新工科教育背景下工程訓(xùn)練實踐教學(xué)體系的建設(shè)

廖維奇　黃嫦娥　劉建偉　呂汝金　盧健

【摘 要】本文分析當(dāng)前工程訓(xùn)練實踐教學(xué)普遍存在的工程訓(xùn)練實踐內(nèi)容有待更新、工程訓(xùn)練實踐時間安排不合理、工程訓(xùn)練中心師資力量不足等問題，從構(gòu)建四層次、全覆蓋實踐教學(xué)模式和工程訓(xùn)練課程體系，搭建新工科教育理念實踐教學(xué)平臺，改革機制和整合資源，基于新工科背景加強師資隊伍建設(shè)等方面論述新工科背景下工程訓(xùn)練實踐教學(xué)體系的建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】新工科? 工程訓(xùn)練? 實踐教學(xué)體系? 建設(shè)

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）10C-0166-02

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，新科技經(jīng)濟不斷引領(lǐng)社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，新工科則反映了當(dāng)今時代多學(xué)科交叉融合、多主體參與個性化發(fā)展的特點。在新工科背景下如何進行工程訓(xùn)練實踐教學(xué)體系的改革，這首先需要對新工科內(nèi)涵、核心和要求進行準確理解，這樣才能順利地開展工程訓(xùn)練實踐教學(xué)的改革。目前，新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，具有戰(zhàn)略性、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式的特征。隨著時代的不斷發(fā)展，未來人才市場需求的變化，機械工程訓(xùn)練實踐教學(xué)應(yīng)當(dāng)有所轉(zhuǎn)變，即在新工科的大背景下，以培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程人才為目標，改革和創(chuàng)新工程訓(xùn)練實踐教學(xué)的內(nèi)容和理念，培養(yǎng)符合當(dāng)代需求的高素質(zhì)綜合型人才。

一、當(dāng)前工程訓(xùn)練實踐教學(xué)普遍存在的問題

當(dāng)前工程訓(xùn)練實踐教學(xué)理念跟不上當(dāng)今時代的變化，時代不斷地涌現(xiàn)一些新的加工方法，而工程訓(xùn)練一直停留在傳統(tǒng)的加工方法的教學(xué)，也沒有開設(shè)先進加工制造方法的實訓(xùn)，這樣的模式和教學(xué)理念是落后的，不符合未來的需求。即使很多學(xué)校意識到教學(xué)理念的變化，但是對于新理念的理解和實施還不到位，表現(xiàn)在：創(chuàng)新能力培養(yǎng)的理念未能完成融入訓(xùn)練過程，多學(xué)科交叉融合的理念有待融入實踐教學(xué)過程，以學(xué)生為中心的工程訓(xùn)練過程有待提高等，具體的還有以下幾個方面。

（一）工程訓(xùn)練實踐內(nèi)容有待更新。工程訓(xùn)練中讓學(xué)生現(xiàn)場體驗產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、加工操作的實踐，一直以來都是安排車削加工、銑削加工、鉗工、焊接、熱加工、數(shù)控車削、數(shù)控銑削、特種加工等工種，但是這樣的實踐教學(xué)內(nèi)容多年來一直變化不大，甚至有些還是沿襲著最初的機械工程訓(xùn)練的內(nèi)容：榔頭零件的加工。這說明工程訓(xùn)練內(nèi)容一直未更新，并且各工種順序?qū)嵙?xí)完畢后，沒有安排綜合實訓(xùn)的項目，各工種間沒有工藝的關(guān)聯(lián)，學(xué)生得不到創(chuàng)新訓(xùn)練的體驗，這也限制了學(xué)生在實踐過程中自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）工程訓(xùn)練實踐時間安排不合理。由于人才培養(yǎng)的規(guī)劃安排不合理，工程訓(xùn)練課時被不斷地壓縮，從而導(dǎo)致學(xué)生實訓(xùn)時間短。同時，由于參加工程訓(xùn)練課程的學(xué)生數(shù)量多，訓(xùn)練批次和每批次訓(xùn)練學(xué)生都較多，實訓(xùn)項目也比較多，導(dǎo)致用于機床操作的工程技能訓(xùn)練時間非常短。由于訓(xùn)練課時少，沒有更多的時間來熟悉機床操作，很多時候?qū)W生對于機床的操作還不熟悉，只能按照老師的加工步驟，重復(fù)老師加工的內(nèi)容，這樣的實踐教學(xué)安排必然導(dǎo)致工程訓(xùn)練教學(xué)效果、學(xué)生的工程實踐動手能力和創(chuàng)新能力等進一步下降。

