許洪斌,宋　鹍,丁　軍,龔海峰，鄧　明

(重慶理工大學 機械工程學院，重慶　400054)

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融入德國應(yīng)用技術(shù)大學工程教育理念的機械工程實驗教學創(chuàng)新探索與實踐

許洪斌,宋鹍,丁軍,龔海峰，鄧明

(重慶理工大學 機械工程學院，重慶400054)

摘要：在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”新形勢下，國家對創(chuàng)新型應(yīng)用人才的迫切需求推動地方高校實驗教學改革不斷深化。借鑒德國應(yīng)用技術(shù)大學在專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)中的成功經(jīng)驗，在重構(gòu)實驗教學體系、改革實驗教學內(nèi)容、豐富實驗教學模式以推動創(chuàng)新實踐基地建設(shè)、師資隊伍建設(shè)以及機械元素校園文化氛圍建設(shè)等環(huán)節(jié)中深度融入“德國元素”，是打造機械工程專業(yè)特色，落實實驗教學人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑。

關(guān)鍵詞：高校；實驗教學；德國應(yīng)用技術(shù)大學；教育理念；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；機械工程

本文引用格式：許洪斌,宋鹍,丁軍,等.融入德國應(yīng)用技術(shù)大學工程教育理念的機械工程實驗教學創(chuàng)新探索與實踐[J].重慶與世界，2016(6):80-84.

Citation format:XU Hong-bin,SONG Kun,DING Jun,et al.Exploring and Practicing of Mechanical Engineering Experiment Teaching Innovation with Engineering Education Concept of GermanUniversity of Applied Sciences[J].The World and Chongqing,2016(6):80-84.

一、引言

實驗教學在高校人才培養(yǎng)質(zhì)量與行業(yè)對人才能力和素養(yǎng)需求的有效對接中具有先天優(yōu)勢，是公認的培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和工程實踐能力的重要途徑。近年來，在市場和行業(yè)需求的導向下，以及教育部主導的“國家級實驗教學示范中心”和“國家級虛擬仿真實驗教學中心”評選活動的推動下，高校實驗教學在人才培養(yǎng)中的作用日益凸顯，其相對于理論教學體系的獨立地位得到了普遍認可，國內(nèi)各高等院校在實驗教學方面進行了大力度的建設(shè)與改革，教學實驗室的設(shè)備、環(huán)境和師資條件得到很大提升，部分高校在形式上已經(jīng)形成了獨立的實驗教學體系。然而，由于實驗教學長期從屬于理論教學的慣性，以及其獨立出理論教學體系后的積累與沉淀不足，人才培養(yǎng)質(zhì)量與其擔負的“培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和工程實踐能力”的目標尚有較大差距，無法滿足“大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)”新形勢下國家對“創(chuàng)新型應(yīng)用”人才的迫切需求，因此高校進一步深化實驗教學改革，加強實驗教學內(nèi)涵建設(shè)意義重大、勢在必行。

德國應(yīng)用技術(shù)大學是在科學技術(shù)與經(jīng)濟社會飛速發(fā)展、精英式高等教育無法滿足其對高素質(zhì)專門人才在數(shù)量與質(zhì)量上的要求、高等教育向大眾化階段邁進的過程中發(fā)展起來的，它以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標，為推進德國工業(yè)化進程，促進其經(jīng)濟飛速發(fā)展，奠定世界制造業(yè)強國地位做出了巨大的貢獻，在世界范圍內(nèi)享有盛譽。由于德國應(yīng)用技術(shù)大學與我國地方高校在發(fā)展背景和兩國高等教育分類體系中的層次定位具有很大的相似性，其成功經(jīng)驗對于我國地方高校具有特別的借鑒意義。近年來，重慶理工大學機械工程學院在機械工程專業(yè)建設(shè)中，結(jié)合學院實際情況，吸取德國應(yīng)用技術(shù)大學機械工程專業(yè)建設(shè)的有益成分，大力推動實驗教學的創(chuàng)新改革與實踐，在重構(gòu)實驗教學體系、改革實驗教學內(nèi)容、豐富實驗教學模式推動創(chuàng)新實踐基地建設(shè)、師資隊伍建設(shè)以及機械元素校園文化氛圍建設(shè)等環(huán)節(jié)中深度融入“德國元素”，有效促進了實驗教學從傳統(tǒng)的“發(fā)展學生認知能力為主”向“培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和工程實踐能力為主”的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)出了適應(yīng)性強、符合制造業(yè)需求的高級應(yīng)用型優(yōu)秀人才。

