以項目教學為載體制訂先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)方案*

汪木蘭 周明虎 李建啟

南京工程學院 江蘇南京 211167

以項目教學為載體制訂先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)方案*

汪木蘭 周明虎 李建啟

南京工程學院 江蘇南京 211167

針對應用型先進制造技術卓越工程師的培養(yǎng)標準和知識能力的具體要求，采用專業(yè)能力進階培養(yǎng)和項目教學法的先進理念，構建出了核心專業(yè)知識模塊、理論教學課程體系、實踐教學體系、人文與職業(yè)素質培養(yǎng)體系、整個課程體系魚骨圖以及相應的學分要求等，然后對大學四年級實施的企業(yè)頂崗實習培養(yǎng)計劃和畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的具體要求進行了闡述，最后還對組織雙師型結構教學團隊的有效途徑和方法進行了分析，以期通過實施本工作方案可以培養(yǎng)出具有大工程意識的先進制造技術高級工程技術人才。

項目教學法；先進制造技術；卓越工程師；培養(yǎng)方案

項目教學法是以工程實踐為導向、充分體現(xiàn)現(xiàn)代教育理念的教學方法，在西方國家特別是德國被廣泛應用并成效顯著。

項目教學法是通過完成一個完整的“項目”工作而進行的實踐教學活動，將多門課程所涉及的知識和技能通過一個明確的“項目任務”布置給學生，學生根據(jù)任務要求，運用所學的知識和技能，通過“確定項目任務—制定工作計劃—組織項目實施—檢查考核評估—總結評比歸檔”等5個階段，采用“團隊學習”的方法，動腦、動手、交流和合作，最終完成項目任務并以成果的形式予以展現(xiàn)。

2009年底，教育部計劃在部分高校試點“卓越工程師”培養(yǎng)工作。工程師類型主要分為應用型、設計型和研究型3種。應用型工程師主要是在現(xiàn)場從事產(chǎn)品的生產(chǎn)、營銷、服務或工程項目的施工、運行和維護；設計型工程師主要從事產(chǎn)品或工程項目的設計與開發(fā)；研究型工程師主要從事復雜產(chǎn)品或大型工程項目的研究、開發(fā)以及工程科學的研究。應用型工程師建議主要在本科階段培養(yǎng)，設計型工程師建議主要在碩士階段培養(yǎng)，研究型工程師建議主要在博士階段培養(yǎng)。本文主要針對應用型卓越工程師，介紹了采用項目教學法為指導思想，制訂先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)的工作方案，以期為這項教改工程的推進做出一份貢獻。

一、專業(yè)背景和培養(yǎng)目標及知識能力

1.專業(yè)背景

先進制造技術卓越工程師的培養(yǎng)隸屬于機械設計制造及其自動化專業(yè)，主要由我校先進制造技術工程中心承擔，生源均為江蘇省中等專業(yè)學校經(jīng)過選拔對口單招的學生。

南京工程學院先進制造技術工程中心起源于20世紀80年代原機械工業(yè)部發(fā)文的機械工業(yè)南京數(shù)控培訓中心。中心于1997年與德國西門子公司合作組建成立了“西門子(南京)自動化技術培訓中心”，其后于1998年與德國政府合作共建“南京自動化高等職業(yè)技術教育培訓中心”項目(簡稱BAN)，學習借鑒德國高等工程和高等職業(yè)教育理念和經(jīng)驗，結合我國國情開展應用型高等教育的探索和實踐，通過互派教師和交流學生等方式，實踐德國“3+1”教學模式，采取“校企合作、項目教學、理實一體”的教學手段，取得了很好的成效。

先進制造技術工程中心的辦學指導思想為：學以致用、因材施教、能力為本、就業(yè)為上。其中“學以致用”是我校的辦學理念，是所有專業(yè)制訂培養(yǎng)方案的“綱”；“因材施教”主要針對“對口單招”生源“踏實勤奮學習、數(shù)理和英語基礎相對較弱、動手操作能力相對較強”的主要特點，制訂科學合理的人才培養(yǎng)和課程教學計劃；“能力為本”著重打造學生擁有先進制造的工程應用和綜合實踐能力，培養(yǎng)工程意識強的現(xiàn)場制造工程師；“就業(yè)為上”檢驗了人才培養(yǎng)的效果和質量，先進制造技術工程中心獨特創(chuàng)新的培養(yǎng)模式受到了機械制造行業(yè)及相關企業(yè)的普遍認可，多年來本專業(yè)畢業(yè)生一次性就業(yè)簽約率在全校名列前茅。