（三）工程訓(xùn)練中心師資力量不足。專業(yè)的工程實踐教師隊伍是提高實踐教學(xué)水平的重要方面，直接決定實踐教學(xué)效果和應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。由于院校區(qū)域局限性以及學(xué)院、院系的制約引起各種師資不足，工程訓(xùn)練中心往往缺乏專業(yè)的實踐教師隊伍。實驗教學(xué)單位作為一個小的院系單位，往往得不到學(xué)校的重視，另許多高校的實踐教學(xué)中心的教師是由一些高級工程師、技師組成，這之中年齡、學(xué)歷、學(xué)源等存在不合理的方面。

二、新工科背景下工程訓(xùn)練實踐教學(xué)體系的建設(shè)

（一）構(gòu)建四層次、全覆蓋實踐教學(xué)模式和工程訓(xùn)練課程體系。工程訓(xùn)練應(yīng)針對不同專業(yè)、不同程度學(xué)生的學(xué)習(xí)，采用如圖1所示的四層次、全覆蓋實踐教學(xué)模式，根據(jù)不同層次學(xué)生緊密而連貫地安排訓(xùn)練內(nèi)容。為實現(xiàn)新工科背景下人才培養(yǎng)的目標，讓學(xué)生在不同階段切身體驗工程實踐的真正內(nèi)涵，以制造過程認知訓(xùn)練為基礎(chǔ)，突出基礎(chǔ)知識的培養(yǎng);以基礎(chǔ)制造技術(shù)訓(xùn)練和先進制造技術(shù)訓(xùn)練為重點，強調(diào)工程實踐能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng);以工程綜合創(chuàng)新訓(xùn)練為突破，倡導(dǎo)綜合、創(chuàng)新和協(xié)作的全面培養(yǎng);針對不同專業(yè)、不同階段和不同層次（全覆蓋）的教學(xué)需要，將傳統(tǒng)技術(shù)訓(xùn)練和現(xiàn)代技術(shù)訓(xùn)練、基本技能訓(xùn)練與綜合實踐能力培養(yǎng)、課內(nèi)訓(xùn)練與課外創(chuàng)新有機結(jié)合，構(gòu)成四層次、全覆蓋的工程訓(xùn)練課程體系。

1.制造過程認知訓(xùn)練。本階段主要對全校新生進行工程訓(xùn)練的入門教育。通過此環(huán)節(jié)，學(xué)生對工程訓(xùn)練建立初步的了解，為后續(xù)的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.基礎(chǔ)制造技術(shù)訓(xùn)練。本階段主要面向一年級或二年學(xué)生進行傳統(tǒng)制造訓(xùn)練項目的教學(xué)，在此環(huán)節(jié)，學(xué)生可以親手操作車、銑、刨、磨、鉆、鉗、鍛、焊等各種加工設(shè)備。

3.先進制造技術(shù)訓(xùn)練。本階段主要面向高年級學(xué)生進行現(xiàn)代制造訓(xùn)練項目的教學(xué)。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生可以親手操作數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心、激光加工、電火花加工、超聲波加工、3D打印等各種加工設(shè)備。通過基本的操作訓(xùn)練，學(xué)生的工程視野、工程意識、工程能力得到進一步提高。

4.工程綜合創(chuàng)新訓(xùn)練。本階段主要是針對高年級學(xué)生基于工程目標的專項訓(xùn)練，通過各種典型的工程項目或具有一定代表性的學(xué)科競賽的訓(xùn)練，學(xué)生對工程項目的實施過程有一個全面的了解，大大提高工程意識和工程綜合素養(yǎng)。

（二）搭建新工科教育理念實踐教學(xué)平臺。新工科教育理念的內(nèi)涵，既強調(diào)“新”又不脫離“工科”，這就意味著其核心是要與時俱進，不僅能夠不斷地適應(yīng)未來的變化，保持先進性，而且其教育理念培養(yǎng)的人才，能夠把自己作為社會的主體，主動改變世界，成為推動經(jīng)濟社會發(fā)展的革命性力量。這一過程中就強調(diào)了“學(xué)生主體、教師引導(dǎo)”的方法，開展“項目驅(qū)動、競賽搭臺”的團隊訓(xùn)練的教育活動，建立了新工科教育的長效運行模式，為大學(xué)生提供了交流、學(xué)習(xí)、展示自我的教育平臺。通過新工科教育教學(xué)平臺的搭建，為學(xué)生課外科技活動的開展創(chuàng)造優(yōu)越條件，同時為促進新工科教育的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（三）改革機制、整合資源。新工科教育背景下的工程訓(xùn)練模式若要組織有序，需要創(chuàng)新管理機制、采取機動靈活的運作機制來確保實訓(xùn)目的及效果的達成，同時需要精心設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，形成一個規(guī)范化的、特色鮮明的工程實訓(xùn)教學(xué)體系。因此需要加大資源整合、優(yōu)化資源配置，促進機制改革，保證工程訓(xùn)練教學(xué)安全有效進行。將實踐虛擬仿真教學(xué)平臺與現(xiàn)場操作實訓(xùn)環(huán)節(jié)相結(jié)合，加大工程實踐項目教學(xué)以及實踐環(huán)境和場所的改進力度，針對工程訓(xùn)練的教學(xué)方式單一、學(xué)生疑問多等情況，以理論教學(xué)和現(xiàn)場輔導(dǎo)為主，整合多媒體教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、現(xiàn)場操作示范教學(xué)等多種現(xiàn)有教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及安排，以取得更好的實訓(xùn)教學(xué)效果。多方面相結(jié)合突出學(xué)生的實踐操作能力和自主設(shè)計能力的培養(yǎng)，資源合理配置，不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐能力，實現(xiàn)資源有效利用。

