探討實驗教學(xué)示范中心建成后工程訓(xùn)練亟待解決的問題

馬鵬舉, 邱玉婷, 張興華

(北京航空航天大學(xué) 工程訓(xùn)練中心, 北京 100191)

探討實驗教學(xué)示范中心建成后工程訓(xùn)練亟待解決的問題

馬鵬舉, 邱玉婷, 張興華

(北京航空航天大學(xué) 工程訓(xùn)練中心, 北京 100191)

在分析實驗教學(xué)示范中心建成后存在的問題的基礎(chǔ)上,提出了高校工程訓(xùn)練教學(xué)改革的方向,如建設(shè)分類、層次化的實驗教學(xué)體系,滿足實驗教學(xué)實踐性和綜合性的要求；建立學(xué)生工程訓(xùn)練的自主開放平臺,滿足開放性和學(xué)生個性化訓(xùn)練要求；注意吸引高學(xué)歷的教師從事實踐教學(xué)等。特別指出校企合作有助于解決工程訓(xùn)練的一系列問題,是一個值得嘗試的改革方向。

工程訓(xùn)練實踐教學(xué)； 課程體系； 師資隊伍建設(shè)； 校企合作

1 實驗教學(xué)示范中心建成后亟待解決的問題

1.1 硬件水平顯著提高,內(nèi)涵建設(shè)相對滯后

從1998年至今,高校的工程訓(xùn)練教學(xué)有3個重要的建設(shè)期:(1)1998年開始進(jìn)行聯(lián)合國貸款項目建設(shè)；(2)2006年開始進(jìn)行本科生教學(xué)水平評估；(3)2007年開始的省市級、國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)。在這3個階段的建設(shè)中,工程訓(xùn)練的教學(xué)定位、教學(xué)理念、教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容得到梳理,教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)得到發(fā)展,而最突出的變化是工程訓(xùn)練的硬件條件普遍得到改善。高校投入數(shù)億元資金購置數(shù)控加工設(shè)備、機(jī)器人、先進(jìn)測量設(shè)備、增材制造設(shè)備等并形成規(guī)模[1-6]。

實驗教學(xué)示范中心的硬件建設(shè)相對容易,并具有顯示度；而內(nèi)涵建設(shè)見效慢,是一個長期的積累過程,不可能一蹴而就。因為工程訓(xùn)練課程體系和內(nèi)容的建設(shè)既要體現(xiàn)其實踐教育的特征(如工程訓(xùn)練的綜合性、開放性和個性化,而不僅僅是單一的技能訓(xùn)練),又要體現(xiàn)其“量大面廣,人人動手”的基本要求,往往需要教學(xué)團(tuán)隊、儀器、設(shè)備、場地、運(yùn)行經(jīng)費等多種資源協(xié)同配合,而不是工程訓(xùn)練中心一個部門所能完成的。

1.2 實踐教學(xué)教師隊伍建設(shè)有待加強(qiáng)

目前的工程訓(xùn)練教師隊伍主要由兩類人員構(gòu)成:(1)技能型實踐教師,主要是技術(shù)工人和少量工程師或高級工程師,他們具有嫻熟的操作技能,對實踐教學(xué)有突出的貢獻(xiàn),但是一般年齡偏大,面臨退休；(2)合同制教學(xué)人員,他們是在實踐教學(xué)教師不足的情況之下,高校的工程訓(xùn)練中心以合同制的方式招收的專科生和本科生,在人數(shù)上已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)規(guī)模。合同制指導(dǎo)教師理論基礎(chǔ)好、年輕而富有朝氣,但缺乏實踐經(jīng)驗、也缺少嚴(yán)格的技能培訓(xùn),而主要的問題在于他們不能納入學(xué)校正式編制、待遇又不高,存在不穩(wěn)定性,可能使正常的工程訓(xùn)練教學(xué)受到影響。

