面向新工科的工程訓(xùn)練體系建設(shè)與實(shí)踐

全松柏

摘要：新工科是國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的必然要求，是高等工程教育的里程碑。工程訓(xùn)練作為高校工程實(shí)踐教學(xué)的主要模式，如何適應(yīng)新工科要求變得刻不容緩。在分析當(dāng)前工程訓(xùn)練現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)新工科的特點(diǎn)，提出“2+X”創(chuàng)新訓(xùn)練和工程圖書館模式并付諸實(shí)踐，為各高校新工科背景下的工程訓(xùn)練體系建設(shè)提供參考與借鑒。

Abstract： New engineering disciplines（NEDs） is the inevitable requirement of the national strategic development and the milestone of the higher engineering education. As the main mode of engineering practice education in university， it is urgent to adapt to the requirements of NEDs. Based on the analysis of the present situation about engineering training，we put forward and practice the innovative training model of "2+X" and the model of engineering library for NEDs， so as to provide references for the construction of engineering training system under the background of NEDs in universities.

關(guān)鍵詞：新工科；工程訓(xùn)練；“2+X”創(chuàng)新訓(xùn)練模式；工程圖書館

Key words： new engineering disciplines；engineering training；the innovative training model of "2+X"；engineering library

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）28-0298-02

0 引言

“一帶一路”、人工智能、“中國(guó)制造2025”、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，縮短了科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化成技術(shù)或產(chǎn)品的時(shí)間，加快了知識(shí)產(chǎn)生、學(xué)習(xí)、更新的速度，提高了現(xiàn)代工程技術(shù)人才的能力素質(zhì)要求。為了應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，支撐新經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，培養(yǎng)造就創(chuàng)新型卓越科技工程人才，加快高等工程教育改革和創(chuàng)新的步伐，2017年教育部啟動(dòng)了新工科建設(shè)工作[1]。隨著“復(fù)旦共識(shí)”[2]、“天大行動(dòng)”[3]、“北京指南”[4]等指導(dǎo)性文件的出臺(tái)，各高校紛紛響應(yīng)，掀起了一陣工程教育改革的熱潮。工程訓(xùn)練源于“金工實(shí)習(xí)”，經(jīng)過多年發(fā)展，內(nèi)容更多，輻射更廣，具有基礎(chǔ)性、通識(shí)性、實(shí)踐性等教學(xué)特征，面向各專業(yè)本科生，給大學(xué)生工程實(shí)踐教育、工業(yè)制造了解、工業(yè)文化體驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的重要教育環(huán)節(jié)，是適合現(xiàn)階段工程實(shí)踐教學(xué)的主要模式[5]。新工科引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性、發(fā)展性的特征[6]對(duì)工程實(shí)踐教育提出了更高要求，現(xiàn)有的工程訓(xùn)練體系顯然難以適應(yīng)，傳統(tǒng)工程訓(xùn)練中心的升級(jí)、面向新工科的工程訓(xùn)練體系的構(gòu)建成為了新工科建設(shè)不可回避的問題。

1 當(dāng)前高校工程訓(xùn)練存在的問題

近年來，高校工程訓(xùn)練中心的規(guī)模化、先進(jìn)性和綜合性，以及工程訓(xùn)練的專業(yè)全覆蓋性，讓學(xué)生在工程訓(xùn)練的過程中提高了工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及就業(yè)能力，為國(guó)家培養(yǎng)了一批又一批高素質(zhì)的工程科技人才。但是，在開展新工科建設(shè)的新形勢(shì)下，我們不難發(fā)現(xiàn)，處于迅速發(fā)展中的高校工程訓(xùn)練中心依然存在一些值得重視的問題。

1.1 平臺(tái)升級(jí)問題 傳統(tǒng)工程訓(xùn)練仍占據(jù)平臺(tái)主流，對(duì)接產(chǎn)業(yè)行業(yè)嚴(yán)重不足?？鐚W(xué)科創(chuàng)新應(yīng)用項(xiàng)目平臺(tái)，集教育培訓(xùn)、科技研發(fā)于一體的協(xié)同育人平臺(tái)，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、引領(lǐng)未來發(fā)展的前瞻平臺(tái)亟待搭建。