2.培養(yǎng)目標

培養(yǎng)面向工業(yè)現(xiàn)場的高級應用型機械制造工程師，側重于先進制造技術的綜合運用，不過分強調(diào)理論基礎的系統(tǒng)化，但要求掌握較寬厚的專業(yè)基礎知識，能力和素質協(xié)調(diào)發(fā)展，德、智、體、美全面發(fā)展，具備較強的專業(yè)適應能力，具有跟隨技術進步，不斷自我完善和長遠發(fā)展的潛力。

先進制造技術卓越工程師旨在培養(yǎng)機械制造及其自動化領域從事計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)技術應用、數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工編程、數(shù)控機床設備電氣設計和安裝調(diào)試、加工操作及故障診斷、數(shù)控機床維護和維修的應用型卓越工程技術人才。

3.知識能力

培養(yǎng)先進制造技術卓越工程師的學校標準可以綜合為知識、能力與素質等9項具體要求：

(1)基礎科學知識。

(2)核心工程基礎知識。

(3)高級工程基礎知識。

(4)解決專業(yè)領域實際工程問題的能力。

(5)實驗中探尋知識及文獻查閱的能力。

(6)創(chuàng)新精神與職業(yè)道德。

(7)人際交往與團隊合作的能力。

(8)交流能力。

(9)項目的構思、設計與實施的能力。

上述9項要求可以進一步體現(xiàn)為知識與能力結構，包括基礎知識、專業(yè)技能和綜合素質3個方面：

(1)掌握先進制造技術有關的一般性數(shù)理知識、外語交流能力、電子技術與計算機知識，機械基礎和專門的工程技術基礎知識，合理運用現(xiàn)有技術，及時了解新興技術。

(2)掌握較寬厚的與先進制造技術有關的系統(tǒng)化專業(yè)知識，擁有解決工程實際技術問題的能力方法和操作技能，了解先進制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。

(3)具有過硬的政治覺悟和良好的職業(yè)素質，體現(xiàn)出對職業(yè)、社會和環(huán)境的責任，具有較強的交流溝通能力和團隊協(xié)作精神。

二、工作方案制訂的出發(fā)點

1.專業(yè)能力進階培養(yǎng)與項目教學法

根據(jù)學校實施“卓越工程師”的總體方案，結合先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)的上述專業(yè)標準，打破傳統(tǒng)的“基礎課—專業(yè)課—工程實習”三段分割的教學模式，以如圖1所示的“專業(yè)能力進階”培養(yǎng)方式對應用型先進制造技術卓越工程師的教學計劃進行科學合理安排，全過程采用多年實踐已經(jīng)逐漸完善的“項目教學法”，多維度、交錯融合、螺旋式提升學生的綜合工程實踐能力，通過項目內(nèi)容側重點的差異來實現(xiàn)因材施教和個性化能力培養(yǎng)。

圖1 “專業(yè)能力進階”培養(yǎng)方式結構示意圖

2.核心專業(yè)知識模塊

從狹義上理解可以將一個機械零件的制造過程當作一個“項目”，涉及的核心專業(yè)知識模塊如圖2所示。

圖2 機械零件的制造過程

從廣義上理解可以將一臺設備的制造過程當作一個“項目”，則可以分解成如圖3所示的制造過程。

圖3 機器設備的制造過程

現(xiàn)緊緊圍繞每一個任務節(jié)點制訂應用型先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)的實施方案，并設置相應的主干專業(yè)課程：工程制圖(含AutoCAD)、機械設計基礎、數(shù)控加工技術、數(shù)控加工工藝與夾具、數(shù)控機床機械結構、金屬切削原理與刀具、CAD/CAM、機床電氣與PLC、數(shù)控原理與系統(tǒng)、特種加工與先進制造技術，等等。