另外，年齡逐漸老化的以工人為主體的技能型指導(dǎo)教師常年滿負(fù)荷工作,逐漸脫離了生產(chǎn)一線,技術(shù)水平難以進(jìn)一步提高,對于先進(jìn)制造技術(shù)更是不適應(yīng)；而年輕教師缺乏工程實際經(jīng)驗,也難以獨立進(jìn)行實踐教學(xué)改革。因此,在實驗教學(xué)示范中心建成后,工程訓(xùn)練教師隊伍建設(shè)仍然有待加強(qiáng)。

1.3 先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用率偏低,未充分發(fā)揮作用

經(jīng)過本科生教學(xué)水平評估、實驗教學(xué)示范中心建設(shè)、“985工程”建設(shè)以及各種專項資金支持,高校工程訓(xùn)練的硬件條件得到了一定程度的改善,特別是增加了數(shù)控機(jī)床、增材制造設(shè)備(3D打印)、三坐標(biāo)測量、反求設(shè)備等先進(jìn)設(shè)備[1],在一些高校工程訓(xùn)練中心也不乏各種4軸、甚至5軸數(shù)控加工中心等,且具有一定規(guī)模,資金占用量數(shù)以億計。

但是,在一些高校中,硬件資源還沒有充分發(fā)揮作用,大量先進(jìn)制造設(shè)備利用率低。有的學(xué)校雖然將數(shù)控加工實習(xí)納入工程訓(xùn)練的課程體系,但只涉及基本的數(shù)控加工技術(shù)。數(shù)控加工技術(shù)是機(jī)、電、控、信息技術(shù)等多種技術(shù)的高度綜合,數(shù)控加工工藝設(shè)計與傳統(tǒng)制造工藝有緊密的聯(lián)系,但又有很大的區(qū)別,其工序高度集中,夾具系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、自動測量系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)具有高效和高可靠性,實現(xiàn)了傳統(tǒng)制造設(shè)備所不能實現(xiàn)的功能,是學(xué)生必須掌握的內(nèi)容,是現(xiàn)代工程訓(xùn)練教學(xué)改革的一個重要方向之一。

先進(jìn)設(shè)備利用率偏低的主要原因是缺乏高水平的教師,設(shè)備更新后的課程設(shè)計跟不上,工程訓(xùn)練的課程內(nèi)容、課程體系滯后。此外,一線指導(dǎo)教師對數(shù)控加工技術(shù)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)不夠、所掌握的數(shù)控加工技術(shù)不全面也是重要原因。數(shù)控設(shè)備、3D打印設(shè)備運(yùn)行成本高也是先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備使用率偏低的一個原因。數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備的維修、保養(yǎng)、運(yùn)行成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通加工設(shè)備。

1.4 不能滿足綜合性、開放性、個性化工程訓(xùn)練需求

在實驗教學(xué)示范中心建設(shè)中,有些工程訓(xùn)練的體系和內(nèi)容的設(shè)計在滿足綜合性、實踐性、開放性、個性化的要求上尚有很多不足之處,這也是目前工程訓(xùn)練不能令人滿意的重要原因,工程訓(xùn)練還停留在技能訓(xùn)練的初級層面,不能滿足學(xué)生工程能力、創(chuàng)新意識培養(yǎng)的需求。雖然學(xué)校已經(jīng)意識到這些問題,也在不斷努力改變這種狀況,但從體系內(nèi)容的設(shè)計、訓(xùn)練的方式方法上仍然缺少必要的措施。

2 工程訓(xùn)練課程體系的個性化和開放性體現(xiàn)

2.1 要體現(xiàn)工程訓(xùn)練綜合性的教育特征

傳統(tǒng)的金工實習(xí)和電子實習(xí)強(qiáng)調(diào)對學(xué)生進(jìn)行技能訓(xùn)練,而工程訓(xùn)練應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展而增加和優(yōu)化訓(xùn)練內(nèi)容,例如自動控制技術(shù)。北京航空航天大學(xué)經(jīng)過多年的努力和堅持,結(jié)合工程訓(xùn)練的課程設(shè)計要求,自主研發(fā)教學(xué)設(shè)備,逐漸形成了覆蓋機(jī)、電、控技術(shù)的綜合課程體系,在綜合性工程訓(xùn)練中心的建設(shè)上進(jìn)行了改革并得到教育界同行的認(rèn)可。

