程訓(xùn)練情景的設(shè)置，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生自己主動動手，自主思考、循序漸進(jìn)，從產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造的各個環(huán)節(jié)中體會勞動的樂趣，鍛煉工程技能，養(yǎng)成愛學(xué)習(xí)、勤思考、會創(chuàng)新的良好品格。

3 結(jié)束語

多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型工程訓(xùn)練教育模式，既能滿足專業(yè)工程教育的普遍性，又能滿足專業(yè)工程教育的創(chuàng)新性。通過創(chuàng)新綜合性模塊化項(xiàng)目，靈活工程訓(xùn)練的時段分解，能夠?qū)崿F(xiàn)多專業(yè)學(xué)生工程教育的分級分類實(shí)施，以及通識工程教育和專業(yè)工程創(chuàng)新教育的結(jié)合，滿足不同專業(yè)對工程教育的差異化需求，推動工程創(chuàng)客教育和雙創(chuàng)人才培養(yǎng)。

我校在不斷的改革創(chuàng)新中，始終堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”“目標(biāo)導(dǎo)向”和“持續(xù)改進(jìn)”的OBE專業(yè)認(rèn)證理念[5]，探索實(shí)施多學(xué)科交叉的工程教育，并逐步改進(jìn)優(yōu)化，向著以人為本的智能化方向轉(zhuǎn)型升級[6]。目前，已取得了一定的成效：（1）在工程教育實(shí)施目標(biāo)方面實(shí)現(xiàn)：普惠教育與專業(yè)教育相結(jié)合；工程訓(xùn)練與創(chuàng)新相結(jié)合；工程教育和專業(yè)勞動相結(jié)合；傳統(tǒng)工業(yè)感知與現(xiàn)代工業(yè)感知相結(jié)合。（2）在工程教育實(shí)施效果評價方面實(shí)現(xiàn)：主觀評價與客觀評價相結(jié)合；重復(fù)勞動與創(chuàng)新勞動相結(jié)合；產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造與創(chuàng)新創(chuàng)意相結(jié)合；產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造相結(jié)合。

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