二、緊密結(jié)合地方經(jīng)濟建設(shè)和行業(yè)發(fā)展需求，重構(gòu)以典型機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程為主線的機械工程專業(yè)實驗教學體系

“針對企業(yè)及市場的實際需求，依托企業(yè)實際工程技術(shù)和管理經(jīng)驗適時優(yōu)化培養(yǎng)體系，以達到培養(yǎng)面向企業(yè)型應(yīng)用技術(shù)人才的目的”是德國應(yīng)用技術(shù)大學專業(yè)建設(shè)的重要特征，行業(yè)協(xié)會和支持企業(yè)會全面參與專業(yè)培養(yǎng)目標、課程設(shè)計和研究方向等培養(yǎng)體系重要環(huán)節(jié)的設(shè)計。重慶理工大學機械工程學院已實現(xiàn)了專業(yè)實驗教學的獨立設(shè)課，為專業(yè)實驗教學改革的進一步深化奠定了制度保障，過往存在的問題是教學體系內(nèi)項目多是原來理論課程附屬實驗，缺乏工程背景和項目間的有機聯(lián)系，客觀上其培養(yǎng)效果依然以發(fā)展學生認知能力、驗證理論知識為主，無法體現(xiàn)獨立設(shè)課的優(yōu)勢，難以培養(yǎng)出市場和企業(yè)滿意的人才。近年來，通過學校“國家級實驗教學示范中心”建設(shè)項目的推動，學院堅持“產(chǎn)學研”有機結(jié)合的辦學特色，充分吸取德國應(yīng)用技術(shù)大學工程技術(shù)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的成功經(jīng)驗，結(jié)合學院自身實際情況，對機械工程專業(yè)實驗教學體系進行了深化改革，最大的特點是依托“重慶市高端裝備協(xié)同創(chuàng)新中心”“機器人及智能制造技術(shù)重慶高校市級重點實驗室”“重慶機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院”等平臺建立了由機械工程學院與校內(nèi)相關(guān)學院教授，以及協(xié)同創(chuàng)新平臺合作企業(yè)專家共同組成的實驗教學指導委員會，在委員會指導下重構(gòu)了緊密結(jié)合地方經(jīng)濟建設(shè)，適應(yīng)行業(yè)企業(yè)對人才能力和素養(yǎng)需求，以典型機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程為主線的機械工程專業(yè)實驗教學體系。該體系按照“生產(chǎn)與技術(shù)資料準備—毛坯制造—零件加工—部件裝配—產(chǎn)品調(diào)試與檢測”的線條設(shè)置了物流與工業(yè)工程實驗室、 成型加工技術(shù)實驗室、金屬切削技術(shù)實驗室、金屬切削刀具與夾具實驗室、組合機床動力與傳動部件實驗室、特種加工技術(shù)實驗室、數(shù)控綜合實訓室、工業(yè)機器人實驗室、數(shù)控技術(shù)實驗室、機器人與智能制造技術(shù)虛擬仿真實驗室、裝配工藝與檢測實驗室等實驗室，盡可能以點線結(jié)合的形式一方面展現(xiàn)當前典型技術(shù)條件下機械產(chǎn)品工藝流程的全貌，一方面從技術(shù)發(fā)展層面上展現(xiàn)從傳動加工技術(shù)到融合信息、柔性制造等技術(shù)的先進制造技術(shù)的演變，同時有機嵌入當前行業(yè)企業(yè)的崗位標準和規(guī)范。指導委員會成員的全面性和合理性保證了其既能從專業(yè)人才培養(yǎng)和學科發(fā)展的層面對機械工程專業(yè)實驗教學體系的重構(gòu)進行指導，同時也從學院培養(yǎng)畢業(yè)生的能力素質(zhì)與當前制造業(yè)對人才能力和素養(yǎng)需求之間的差距的角度出發(fā)檢查體系的合理性，有輸入、有輸出、有反饋，從而從系統(tǒng)構(gòu)成上保證了實驗教學體系的科學性、適應(yīng)性和生命力，使其能夠跟隨當前制造業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)對人才能力、素質(zhì)的需求做出調(diào)整，保證專業(yè)實驗教學質(zhì)量。

三、從企業(yè)典型崗位能力與素養(yǎng)要求出發(fā)優(yōu)化實驗教學內(nèi)容，建設(shè)既符合客觀認知規(guī)律又貫徹行業(yè)標準與規(guī)范的實驗課程