同時,硬件水平的提高為繼續(xù)深化教學(xué)改革夯實了基礎(chǔ),大量數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)制造設(shè)備和儀器的使用,為課程體系的重構(gòu)提供了巨大空間。數(shù)控加工技術(shù)、精密測量技術(shù)等是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù),是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果,具有不可取代性,因此開發(fā)和設(shè)計以數(shù)控加工設(shè)備等為基礎(chǔ)的工程訓(xùn)練課程應(yīng)該是綜合性工程訓(xùn)練中心教學(xué)改革的重點。高校的工程訓(xùn)練中心應(yīng)該根據(jù)學(xué)校的學(xué)科特點和培養(yǎng)目標(biāo),建設(shè)新的工程訓(xùn)練課程體系和內(nèi)容[7]。

2.2 教學(xué)體系要體現(xiàn)工程訓(xùn)練實踐性的特點

有不少學(xué)校正在建設(shè)分階段、層次化的實驗教學(xué)體系[2],例如北京航空航天大學(xué)在課程體系的建設(shè)上實現(xiàn)了分類、分層次的教學(xué):

(1) 大一年級的工程認(rèn)識教育,面向全校大多數(shù)學(xué)生；

(2) 大二年級的技術(shù)訓(xùn)練,其中制造技術(shù)訓(xùn)練是在原來金工實習(xí)的的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化內(nèi)容、保留基礎(chǔ),增加特種加工、數(shù)控加工、增材制造、測量技術(shù)等；電子技術(shù)訓(xùn)練不但包括電子工藝實習(xí),而且通過一個典型的實習(xí)產(chǎn)品,將訓(xùn)練過程作為一個工程項目,訓(xùn)練學(xué)生的工程能力；

(3) 控制技術(shù)訓(xùn)練是大三年級的綜合創(chuàng)新訓(xùn)練(大規(guī)模的、項目驅(qū)動的、包含機(jī)-電-控內(nèi)容的個性化綜合訓(xùn)練)。

通過以上分類、分層次的訓(xùn)練,最后與大四階段的畢業(yè)設(shè)計接駁,實現(xiàn)學(xué)生在校4年實踐教學(xué)不斷線,充分體現(xiàn)工程訓(xùn)練實踐教學(xué)的實踐性特征。

2.3 體現(xiàn)工程訓(xùn)練的開放性和個性化特征

無論是選修課還是必修課,工程訓(xùn)練課程建設(shè)的基本要求都是面向多數(shù)學(xué)生,而目前在滿足學(xué)生的個性化需求上有一定難度,開放性的特征體現(xiàn)也不明顯。為了突出工程訓(xùn)練的開放性和個性化要求,需要另一層次或類型的教學(xué)組織模式,使工程訓(xùn)練對學(xué)生完全開放。學(xué)生可以在這個平臺上自主發(fā)揮,實現(xiàn)個性化的學(xué)習(xí),這就需要為學(xué)生建立開放性的自主環(huán)境或平臺,在這個平臺上應(yīng)提供必要的資源。這些資源主要包括:

(1) 儀器設(shè)備:設(shè)計、加工和檢測儀器設(shè)備；

(2) 材料庫房:常用材料,標(biāo)準(zhǔn)件等；

(3) 刀具及簡單工裝庫房:機(jī)械加工常用刀具如車削刀具、鉆削刀具、銑削刀具,裝夾虎鉗、平口鉗、卡盤；百分表、千分表等；

(4) 電子元器件庫房:常用電子元器件、各種單片機(jī)、PLC控制芯片、脈沖及伺服電機(jī)；

(5) 機(jī)房:計算機(jī)、設(shè)計軟件、上網(wǎng)環(huán)境等；

(6) 指導(dǎo)教師團(tuán)隊:負(fù)責(zé)解答學(xué)生設(shè)計和制作過程的疑難問題、平臺管理、課程安排及資源配置等；

(7) 管理模式:學(xué)生自主管理,教師監(jiān)督。

完全滿足個性化和開放性的工程訓(xùn)練是一個大的課題,也是一個大的難題。受師資隊伍、儀器設(shè)備、課程安排、運(yùn)行經(jīng)費等條件的約束,要滿足工程訓(xùn)練量大、面廣的需求,滿足大多數(shù)學(xué)生的要求比較困難。北航工程訓(xùn)練中心面向機(jī)類和近機(jī)類專業(yè)學(xué)生所開設(shè)的必修課“綜合創(chuàng)新訓(xùn)練”,就是按上述原則設(shè)計和運(yùn)行的,已開設(shè)多年,取得了很好的效果,受到學(xué)生的歡迎。

