新工科背景下高校工程訓(xùn)練中心建設(shè)探索與實(shí)踐

胡 蔓， 曹利華， 劉 健， 李劍峰

（1.山東大學(xué)工程訓(xùn)練中心，濟(jì)南 250002；2.山東大學(xué)資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理部，濟(jì)南 250100）

0 引 言

當(dāng)前，世界發(fā)展正在掀起新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以人工智能、新能源、新材料等為引領(lǐng)的科技產(chǎn)業(yè)將以前所未有的力度推動社會快速發(fā)展。隨著我國“一帶一路”“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略的實(shí)施，經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)調(diào)整、新舊動能轉(zhuǎn)換等問題亟待解決，新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)的不斷涌現(xiàn)也帶來了對創(chuàng)新型人才的需求。

為應(yīng)對人才培養(yǎng)變化，教育部在2017年提出了“新工科”建設(shè)構(gòu)想，隨后的“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”等綱領(lǐng)性文件先后出臺，新工科建設(shè)的雛形初現(xiàn)［1-3］。“新工科”建設(shè)的目標(biāo)是要培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力、高素質(zhì)的學(xué)科交叉復(fù)合型卓越工程科技人才，其中創(chuàng)新是“新工科”建設(shè)的重要特征［4-5］。

1 工程訓(xùn)練中心慨況

工程訓(xùn)練中心由原山東大學(xué)機(jī)械廠于2002年改制建成，2007年被評為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，經(jīng)過多年發(fā)展，逐步建成了“實(shí)踐實(shí)訓(xùn)＋創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育完備的教學(xué)體系［6］，但在“新工科”教育新要求下，仍然存在諸多問題，難以滿足其需求。

（1）原有機(jī)構(gòu)設(shè)置按機(jī)械廠生產(chǎn)需求配置，機(jī)構(gòu)冗雜、重點(diǎn)偏離，不適用于高校教學(xué)工作。

（2）傳統(tǒng)訓(xùn)練項(xiàng)目落后于社會需求，教學(xué)內(nèi)容陳舊、更新迭代緩慢，與當(dāng)前產(chǎn)業(yè)行業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)，教學(xué)儀器設(shè)備落后，不符合當(dāng)代生產(chǎn)加工工藝要求。

（3）教學(xué)師資團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)不合理，人員老齡化問題日益凸顯，學(xué)歷層次普遍偏低。

（4）未能借助工程訓(xùn)練中心面向?qū)W生專業(yè)背景廣泛的優(yōu)勢，形成跨學(xué)院、跨學(xué)科的交叉復(fù)合型人才培養(yǎng)機(jī)制，服務(wù)國家戰(zhàn)略、引領(lǐng)未來發(fā)展綜合性前瞻平臺亟待搭建。

2 建設(shè)理念

工程訓(xùn)練中心是高校培養(yǎng)學(xué)生的重要場所，是工程教育的重要支撐，是學(xué)生動手實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［7］?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)對工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)未來發(fā)展也提出了新要求，要符合技術(shù)發(fā)展新趨勢、學(xué)科研究新進(jìn)展、行業(yè)用人新需求［8］。

要改革發(fā)展實(shí)踐教學(xué)理念，通過項(xiàng)目化驅(qū)動、教學(xué)方式多樣化、實(shí)踐訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等多種手段，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新發(fā)展能力、解決復(fù)雜工程問題能力，實(shí)現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化，更好應(yīng)對社會需求［9］，建成“理念先進(jìn)、功能完備、學(xué)科融合、面向未來”的具有示范和引領(lǐng)作用的國內(nèi)一流的實(shí)踐創(chuàng)新中心。

3 建設(shè)措施

3.1 調(diào)整管理考核體系

工程訓(xùn)練中心由原來的機(jī)械廠改革發(fā)展而來，管理體系、部門設(shè)置等仍延續(xù)了過去工廠生產(chǎn)設(shè)置，不適用于教育發(fā)展要求。因此，中心進(jìn)行機(jī)構(gòu)改革調(diào)整，將原來的2辦7科，精簡為2辦3部（見圖1），解決中心多年來存在的機(jī)構(gòu)冗雜、重點(diǎn)偏離狀態(tài)，簡行政、重教學(xué)。

圖1 中心機(jī)構(gòu)設(shè)置圖

新部門負(fù)責(zé)人實(shí)行公開競聘、競爭上崗，一批學(xué)歷高、能力強(qiáng)的年輕教師脫穎而出成為各部門負(fù)責(zé)人，促進(jìn)了管理隊(duì)伍年輕化、知識化。以部門為單位建立基層黨支部，支部書記由對應(yīng)部門負(fù)責(zé)人擔(dān)任，解決了黨政分離的“兩張皮”現(xiàn)象。