自教育部推動“國家級實驗教學示范中心”建設(shè)以來，促進實際工程項目和教師科研課題向?qū)嶒灲虒W內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，多開發(fā)綜合型和創(chuàng)新型實驗項目以拓延學生工程視野，切實培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和工程實踐能力已形成共識，并將其視為實驗中心內(nèi)涵建設(shè)的重要舉措。重慶理工大學機械工程學院在此方面進行了積極的探索，花了大力氣將部分合作企業(yè)項目和教師的縱橫向課題轉(zhuǎn)化為實驗項目，但在實際教學過程中卻沒有取得理想的效果。存在實驗難度過大，學生難以完成；行業(yè)標準和規(guī)范難以貫徹；項目間缺少有機聯(lián)系等問題。究其原因還是實驗課程建設(shè)過程中目標和指導思想不明確，沒有把握好創(chuàng)新與基礎(chǔ)之間的關(guān)系，沒有從行業(yè)需求和客觀認知規(guī)律出發(fā)開發(fā)實驗項目。

德國應(yīng)用技術(shù)大學雙元制專業(yè)的培養(yǎng)方案一般按照“分析工作崗位→調(diào)查資格能力要求→選定行動領(lǐng)域→推導出習領(lǐng)域→確定培訓內(nèi)容→對相應(yīng)工作崗位進行培訓”的流程進行，課程內(nèi)容既有知識技能的具體內(nèi)容培養(yǎng)專業(yè)實施能力，又有符合企業(yè)崗位的職業(yè)綜合素質(zhì)的內(nèi)容培養(yǎng)職業(yè)行為能力，確保人才培養(yǎng)與企業(yè)要求同步，并做到少而精、實用。借鑒此經(jīng)驗，學院在長安集團、重慶機電控股集團、重慶水輪機廠、重慶機器人有限公司、重慶元創(chuàng)自動化有限公司、上海KUKA機器人有限公司等企業(yè)針對典型崗位的能力要求和必須遵守的規(guī)范和標準進行了深入調(diào)研，同時也走訪了清華大學工程訓練中心、太原理工、山東理工、中北大學、北京電子科技學院等高校，結(jié)合學校實際情況，將企業(yè)崗位能力和素養(yǎng)要求與實驗教學內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)的映射關(guān)系進行了全面梳理，淘汰了部分實驗項目，有針對性地選擇實際工程項目和教師科研課題進行轉(zhuǎn)化補充進了實驗課程體系，同時對留下的實驗項目內(nèi)容進行了補充調(diào)整，尤其重視在實驗環(huán)節(jié)中融入企業(yè)崗位的職業(yè)素質(zhì)要求和標準，通過此削支強干的手段，用生產(chǎn)實踐來確定實驗教學內(nèi)容，既符合客觀認知規(guī)律，又自然融入了行業(yè)標準和規(guī)范，使學生能夠用較短的時間獲得必要的能力與必需的知識，將學到的專業(yè)知識很快運用于專業(yè)實踐，取得了理想的教學效果。

四、有效推進多樣化的實驗教學模式改革，推動創(chuàng)新實踐基地建設(shè)

德國應(yīng)用技術(shù)大學的培養(yǎng)方式大致有“工學結(jié)合”“校企結(jié)合”“(政)產(chǎn)學研一體化”“國際聯(lián)合培養(yǎng)”“走向社區(qū)、服務(wù)社會”等方式。以實踐能力培養(yǎng)為本位，以市場需求為導向，密切聯(lián)系工程實踐的靈活的教學模式是德國工程教育取得成功的重要經(jīng)驗。重慶理工大學歷來有緊密聯(lián)系地方經(jīng)濟建設(shè)和行業(yè)發(fā)展需求開展“產(chǎn)學研”特色辦學的傳統(tǒng)，機械工程學院秉承此傳統(tǒng)在實驗教學方面借鑒德國經(jīng)驗，發(fā)揚校企結(jié)合緊密的優(yōu)勢，開展多樣化的實驗教學模式改革。一方面大力推動校內(nèi)實驗教學平臺建設(shè)，采用項目式、案例式、引導式等多種“行動導向”教學方法開展實驗教學；一方面與長安集團、重慶水輪機公司、二汽發(fā)動機公司、重慶元創(chuàng)自動化公司等企業(yè)簽訂資源共享和就業(yè)實踐基地協(xié)議，部分實現(xiàn)了學生實驗教學過程與企業(yè)實際運作的無縫對接。2015年，學院在重慶市教委和九龍坡區(qū)政府支持下，與世界機器人領(lǐng)軍企業(yè)KUKA合作共建了重慶機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才培訓中心，全面引入德國職業(yè)技能培訓認證體系，為學生提供一個技術(shù)先進、高質(zhì)量的實習和實訓工程環(huán)境。一方面學生可以在該中心參加初級、高級和專家級3個級別的工業(yè)機器人編程、電氣系統(tǒng)維修維護、機械系統(tǒng)維修維護、工業(yè)機器人協(xié)同焊接、工業(yè)機器人視覺與分揀、工業(yè)機器人打磨等項目的培訓，通過規(guī)范化的認證考核獲得行業(yè)廣泛認可的各級各類KUKA機器人官方認證；另一方面通過對照國際標準，探索國際化認證體系與教學環(huán)節(jié)有機融合的有效途徑，建立一套能夠持續(xù)推動實驗教學質(zhì)量提升的有效機制，為構(gòu)建符合國際工程教育專業(yè)認證標準的人才培養(yǎng)體系，促進實驗教學工作的改革創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