3 師資隊伍建設(shè)

工程訓(xùn)練師資隊伍建設(shè)是重要的問題,如果師資隊伍建設(shè)受到制約,工程訓(xùn)練的所有方面幾乎都會處于維持或停頓狀態(tài)。

近幾年出現(xiàn)的可喜現(xiàn)象是:具有多學(xué)科背景并具有博士或碩士學(xué)位的青年教師主動加入實驗教學(xué)隊伍,對促進(jìn)工程訓(xùn)練等實踐教學(xué)的發(fā)展具有積極作用,他們是工程訓(xùn)練中心的寶貴財富。這些青年教師分布在工程訓(xùn)練的各個部門和崗位,是工程訓(xùn)練原則、理念的落實和執(zhí)行者。他們制訂學(xué)生實習(xí)方案,負(fù)責(zé)實習(xí)過程的協(xié)調(diào)和資源配置,進(jìn)行實習(xí)效果的監(jiān)督、檢查,并根據(jù)實習(xí)效果對實習(xí)過程作出必要的調(diào)整。高校工程訓(xùn)練教師隊伍的建設(shè)需要加強(qiáng),合同制教學(xué)人員也將逐漸成為一線教學(xué)指導(dǎo)人員的主體。

隨著越來越多的具有博士、碩士學(xué)位的教師加入工程訓(xùn)練教學(xué)和教學(xué)一線指導(dǎo)教師的本科化,特別需要為他們提供職業(yè)發(fā)展的通道,解決職稱晉升等問題。他們本身已經(jīng)具備很好的客觀條件,而需要的是后續(xù)的發(fā)展條件,例如在科研、培養(yǎng)研究生等方面。對于一線指導(dǎo)教師要注重薪酬的合理提高,并充分利用高校優(yōu)越的學(xué)習(xí)條件,創(chuàng)造可以施展他們才華的環(huán)境。

4 將校企合作作為工程訓(xùn)練教學(xué)改革的方向

校企合作的模式多種多樣,根本是雙方找到利益的共同點,解決各自關(guān)心的問題,經(jīng)過磨合,使雙方利益最大化。企業(yè)派出工程技術(shù)人員和技術(shù)工人,帶著產(chǎn)品、工裝、刀具等走進(jìn)學(xué)校,利用中心的設(shè)備,與學(xué)校教師和實習(xí)學(xué)生合作完成現(xiàn)場生產(chǎn)與教學(xué),使工程訓(xùn)練更具有開放性、綜合性和個性化的特點。這是解決工程訓(xùn)練所面臨問題的一種有效的手段和方法[8-12]。

(1) 分階段、分層次的工程訓(xùn)練課程設(shè)計,為工程認(rèn)識課程提供了豐富的教學(xué)內(nèi)容。教師不用再對著靜止的機(jī)床設(shè)備給學(xué)生講解機(jī)床的功能,尤其對于加工中心類復(fù)雜的機(jī)床,課程組織有序,學(xué)生興趣盎然。實際加工環(huán)境的建立也為相關(guān)課程提供了具體、不重復(fù)的課程內(nèi)容,例如三坐標(biāo)精密測量。

(2) 通過校企合作,參與實習(xí)的指導(dǎo)教師，特別是年輕教師,與企業(yè)工程技術(shù)人員共同解決生產(chǎn)中的實際問題,使技術(shù)和技能水平得以提高,滿足教學(xué)與科研要求。通過校企合作，造就了一批高水平的數(shù)控機(jī)床等高精設(shè)備的現(xiàn)場指導(dǎo)教師。