修訂出臺“工程訓(xùn)練中心績效工資實(shí)施辦法”，實(shí)施教科研工作量化考核，同工同酬、優(yōu)績優(yōu)酬，極大地調(diào)動了廣大教職員工研究教學(xué)、投身教學(xué)、奉獻(xiàn)教學(xué)的積極性。

3.2 教學(xué)體系構(gòu)建

圖2 教學(xué)體系圖

中心構(gòu)建了“工程認(rèn)知訓(xùn)練、工程技能訓(xùn)練、工程綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練”4個層次組成的教學(xué)體系（見圖2）。工程認(rèn)知訓(xùn)練層次以培養(yǎng)學(xué)生工程認(rèn)知為目標(biāo)，包括面向全校各專業(yè)開設(shè)的創(chuàng)新基礎(chǔ)與實(shí)踐認(rèn)知課程、選修課程等；工程技能訓(xùn)練層次以培養(yǎng)學(xué)生基本工程技能為目標(biāo)，包括冷、熱加工，數(shù)控類機(jī)床加工，電火花、激光、線切割等特種加工，各類工程訓(xùn)練項(xiàng)目；工程綜合訓(xùn)練以培養(yǎng)解決問題綜合能力為目標(biāo)，與材料學(xué)院孫康寧教授團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)置KAPIV一體化訓(xùn)練項(xiàng)目，自主建設(shè)智慧學(xué)習(xí)工場，目前已經(jīng)建成一期智能產(chǎn)線模塊；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練以培養(yǎng)學(xué)生雙創(chuàng)能力為目標(biāo)，主要包含雙創(chuàng)榮譽(yù)學(xué)分課程、雙創(chuàng)項(xiàng)目驅(qū)動、雙創(chuàng)競賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐培養(yǎng)［10-12］。中心課程體系每年覆蓋人數(shù)超過7 000人。

(1)KAPIV一體化訓(xùn)練項(xiàng)目。自2019年起，中心實(shí)施KAPIV（知識Knowledge、能力Ability、實(shí)踐Practice、創(chuàng)新Innovation、品行Virtue）一體化訓(xùn)練項(xiàng)目，知識點(diǎn)有機(jī)銜接、項(xiàng)目制訓(xùn)練綜合能力，梳理理論課程和工程訓(xùn)練課程核心知識點(diǎn)，設(shè)定學(xué)生能力培養(yǎng)方向，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)（見圖3）。

圖3 KAPIV項(xiàng)目框架圖

采用項(xiàng)目制學(xué)習(xí)方式，設(shè)置水中機(jī)器人、電動面條機(jī)、折彎機(jī)、彈簧小車等10個訓(xùn)練項(xiàng)目（見表1），將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練有機(jī)融合，使學(xué)生建立工程項(xiàng)目概念，通過學(xué)期學(xué)習(xí)完成作品制作，培養(yǎng)綜合解決問題能力。

表1 KAPIV項(xiàng)目表

(2)建設(shè)智慧學(xué)習(xí)工場。針對工業(yè)技術(shù)最新進(jìn)展、智慧工廠發(fā)展實(shí)踐以及社會需求新變化，在傳統(tǒng)的車削加工、銑銷加工、磨削加工、塑形成型、電火花加工的基礎(chǔ)上，中心通過引進(jìn)智能產(chǎn)線，升級訓(xùn)練內(nèi)容，貼近社會需求。建立以電機(jī)軸自動化生產(chǎn)為核心的產(chǎn)線，將工業(yè)機(jī)械手、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)與現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了整體融合，為新工科綜合實(shí)踐教學(xué)提供一個新的人才培養(yǎng)和創(chuàng)新平臺。

智慧學(xué)習(xí)工場實(shí)踐教學(xué)平臺模塊主要包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)軟件、物聯(lián)網(wǎng)、激光加工、工業(yè)自動化、虛擬仿真等。智慧學(xué)習(xí)工場在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的控制下，通過制定標(biāo)準(zhǔn)信息交換接口，橫向和縱向系統(tǒng)集成，智慧學(xué)習(xí)工場各實(shí)踐教學(xué)模塊既可以獨(dú)立手動運(yùn)行或半自動運(yùn)行，又可以聯(lián)網(wǎng)自動運(yùn)行。

針對自動化、電氣、管理工程等不同專業(yè)開設(shè)不同選修模塊，規(guī)劃新興課程單元，促進(jìn)信息技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)深度融合，真正滿足不同學(xué)科工程訓(xùn)練需要［13］。