五、打造結(jié)構(gòu)合理、與企業(yè)密切聯(lián)系、具有國際視野的實驗教學師資團隊

與企業(yè)密切聯(lián)系的師資資源是德國應(yīng)用技術(shù)大學師資隊伍的重要特征，德國應(yīng)用技術(shù)大學要求教授通常必須具有博士學位，且須在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用或開發(fā)方面具有至少5年的實踐工作經(jīng)驗，其中至少有3年是在高校以外工作。因此，應(yīng)用技術(shù)大學的教授通常都有企業(yè)的工作經(jīng)驗并與企業(yè)保持著緊密聯(lián)系，他們可以積極地展開校企合作，幫助學生創(chuàng)造良好的實踐和就業(yè)機會，實現(xiàn)了教學內(nèi)容與工程實踐的同步發(fā)展。除了全職教授，應(yīng)用技術(shù)大學還有許多兼職的校外特聘講師。特聘講師大多來自企業(yè)及研究機構(gòu)，其豐富的實踐經(jīng)驗?zāi)軌蚣訌妼W生的職業(yè)能力的培養(yǎng)，有利于保證教學的實踐性。重慶理工大學機械工程學院吸取了德國應(yīng)用技術(shù)大學師資隊伍建設(shè)的理念，在實驗教學師資團隊培養(yǎng)方面，一方面在學校支持下通過制度創(chuàng)新引入合作企業(yè)優(yōu)秀人才參與實驗教學，建立校外師資專家資源庫，另一方面通過頂崗實習的方式，派遣青年教師到合作企業(yè)實習一年，實際參與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程，打造與企業(yè)密切聯(lián)系的核心教學團隊。此外，為了更全面地、更系統(tǒng)地引入德國工程教育元素，及時跟蹤國際先進的工程教育方法，學院依托“中德(重慶)汽車職業(yè)資格培訓與認證基地”與德國手工業(yè)協(xié)會合作，選派優(yōu)秀青年教師赴德進行機電領(lǐng)域的高端專業(yè)技術(shù)培訓，培養(yǎng)了一批具有德國先進工程教育理念、標準和國際化教學視野，擁有較強科研能力和較強工程實踐能力的青年教師。通過上述措施，學院打造了一支結(jié)構(gòu)合理、與企業(yè)密切聯(lián)系、具有國際視野的實驗教學師資團隊，為推動在實驗教學改革，培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才奠定了堅實的人力資源基礎(chǔ)。

六、大力加強機械元素校園文化氛圍建設(shè)

從創(chuàng)新人才成長過程來看，當前大學入口前(高校招生)環(huán)境、大學教育環(huán)境以及大學出口后(社會引納人才)環(huán)境都不利于創(chuàng)新人才的成長，環(huán)境失調(diào)在宏觀的社會環(huán)境和微觀的校園環(huán)境兩方面都存在。