3.理論教學課程體系

應用型先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)的理論教學課程體系分模塊(類)表示如圖4所示，具體包括3大平臺課程：公共基礎平臺課程、專業(yè)基礎平臺課程和專業(yè)方向平臺課程。

圖4 理論教學課程體系3大平臺結構

4．實踐教學體系

校內(nèi)的實踐教學體系可以劃分為基礎實踐、工程認識、綜合實踐和創(chuàng)新實踐4個層次。

基礎實踐層次主要包括工程制圖測繪、大學物理實驗、電工實習、電子實習、金工實習等，目的是深化學生對基礎理論、基礎知識的初步理解，培養(yǎng)最基本的感性認識和技能。

工程認識層次主要包括機床測繪實習、機械設計基礎課程設計、微機原理及應用課程設計、數(shù)控加工工藝與夾具課程設計、機床電氣與PLC課程設計等，主要針對專業(yè)基礎知識及專業(yè)基本技能，培養(yǎng)基本的工程意識和工程實踐技能。

綜合實踐層次主要包括數(shù)控加工實習、CAD/CAM實習、數(shù)控機床安裝調(diào)試實習、數(shù)控機床故障診斷實踐和先進制造技術綜合實踐等，主要針對專業(yè)方向的核心能力要求，培養(yǎng)專業(yè)技能和工程實踐能力。

創(chuàng)新實踐層次主要包括課外創(chuàng)新訓練項目、學術講座、職業(yè)技能證書和數(shù)控操作競賽等，在前面3個實踐訓練層次的基礎上，進一步培養(yǎng)學生的綜合專業(yè)素質和創(chuàng)新能力，以拓寬專業(yè)知識面及綜合技能，從而增強就業(yè)競爭力。

5.人文與職業(yè)素質培養(yǎng)體系

學生的政治思想、人文與職業(yè)素質的培養(yǎng)貫穿了整個大學4年，包括3年校內(nèi)學習和1年企業(yè)頂崗實習(含畢業(yè)設計)，可以采用多種多樣的形式，靈活安排實施。

三、課程體系魚骨圖

基于“專業(yè)能力進階”的培養(yǎng)方式，全過程采用“項目教學法”，現(xiàn)將各個教學節(jié)點、知識模塊和各門課程之間的邏輯關系，按時間軸表示為魚骨圖形式（如圖5所示）。

圖5 專業(yè)設置的主要課程之間邏輯關系魚骨圖

四、學分要求

對于參加先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)計劃的學生，在4年學習期滿畢業(yè)時，至少修滿185學分，具體要求如下：

(1)公共基礎課(含必修和選修)：54學分。

(2)專業(yè)基礎課(含必修和選修)：48學分。

(3)專業(yè)課(含必修和選修)：至少20學分。

(4)校內(nèi)實踐環(huán)節(jié)：27學分。

(5)企業(yè)培養(yǎng)：20學分。

(6)畢業(yè)設計：16學分。

五、企業(yè)培養(yǎng)計劃

1.企業(yè)實習單元分配

第一至第六學期主要是校內(nèi)實習，也就是充分利用校內(nèi)實訓基地、校企共建實驗室等實踐平臺完成培養(yǎng)方案中規(guī)定的基本技能實訓環(huán)節(jié)。具體包括：金工實習、電工實習、電子實習、機床測繪實習、數(shù)控操作實習、三座標測量與逆向工程實習等。

第七學期主要是企業(yè)頂崗實習，也就是利用一個學期時間(共20周)，計劃以4周作為1個實習單元，安排5個企業(yè)(崗位)的頂崗實習，具體如下：

第一個實習單元：計算機數(shù)控系統(tǒng)(南京華興數(shù)控技術有限公司)；

第二個實習單元：樹脂鑄造工藝過程(南通國盛鑄造有限公司)；

第三個實習單元：精密鈑金生產(chǎn)(南通國盛精密鈑金有限公司)；

第四個實習單元：電加工機床(蘇州中谷機電科技有限公司)；

第五個實習單元：數(shù)控機床制造(南通國盛機電集團有限公司)。

第八學期主要是畢業(yè)設計，也就是在企業(yè)或學校完成與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實際緊密結合的畢業(yè)設計(論文)，題目由企業(yè)、學校和學生共同擬定。