1.2 體系重構(gòu)問題 面對(duì)交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科快速涌現(xiàn)，新知識(shí)快速發(fā)展，成果快速轉(zhuǎn)化的現(xiàn)實(shí)，工程訓(xùn)練依托學(xué)科力量薄弱、實(shí)訓(xùn)時(shí)間短、內(nèi)容陳舊、交叉融合不足、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)遇阻、滯后市場(chǎng)需求等弊病暴露無遺。

1.3 教學(xué)模式問題 當(dāng)前，以網(wǎng)絡(luò)化、全球化為代表的一系列顛覆性技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和快速發(fā)展，使個(gè)人學(xué)習(xí)方式變得靈活化、碎片化、網(wǎng)絡(luò)化和多維度，這對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

1.4 體制機(jī)制問題 師資隊(duì)伍建設(shè)堪憂，結(jié)構(gòu)失衡，特別是高級(jí)專門人才嚴(yán)重匱乏，教授級(jí)高工嚴(yán)重不足，無法發(fā)揮其在工程訓(xùn)練教學(xué)及發(fā)展上的領(lǐng)頭雁作用。面對(duì)新工科對(duì)工程訓(xùn)練的新要求，現(xiàn)有的用人模式亟待改進(jìn)。如何做到以學(xué)生為本，提供良好的開放共享服務(wù)值得探討。

2 面向新工科的創(chuàng)新型工程訓(xùn)練體系建設(shè)路徑

湖南大學(xué)一直以來重視學(xué)生的工程實(shí)踐教育，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及就業(yè)能力得到了社會(huì)的廣泛認(rèn)可?！笆濉逼陂g，學(xué)校加大本科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入，在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時(shí)代背景下，以大工程觀、“準(zhǔn)工廠、實(shí)車間”的理念為指導(dǎo)，摒棄工程訓(xùn)練等于金工實(shí)習(xí)的舊理念，打造了一個(gè)集工程訓(xùn)練中心、支撐服務(wù)中心、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地、學(xué)科競(jìng)賽基地于一體的公共實(shí)踐教學(xué)服務(wù)平臺(tái)——新型綜合性工程訓(xùn)練中心。中心分布在學(xué)校兩個(gè)校區(qū)，現(xiàn)有場(chǎng)地面積21000余平方米，可同時(shí)容納近3000名學(xué)生參加工程訓(xùn)練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。建有機(jī)械、電工、電子、控制、機(jī)電一體化、材料、化工、藝術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理數(shù)據(jù)仿真訓(xùn)練單元，設(shè)備總數(shù)7000余臺(tái)（套），總價(jià)值7500余萬元。面對(duì)新工科的要求，我校在創(chuàng)新型工程訓(xùn)練體系的構(gòu)建上做了有益的探索與實(shí)踐。

2.1 在新型綜合性工程訓(xùn)練中心基礎(chǔ)上，搭建以互聯(lián)網(wǎng)+為代表的多學(xué)科交叉創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)

以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為引領(lǐng)，在新型綜合性工程訓(xùn)練中心基礎(chǔ)上，面向新工科，搭建支持工程認(rèn)知、工程綜合及工程創(chuàng)新訓(xùn)練、學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)意原型產(chǎn)品開發(fā)、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目建模路演、技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化等模塊，以互聯(lián)網(wǎng)+為代表的創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)。平臺(tái)主要包括互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)?；ヂ?lián)網(wǎng)+智慧校園實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主要培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新的能力，切合用戶至上、平臺(tái)開放、知識(shí)共享等互聯(lián)網(wǎng)+的精神。機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)是一個(gè)智能機(jī)器人科普平臺(tái)，從事各類型機(jī)器人設(shè)計(jì)、制作、研究的實(shí)踐創(chuàng)新和機(jī)器人相關(guān)學(xué)科大賽的培養(yǎng)。內(nèi)容涵蓋人工智能、控制工程、機(jī)械工程、材料科學(xué)、數(shù)學(xué)建模、應(yīng)用物理、應(yīng)用化學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)等。以學(xué)生為主體，培養(yǎng)其創(chuàng)新設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問題和動(dòng)手操作能力。