就高校內(nèi)部環(huán)境而言，校園創(chuàng)新環(huán)境發(fā)展還不成熟甚至還沒有形成，從校園文化上來看，明顯缺乏一種創(chuàng)新的文化環(huán)境。先進的實驗教學條件、完善的實驗教學體系、工程經(jīng)驗豐富的師資隊伍都是培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新精神的外在條件，是促使學生成才的外因，而對機械的熱愛，開放的思想，積極主動、嚴謹負責的作風，團隊協(xié)作意識等心理因素是內(nèi)因，外因要通過內(nèi)因才能最大程度地發(fā)揮作用，因此在大力加強條件建設(shè)的同時不應(yīng)忽視對學生內(nèi)在素質(zhì)的培養(yǎng)。校園環(huán)境是一種隱形的“激勵”，打造良好和諧的校園文化氛圍是培養(yǎng)學生內(nèi)在素養(yǎng)，促使內(nèi)、外因協(xié)同發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)，德國制造在世界范圍內(nèi)享有盛譽，其嚴謹、標準和規(guī)范的社會環(huán)境對國人意識的潛移默化是其成功的關(guān)鍵。為此，機械工程學院以實驗室為載體凝聚人氣，采取了“拉”“導”結(jié)合的措施把學生的時間和精力引導到工程實踐和創(chuàng)新活動中，以學生為主體組織機械相關(guān)的人文和科研活動，在院內(nèi)乃至校內(nèi)形成了濃厚的機械元素文化氛圍，取得了較好的效果。

(1)各實驗室增加對其所屬領(lǐng)域具有巨大推動作用的科學家的相關(guān)介紹展板，比如流體力學實驗室增加伯努利的介紹展板，材料力學性能實驗室增加胡克、鐵木辛柯的展板等。

(2)建設(shè)機械工程學生創(chuàng)新實踐基地。該基地主要建設(shè)機械文化展示室、學生創(chuàng)新實踐設(shè)計室和學生創(chuàng)新實踐制作室3個實驗室。

機械文化展示室通過面向全校學生介紹機械行業(yè)發(fā)展歷程和對機械學科發(fā)展具有重要推動作用的科學家、展示經(jīng)典與復雜機構(gòu)、陳列歷年學生科技競賽獲獎作品、舉辦機械文化節(jié)等措施，使學生對機械學科有總體性的了解，激發(fā)學生對機械行業(yè)的興趣，為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神以及下一步專業(yè)課程教學的開展打下堅實的基礎(chǔ)。

學生創(chuàng)新實踐設(shè)計室和制作室為學生開展創(chuàng)新實踐活動提供場地、條件與師資，以機械作品設(shè)計為驅(qū)動，培養(yǎng)以老帶新的學生團隊，形成以創(chuàng)新實踐為核心的學生組織，激發(fā)學生的創(chuàng)造力，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。

(3)吸收學生進入實驗室做助管，全面參與實驗室的日常運作和實驗教師的教學科研活動，鍛煉學生的綜合能力，同時又深化其對機械學科技術(shù)領(lǐng)域的認識。

七、結(jié)語

培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才是新形勢下我國經(jīng)濟社會發(fā)展的必然需求，也是地方高校的立校之本。實驗教學作為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和工程實踐能力的重要環(huán)節(jié)必須與時俱進，不斷加強內(nèi)涵建設(shè)以適應(yīng)市場和行業(yè)對人才培養(yǎng)質(zhì)量日益提升的需求。應(yīng)用技術(shù)大學作為德國高等教育體系的重要組成部分，其培養(yǎng)目標和高等教育分類體系中的層次定位與我國地方高校非常相似，借鑒其專業(yè)建設(shè)的成功經(jīng)驗，結(jié)合自身實際情況，推動實驗教學改革的不斷深化是打造專業(yè)特色、培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的有效途徑。

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(責任編輯張佑法)

基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目(131002)

作者簡介：許洪斌(1967—)，男，教授，博士生導師，研究方向:機械設(shè)計理論及自動化、 先進制造技術(shù)。

doi：【教育教學研究】10.13769/j.cnki.cn50-1011/d.2016.06.018

中圖分類號：G649

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7111(2016)06-0080-05

Exploring and Practicing of Mechanical Engineering Experiment Teaching Innovation with Engineering Education Concept of GermanUniversity of Applied Sciences

XU Hong-bin,SONG Kun,DING Jun,GONG Hai-feng,DENG Ming

(College of Mechanical Engineering,Chongqing University of Technology,Chongqing 400054,China)

Abstract:The Country’s urgent need for innovative talents is promoting the continuous deepening of the reform of experimental teaching in local colleges and universities under the new situation of “popular entrepreneurship and innovation”. Drawing lessons from the successful experience of the German University of Applied Sciences in the specialty construction and talent training,it is an effective way to build the specialty characteristics of mechanical engineering and to carry out the training quality of experiment teaching,through deeply integrating “German elements” into the links of reconstruction of experimental teaching system,the content of experimental teaching reform,enriching the experimental teaching mode,in order to promote innovation practice base construction,teaching staff construction and the construction of “mechanical elements”campus culture.

Key words:colleges and universities; experiment teaching; German University of Applied Sciences; educational concept; innovative talent training; mechanical engineering