2.企業(yè)實習階段培養(yǎng)要求

企業(yè)實習環(huán)節(jié)是先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)計劃的重要教學環(huán)節(jié)，關系到整個計劃的成敗。主要學習內(nèi)容包括：機械制造工程專業(yè)領域職業(yè)道德規(guī)范、機械制造基本知識、技術文件查閱與撰寫、設備操作技能、設備維護技能和現(xiàn)代企業(yè)管理理念等。培養(yǎng)過程應由具有一定的理論知識和經(jīng)驗豐富的各行業(yè)(工種)工程師帶教，集中或穿插在實踐過程中結合實際現(xiàn)場和實際操作進行實習培訓。

在企業(yè)實習過程中的考核以實踐總結報告為主，學生在機械制造企業(yè)不同崗位(工種)輪流實習，在進入下一個實習單元之前必須完成1篇內(nèi)容詳實的實習報告。學生應根據(jù)所學專業(yè)基礎理論知識和生產(chǎn)實踐知識著重評述生產(chǎn)工藝制造流程、主要生產(chǎn)設備的操作使用及其管理模式，分析討論生產(chǎn)過程中碰到的主要技術問題及其解決辦法，進而提出自己的創(chuàng)新想法和合理化建議。要求每天及時整理、核實和完善當天的實習日志。在每一個企業(yè)、車間（或工段）實習結束后應及時整理筆記，并撰寫該企業(yè)、車間（或工段）的實習報告，交給企業(yè)實習指導工程師和校內(nèi)指導教師評閱。

六、畢業(yè)設計

1.畢業(yè)設計形式及原則

畢業(yè)設計（論文）可以采取多樣化的方式進行，學生可以根據(jù)他們在企業(yè)實習中發(fā)現(xiàn)的工程實際問題進行研究，也可以根據(jù)企業(yè)工程師或校內(nèi)指導教師的相關科研課題進行研究，還可以到畢業(yè)后的工作單位完成畢業(yè)設計。但選題必須具有一定挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性，并且源于生產(chǎn)實際現(xiàn)場，不能做理論研究和數(shù)值模擬的論文課題，其目的在于培養(yǎng)和加強學生的綜合工程能力。

2.畢業(yè)設計的基本要求

(1)學習掌握工程制圖、工程設計、工程測量和工程應用等的基本原理和基本方法。

(2)學會查閱文獻資料和編制設計文件、綜合報告、開發(fā)文檔等設計文件的基本技能。

(3)對于工程設計類畢業(yè)設計的基本要求是側重于工程設計的基本訓練，包括工程設計、工程計算和繪圖能力的培養(yǎng)。

(4)對于工程應用類畢業(yè)設計的基本要求是側重于工程應用能力的基本訓練，包括精密測量、計算機輔助建模、曲線曲面造型以及數(shù)控編程和數(shù)控加工等工程實踐能力的培養(yǎng)。

(5)對于電氣電子控制類畢業(yè)設計的基本要求是側重于機電設備的電氣、電子控制系統(tǒng)設計、參數(shù)計算、繪圖技能以及安裝調(diào)試能力的培養(yǎng)。

(6)對于軟件類畢業(yè)設計的基本要求是結合實際科研項目或技術攻關進行本專業(yè)工程領域內(nèi)的計算機應用軟件開發(fā)，側重于本專業(yè)知識技能和計算機使用綜合能力的培養(yǎng)。

七、雙師結構教學團隊

1.校內(nèi)教師工程能力培養(yǎng)及教學團隊

組織一支質量上能夠滿足應用型卓越工程師教育、數(shù)量上與學生規(guī)模相適應的師資隊伍，對保證本工作方案的順利實施、達到預期的效果至關重要。根據(jù)應用型本科教學的特點，既可以從高校引進一些具有工作經(jīng)歷的碩士和博士，也可以從科研院所和機床制造企業(yè)引進一些理論素質較高、又有實踐經(jīng)驗的工程技術人員來任教。

為執(zhí)行這次“先進制造技術卓越工程師”方案，工程中心優(yōu)選了18名具有豐富工程實踐經(jīng)驗、職稱、學歷、專業(yè)結構合理的“雙師型”師資隊伍擔任專業(yè)基礎和專業(yè)課程的教學工作。