2.2 建設(shè)面向新工科的創(chuàng)新型工程訓(xùn)練體系

根據(jù)人才培養(yǎng)需要分類、分層次進(jìn)行工程訓(xùn)練，構(gòu)建“二三四”創(chuàng)新型工程訓(xùn)練體系。即重視理論、實(shí)踐二條獲取知識(shí)路徑，做到理論與實(shí)踐并重，有機(jī)融合、良性互動(dòng)，克服以往理論與實(shí)踐脫節(jié)的弊病。通過三階段遞進(jìn)式工程訓(xùn)練，如一年級(jí)主要通過參觀生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、觀摩教學(xué)模型及實(shí)物、動(dòng)手進(jìn)行簡(jiǎn)單的拆裝、焊接等工藝體驗(yàn)訓(xùn)練進(jìn)行工程認(rèn)知與基礎(chǔ)訓(xùn)練；二三年級(jí)主要根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)，自組團(tuán)隊(duì)、自選項(xiàng)目進(jìn)行工程綜合訓(xùn)練；高年級(jí)重點(diǎn)在工程創(chuàng)新訓(xùn)練，進(jìn)行項(xiàng)目研究性訓(xùn)練。學(xué)生個(gè)人組團(tuán)預(yù)約中心項(xiàng)目或者自帶感興趣的前沿技術(shù)項(xiàng)目或企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目，中心教師指導(dǎo)實(shí)施。體現(xiàn)了教學(xué)層次化、模塊化、柔性化。實(shí)現(xiàn)工程能力培養(yǎng)四年不斷線。建設(shè)現(xiàn)代化的電子產(chǎn)品生產(chǎn)線、甲醇合成生產(chǎn)線、純凈水制備及灌裝生產(chǎn)線等“準(zhǔn)工廠、實(shí)車間”。優(yōu)化傳統(tǒng)訓(xùn)練項(xiàng)目，拓展教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的技術(shù)含量和工藝水平。中心通過教材更新、慕課、微課、虛擬仿真、網(wǎng)站、微信公眾平臺(tái)、APP等多種手段，開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性工程訓(xùn)練項(xiàng)目和一批技術(shù)前沿實(shí)際研究項(xiàng)目（如：智能制造、互聯(lián)網(wǎng)+、機(jī)器人、生物材料等），實(shí)行菜單式訓(xùn)練。

2.3 將創(chuàng)新融入日常教學(xué)，深入實(shí)施“2+X”創(chuàng)新訓(xùn)練模式2.0版

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、學(xué)生主體、教師指導(dǎo)的“2+X”即“基礎(chǔ)訓(xùn)練+項(xiàng)目研訓(xùn)”模式，已在我校實(shí)踐多年，在提升學(xué)生工程綜合能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及就業(yè)能力等方面效果良好，并獲評(píng)2016年湖南省高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。面向新工科，充分利用新方法、新手段、新技術(shù)，深入實(shí)施“2+X”創(chuàng)新訓(xùn)練模式2.0版。

基礎(chǔ)訓(xùn)練（“2”）重在基本技能實(shí)訓(xùn)。在網(wǎng)上安全教育之后，通過實(shí)訓(xùn)視頻、影片、慕課、微課等多種形式觀摩學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，完成認(rèn)知訓(xùn)練。在安全教育、基礎(chǔ)理論考核通過后，通過2周時(shí)間進(jìn)行加工方法、工藝設(shè)計(jì)、創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)制作等基礎(chǔ)訓(xùn)練。在項(xiàng)目研訓(xùn)（“X”）階段，以項(xiàng)目為載體，按時(shí)間、內(nèi)容、程度不同分別設(shè)計(jì)實(shí)施方案，確定不同的必選和任選內(nèi)容，突出自主研究式學(xué)習(xí)。通過項(xiàng)目研訓(xùn)，讓學(xué)生在工程環(huán)境中接觸實(shí)際問題，親身體驗(yàn)實(shí)施過程，自主推進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和項(xiàng)目過程。