(3) 在企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)入學(xué)校的同時,有豐富實踐經(jīng)驗的工程技術(shù)人員也隨之進(jìn)入工程訓(xùn)練中心。他們既是生產(chǎn)者,也是工程訓(xùn)練現(xiàn)場的指導(dǎo)教師,更能有效地解決工程訓(xùn)練指導(dǎo)教師不足的問題,是對實踐教師隊伍建設(shè)的一種具有創(chuàng)造性的發(fā)展。

(4) 在近幾年工程訓(xùn)練中心的建設(shè)中,大量資金主要投放在先進(jìn)制造設(shè)備上,但普遍的問題是大量的數(shù)控設(shè)備利用率較低,有些或長期閑置不用。在眾多原因中,一個突出的問題是實習(xí)的成本問題。隨著校企合作的展開,一些費用改由企業(yè)負(fù)擔(dān),因而學(xué)校的負(fù)擔(dān)大大減輕,化解了實習(xí)成本高、難以為繼的困境,特別是先進(jìn)加工設(shè)備資源得到充分利用,在工程訓(xùn)練中發(fā)揮了很好的作用。

5 結(jié)束語

在工程訓(xùn)練的所有問題中,最緊迫、也是最關(guān)鍵的問題是師資隊伍建設(shè)問題。在師資隊伍建設(shè)中，要解決好工程訓(xùn)練教師的薪酬待遇和職稱評定問題。解決好這兩方面問題,才能吸引更多的高學(xué)歷、高技術(shù)人才主動加入工程訓(xùn)練教師隊伍,從整體上提高師資隊伍的素質(zhì),促進(jìn)工程訓(xùn)練各項工作的開展。

在工程訓(xùn)練課程體系的建設(shè)上,分階段、分層次的課程體系設(shè)計教學(xué)效果明顯,且符合實踐教學(xué)的規(guī)律,突出了實踐教學(xué)的教育特性。在教學(xué)內(nèi)容上,要根據(jù)學(xué)校的學(xué)科特點,盡可能多地涉及多項工程技術(shù)領(lǐng)域,體現(xiàn)實踐教學(xué)綜合性的特征。在教學(xué)時間上,實現(xiàn)實踐教學(xué)在本科教學(xué)階段的不斷線,體現(xiàn)實踐教學(xué)的實踐性特征。通過自主訓(xùn)練開放平臺建設(shè),滿足開放性和學(xué)生個性化實習(xí)的要求。

開展多種方式的校企合作,是工程訓(xùn)練教學(xué)改革的一個重要方向。它可以解決多個工程訓(xùn)練面臨的問題,如提高師資隊伍的技術(shù)水平、通過社會資源延伸實踐教學(xué)、發(fā)揮先進(jìn)制造設(shè)備的作用等。

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Exploration on problems of demanding prompt solution in engineering training after completion of experimental teaching demonstration center

Ma Pengju, Qiu Yuting, Zhang Xinghua

(Engineering Training Center, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China)

Based on the analysis of the problems after completion of the teaching experimental demonstration center, this paper points out the direction of the teaching reform in engineering training, as a result, the teaching system of the different levels and category should meet the requirements of practicalness and comprehensiveness; the contraction of the open and autonomic platform in engineering training fulfills the requirements of openness and personalization in students’ training. At the same time, this paper suggests that it is needed to pay attention to absorbing highly educated teachers into practical teaching, and that the cooperation between schools and enterprises, which is worth a try, is helpful in solving a series of problems in engineering training.

practical teaching of engineering training; curriculum system; construction of teaching team; cooperation between schools and enterprises

2015- 04- 15 修改日期：2015- 06- 25

北京航空航天大學(xué)重大教改項目“分類分層次基礎(chǔ)工程訓(xùn)練課程建設(shè)(2014)”資助

馬鵬舉(1961—),男,河北贊皇,博士,副教授,北航工程訓(xùn)練中心常務(wù)副主任,主要研究方向為先進(jìn)制造技術(shù)及裝備、工程實踐教學(xué).

E-mail：mapj@buaa.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0155- 03