2.企業(yè)兼職導師聘請方案及指導團隊

先進制造技術工程中心根據(jù)教學需要，從聯(lián)合培養(yǎng)卓越工程師的合作企業(yè)中聘請了30名理論基礎扎實、工程實踐能力強和富有較強責任心的生產(chǎn)一線工程師擔任企業(yè)實習指導教師或畢業(yè)設計指導教師，并按學校的規(guī)定給兼職工程師計算和發(fā)放課時津貼，讓他們的價值得到體現(xiàn)，還調(diào)動了他們指導學生的積極性。

這些兼職教師一方面輔導學生第七學期的企業(yè)實習，另一方面部分工程師還將指導學生第八學期的畢業(yè)設計。當然，為了保證教學質量和教學理念的延續(xù)性，在第六學期結束時組織實習企業(yè)工程師到學校與任課教師進行深層次的教學交流與研討，雙方建立聯(lián)系和互信，并將聯(lián)合制訂切實可行的、更具可操作性的企業(yè)訓練計劃，以使學生的企業(yè)實習達到真正的預期效果。

為了防止學校和企業(yè)之間由于理念不同而導致出現(xiàn)意見分歧的現(xiàn)象，學校牽頭組織成立一個領導協(xié)調(diào)小組，每個月集中研討一次碰到的新問題，以確保整個培養(yǎng)方案的順利執(zhí)行。

八、結束語

以上詳細介紹了初步擬定的應用型先進制造技術卓越工程師培養(yǎng)的工作方案，而在后續(xù)的具體實施過程中可能還會涉及學校的辦學定位、生源特點、動態(tài)管理機制、頂崗實習企業(yè)經(jīng)營狀況、學生畢業(yè)后社會的認同度，以及我國教育體制改革和創(chuàng)新等層面的問題，這些都有待于今后在“探索—總結—完善—實施”的過程中穩(wěn)步推進，最終目標是為我國各行業(yè)培養(yǎng)大批卓越工程師人才。

[1]李坤，趙陽，寧靜.德國職教項目教學法的理論研究與實踐及推行策略[J].吉林工程技術師范學院學報，2005，4：38～40

[2]王令其，汪木蘭.構建高層次工程應用型人才培養(yǎng)的新模式[J].大學教育科學，2005，4：38～40

[3]王令其，左健民，汪木蘭.大工程觀與應用型工科教學改革[J].理工高教研究，2009，28（2）：130～132

[4]汪木蘭，徐開蕓.電工電子教學體系和實驗平臺的構建[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2005，11：5～8

[5]曹德躍.項目教學法在專業(yè)課程教學中應用的探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，1：101～103

[6]胡力勤，馬福軍.以項目教學法為導向的實訓體系構建研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008，7：119～120

[7]羅運虎，邢麗冬，王勤，等.基于項目教學法的課程設計改革[J].電氣電子教學學報，2009，31（6）：14～15

Development of the training program for excellent advanced manufacturing technology engineers by project-teaching method

Wang Mulan, Zhou Minghu, Li Jianqi
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China

According to the training standard and the demands of knowledge ability for the excellent advanced manufacturing technology engineers, the advanced thoughts of ladder training for professional ability and project-teaching method are employed. The kernel professional knowledge modules, theoretical teaching curriculum system, practice teaching system, cultural and professional quality training system, the curriculum system of fish bone diagram and the corresponding credit requirements are constructed. Then the training plan of the fourth-grade in the enterprise workshop and the specific requirements of the graduation project are described in detail. Finally，the effective organization method of teaching team acting as teacher and engineer is analyzed. Senior engineering and technical personnel of advanced manufacturing technology with integrated engineering consciousness are trained through the implementation of the proposed work program.

project-teaching method; advanced manufacturing technology; excellent engineers; training program

book=15,ebook=169

汪木蘭，碩士，教授。周明虎，本科，高級工程師。李建啟，碩士，教授。

*本文系江蘇省教育科學“十一五”規(guī)劃重點資助課題(B-a/2008/01/008)；“十一五”國家課題“我國高校應用型人才培養(yǎng)模式研究”子課題(FIB070335-A7-02)。