3.3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)驅(qū)動

(1)建設(shè)雙創(chuàng)平臺。集中中心骨干師資及平臺優(yōu)勢，面向全校建設(shè)電工電子、工程技能、人工智能與機(jī)器人、創(chuàng)新方法實(shí)踐應(yīng)用四大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺。平臺管理上打破行政管理制度，采取專家負(fù)責(zé)制，師資由校內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医M成。學(xué)校配套專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，利用四大平臺開設(shè)課程、組織訓(xùn)練營、制作作品、指導(dǎo)參賽，對應(yīng)相關(guān)發(fā)展方向進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)［14］。

(2)建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室。中心建設(shè)有各類開放實(shí)驗(yàn)室，全天候開放，實(shí)行專任教師負(fù)責(zé)制，供學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)［15］。實(shí)驗(yàn)室通過軟件進(jìn)行在線預(yù)約，打造全天候“實(shí)踐圖書館”，目前有木藝開放實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人開放實(shí)驗(yàn)室、VR開放實(shí)驗(yàn)室、無人機(jī)開放實(shí)驗(yàn)室、陶藝實(shí)驗(yàn)室等。

(3)雙創(chuàng)競賽驅(qū)動。自2005年起，中心組織學(xué)生參加各類大賽，目前中心常規(guī)參加的競賽包括全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、全國大學(xué)生創(chuàng)新方法應(yīng)用大賽、全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生節(jié)能減排競賽、中國工程機(jī)器人大賽暨國際公開賽、國際水中機(jī)器人大賽、山東省大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽、山東省大學(xué)生單片機(jī)大賽、山東省大學(xué)生創(chuàng)新方法應(yīng)用大賽、山東省大學(xué)生智能技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽。每項(xiàng)大賽均由經(jīng)驗(yàn)豐富的教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)組織，中心每年拿出專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，用于競賽集訓(xùn)、材料購買、參賽差旅等，這些比賽有力地驅(qū)動了學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，培養(yǎng)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。每年參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽訓(xùn)練、制作、比賽等活動學(xué)生超過5 000人。

(4)學(xué)生社團(tuán)建設(shè)。根據(jù)中心開設(shè)課程、訓(xùn)練平臺，將學(xué)生按照各自興趣聚集起來，先后成立機(jī)器人社團(tuán)、無人機(jī)社團(tuán)、木藝社團(tuán)、i創(chuàng)新社等，中心制定學(xué)生社團(tuán)管理辦法，實(shí)行規(guī)范化管理，讓學(xué)生依托社團(tuán)形成“自我學(xué)習(xí)、自我管理、老生帶新生”的良性循環(huán)，促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升。

(5)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人。中心注重與企業(yè)協(xié)同進(jìn)行人才培養(yǎng)，通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人立項(xiàng)、共建實(shí)驗(yàn)室等多種形式，與多家企業(yè)進(jìn)行合作，內(nèi)容主要包括課程共建、實(shí)驗(yàn)室共建、設(shè)備捐贈、前沿講座、夏令營實(shí)習(xí)、就業(yè)直推等［16］，具體合作單位見表2。

表2 校企協(xié)同共建項(xiàng)目表

4 建設(shè)成效

(1)平臺建設(shè)。自2015年起，中心先后獲批“濟(jì)南市泉城眾創(chuàng)空間”“山東省創(chuàng)客之家”“山東省眾創(chuàng)空間”“科技部眾創(chuàng)空間”等；作為學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育重要組成部分，支持獲批“全國高校實(shí)踐育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地”“全國深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革示范高?！薄按蟊妱?chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新示范基地”“全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)典型經(jīng)驗(yàn)高?！?。

(2)教學(xué)成果。中心近5年來參與獲得國家級教學(xué)成果獎一等獎1項(xiàng)、二等獎2項(xiàng)，主持或參與國家級、省部級各類教學(xué)改革立項(xiàng)20余項(xiàng)。

(3)學(xué)生獲獎。近5年來指導(dǎo)學(xué)生參加各類競賽，獲得國家級賽事獎項(xiàng)200余項(xiàng)、省級賽事獎項(xiàng)370余項(xiàng)，指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)立項(xiàng)100余項(xiàng)，受益學(xué)生總?cè)藬?shù)超過10 000人。

(4)輻射社會。與海爾集團(tuán)發(fā)起“2025創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聯(lián)盟”，參與發(fā)起“創(chuàng)客教育基地聯(lián)盟”。在國家級、省級等各類會議上作經(jīng)驗(yàn)介紹24次，接訪高校200余所，出訪高校100余所，承辦各類競賽、會議等100余次。

5 結(jié) 語

為滿足“新工科”建設(shè)對工程訓(xùn)練的新要求，改革中心管理考核體系，搭建了以KAPIV項(xiàng)目和智慧學(xué)習(xí)工場為引領(lǐng)的4層次教學(xué)體系，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺、大賽、開放實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生社團(tuán)等抓手，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新發(fā)展能力、解決復(fù)雜工程問題能力，實(shí)現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化，更好的應(yīng)對社會需求。