（四）基于新工科背景加強師資隊伍建設(shè)。新工科的建設(shè)對教師提出了新的挑戰(zhàn)，對教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高提出了新的要求，因此需要加強教師隊伍的建設(shè)。工程訓(xùn)練中心承擔(dān)著學(xué)校的基礎(chǔ)實驗課程的教學(xué)，這就需要一批有工程背景的教師。近年來許多教師都是剛畢業(yè)的碩士、博士，一畢業(yè)就直接走上了大學(xué)教學(xué)的講臺，這就導(dǎo)致了許多教師缺少相關(guān)的工程實踐經(jīng)歷，導(dǎo)致出現(xiàn)工程訓(xùn)練從書本到書本的教學(xué)。對此，可引進具有工程背景的工程專業(yè)人員或是鼓勵青年教師到企業(yè)進行實踐鍛煉，獲取工程實踐經(jīng)歷，更好地為教學(xué)服務(wù)。與傳統(tǒng)的課堂相比，工程訓(xùn)練中心的教師不再是課堂的指導(dǎo)者，還應(yīng)該是參與者，不僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，還應(yīng)具有強硬的實踐操作能力以及工程實踐背景知識。這樣高要求的專業(yè)素養(yǎng)，需要教師不斷地學(xué)習(xí)，將自身培養(yǎng)為專業(yè)型實踐教師。高校工程訓(xùn)練中心除了一些生產(chǎn)制造經(jīng)驗豐富的教師，還需要引進一些不同學(xué)科，具有工程實踐背景的工程專業(yè)人員，對此，要加強與企業(yè)間的合作與交流，相互促進，發(fā)展新工科教育。通過師資隊伍建設(shè)，更好地引入新工科教育，促進新工科工程訓(xùn)練教育教學(xué)的發(fā)展。

總之，在工程訓(xùn)練實踐教學(xué)體系的建設(shè)上，要把新工科教育融入工程訓(xùn)練實踐教學(xué)的全過程，努力建成具有深度、有特色的新工科實驗教學(xué)，構(gòu)成四層次、全覆蓋的工程訓(xùn)練教學(xué)體系，以系統(tǒng)的、有層次的教學(xué)環(huán)節(jié)配合創(chuàng)新項目和學(xué)科競賽，采用靈活有效的組織模式，注重能力訓(xùn)練，倡導(dǎo)實踐創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力、合作能力、科研能力、管理能力和工程意識。同時，探索在工程實踐能力訓(xùn)練中，配合課程改革機制，整合資源，多方面多角度結(jié)合，培養(yǎng)具有多學(xué)科思維、創(chuàng)新性能力與工程素質(zhì)的綜合型人才。在這過程中還要注重教師教學(xué)理念、教學(xué)方法的更新，促進教師教育教學(xué)能力的提高和專業(yè)發(fā)展。

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【基金項目】2017年桂林電子科技大學(xué)教育教學(xué)改革項目“工程訓(xùn)練創(chuàng)新實訓(xùn)模式的研究與探索”（JGB201745）;2017年廣西高等教育本科教學(xué)工作改革工程項目“基于‘雙創(chuàng)教育背景下工程訓(xùn)練的研究與探索”（2017JGB222）

【作者簡介】廖維奇（1968— ），廣西桂林人，桂林電子科技大學(xué)機電綜合工程訓(xùn)練國家級實驗教學(xué)示范中心教師，高級實驗師，研究方向：機械工程基礎(chǔ)實驗教學(xué);黃嫦娥（1989— ），廣西田東人，桂林電子科技大學(xué)機電綜合工程訓(xùn)練國家級實驗教學(xué)示范中心講師，研究方向：機械工程基礎(chǔ)實驗教學(xué)。

（責(zé)編 蘇 洋）