2.4 建立專兼職結(jié)合的師資隊(duì)伍和靈活多樣的開放共享機(jī)制

采取專兼職結(jié)合的方式，建立一支具有交叉學(xué)科背景、互補(bǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)、合理年齡結(jié)構(gòu)、多樣工作經(jīng)歷的師資隊(duì)伍?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見》強(qiáng)調(diào)，百年大計(jì)，教育為本；教育大計(jì)，教師為本。堅(jiān)持興國(guó)必先強(qiáng)師[7]?！白吭接?jì)劃”對(duì)師資隊(duì)伍的總體要求是兼具大學(xué)教師和準(zhǔn)工程師兩種形態(tài)。具體而言，“卓越計(jì)劃”要求參與高校建設(shè)一支專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、學(xué)科涉獵廣泛、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、教學(xué)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的師資隊(duì)伍。新工科作為卓越計(jì)劃的升級(jí)版，在師資隊(duì)伍建設(shè)的要求上應(yīng)具備：滿足“卓越計(jì)劃”對(duì)師資隊(duì)伍的要求，同時(shí)強(qiáng)調(diào)多學(xué)科專業(yè)的交叉融合和學(xué)科專業(yè)的產(chǎn)業(yè)性[8]。工程訓(xùn)練師資隊(duì)伍作為其中的一部分，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程素質(zhì)和解決實(shí)際問題的能力。

以學(xué)生為中心，轉(zhuǎn)變運(yùn)行機(jī)制。將“實(shí)驗(yàn)室模式”轉(zhuǎn)為“企業(yè)模式”、最終發(fā)展為“工程圖書館模式”。在完善現(xiàn)有工程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，開展“模擬企業(yè)”的項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生介入企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程，熟悉其運(yùn)作模式，提高技術(shù)素質(zhì)、工程實(shí)施及管理能力。大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新，隨著卓越計(jì)劃推進(jìn)、新工科建設(shè)等高等工程教育改革的進(jìn)行，工程圖書館模式的建設(shè)與推廣勢(shì)在必行。通過設(shè)立多個(gè)基礎(chǔ)訓(xùn)練、創(chuàng)新開放、工程服務(wù)、交叉創(chuàng)新、校企合作等中心，輔之3D打印、切割、設(shè)備租借等服務(wù)項(xiàng)目，以無人機(jī)、機(jī)器人、智能制造、互聯(lián)網(wǎng)+等開放研究項(xiàng)目為載體，為學(xué)生創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)提供場(chǎng)地、設(shè)備和技術(shù)支持，把工程訓(xùn)練中心建成學(xué)生身邊的“工程實(shí)踐圖書館”，讓他們真正實(shí)現(xiàn)自我管理、自主服務(wù)、開放共享。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等教育司.關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知[Z].教高司函[2017]6號(hào)，2017.

[2]教育部高等教育司.“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[3]教育部高教司.“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線（“天大行動(dòng)”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：24-25.

[4]教育部高等教育司.新工科建設(shè)指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（6）：20-21.

[5]梁延德.我國(guó)高校工程訓(xùn)練中心的建設(shè)與發(fā)展[J]，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，30（6）：6-8.

[6]林健.面向未來的中國(guó)新工科建設(shè)[J].高等工程教育研究，2017（2）：26-35.

[7]中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見http：//www.gov.cn/zhengce/2018-01/31/content_5262659.htm.

[8]林健.新工科建設(shè)：強(qiáng)勢(shì)打造“卓越計(jì)劃”升級(jí)版[J]，高等工程教育研究，2017（3）：12-13.