朱玉平，張學軍

（南京郵電大學 工程訓練中心，江蘇 南京 210023）

1 新工科對工程訓練的新要求

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的不斷涌現(xiàn)，社會對人才的需求不斷發(fā)生變化，迫切需要新工科人才支撐[1]。我國在2016年提出新工科概念，不到一年的時間，形成了“復旦共識”和“天大行動”等。新工科，“新”是取向，本質(zhì)還是“工科”，新工科的內(nèi)涵是：以立德樹人為引領(lǐng)，以應對變化、塑造未來為建設理念，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[2]。在國家深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，新工科是深化高等工程教育改革，適應新科技革命、新產(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟發(fā)展的必然選擇。

工程訓練中心是高校進行工程教育的重要教學實踐平臺，主要進行基礎工程實踐教學，其教學受眾人數(shù)多，已成為高校進行大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，工程意識和能力培養(yǎng)的重要基地，也是大學生將理論知識及專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為實踐創(chuàng)新能力的重要平臺[3-4]。

新工科建設的目標是培養(yǎng)具有能夠引領(lǐng)未來的工程人才，培養(yǎng)學生正確的價值觀、使命感、家國情懷，激發(fā)想象力，樹立大工程觀，增強多學科協(xié)同交叉意識、關(guān)聯(lián)創(chuàng)新能力等。因此，高校需對工程訓練的培養(yǎng)體系及課程結(jié)構(gòu)進行整合與重構(gòu)，需采用新的教育教學方法和手段，以學生為中心，依托網(wǎng)絡、仿真技術(shù)等開展創(chuàng)新性教學[5]。新工科建設對我國高校如何進一步探索工程訓練培養(yǎng)模式，實現(xiàn)工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要的指導意義。近年來，我校工程實訓中心（以下簡稱“中心”）為適應新工科建設需要，在工程訓練培養(yǎng)方面進行了一系列的改革與探索，在培養(yǎng)模式上注重和突出人才培養(yǎng)特色，開展多學科交叉融合的工程訓練，實現(xiàn)對學生工程實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以達到新工科的新要求。

2 工程訓練培養(yǎng)體系構(gòu)建

原教學方式將知識傳授與能力培養(yǎng)分別進行，學習內(nèi)容缺少緊密關(guān)聯(lián)，學生很難從孤立的知識點及技能訓練上實現(xiàn)從知識向能力的有效轉(zhuǎn)變，以達到工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的[6]。基于新工科建設要求及工程教育培養(yǎng)規(guī)律，中心突破按知識點逐個講授、訓練，依次完成并進行考核的傳統(tǒng)工程訓練方式。中心優(yōu)化了現(xiàn)代工程訓練培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了“認知、基礎、自主、創(chuàng)新”4個層級，各層級項目將“知識能力、實踐創(chuàng)新”融為一體，形成工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。

2.1 多層次的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

中心的工程訓練培養(yǎng)體系打破了原有項目之間的界限，注重知識能力的貫通及漸進疊加融合，建立了多層一體化實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系（見圖1）。其中認知訓練主要面向首次參加工程訓練的新生或文科學生，使學生能夠初步了解機械、電子工程的基礎知識及產(chǎn)品制造工藝過程，了解特種加工、3D打印等新技術(shù)工藝，著重使學生建立工程意識，激發(fā)學生的興趣和好奇心，同時也為后續(xù)課程的學習提供工程背景。基礎訓練主要面對來中心進行金工實習、電裝實習的學生，通過這種真實工程環(huán)境使學生初步掌握根據(jù)加工要求選擇相應的材料、制作工藝及加工設備，使學生建立電子電路的感性認識，熟悉電子產(chǎn)品從設計、加工、檢測到完成的整個過程。綜合自主訓練是在基礎訓練上，通過中心開設的基礎創(chuàng)新課程、開放實驗項目以及結(jié)合校競賽項目，為學生提供工程實踐能力的指導訓練，激發(fā)學生的學習動力。綜合自主訓練可以滿足學生個性化學習的需要，初步培養(yǎng)學生系統(tǒng)、綜合地應用現(xiàn)代工程知識的能力和再創(chuàng)造的能力，實現(xiàn)“自主研學、自由創(chuàng)造”的培養(yǎng)目的。創(chuàng)新訓練為更高難度級別創(chuàng)新訓練項目，主要通過中心開設的高級創(chuàng)新課程、省級及以上級別競賽、大創(chuàng)項目等開展實訓，其內(nèi)容更具挑戰(zhàn)性。中心有創(chuàng)新訓練教學指導團隊為學生提供指導，鼓勵學生跨學科、跨專業(yè)組合團隊進行項目選擇。

圖1 多層一體化實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

2.2 分層遞進式的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的單個知識點能力訓練很難達到“能力疊加”，實現(xiàn)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。根據(jù)工程訓練的特點及新工科的要求，在設計實訓項目內(nèi)容及實訓方式時秉承將知識與能力融為一體的理念，最終實現(xiàn)由知識學習向創(chuàng)新能力的轉(zhuǎn)化。遴選不同訓練層次應掌握的知識點，根據(jù)實際工程應用及專業(yè)認證的要求，建立知識與能力之間的關(guān)系，項目內(nèi)容的設計重點考慮覆蓋需掌握的知識點和能力點。綜合創(chuàng)新項目設計考慮多學科交叉融合，通過考核學生完成的項目作品評價學生的實踐創(chuàng)新能力。學生可根據(jù)自己的專業(yè)、興趣及基礎選擇實訓項目。通過中心綜合實訓學習平臺，學生可進行課程的自主學習或課堂學習，以便掌握必要的實訓知識點。在教師指導下，學生將掌握的分散知識點在工程訓練中心進行相關(guān)項目的實踐，通過完成實訓作品，實現(xiàn)各主要知識點向工程實踐創(chuàng)新能力的轉(zhuǎn)化。

2.3 多模塊的基礎訓練教學模式

基于成果導向教育（outcome-based education，OBE）理念，設計并建立了中心基礎訓練培養(yǎng)模式。通過分析研究各類學科對工程訓練實踐教學環(huán)節(jié)的要求，設計了工程訓練基礎課程“新”體系，在訓練內(nèi)容上滿足專業(yè)認證要求的同時，使其成為具有專業(yè)特色、為專業(yè)搭建適宜專業(yè)發(fā)展的工程訓練基礎課程平臺[7]。

中心的金工實習、電裝實習每年接納本科生實訓5 000余人次。根據(jù)新工科及工程實踐能力培養(yǎng)的需要，設計了“平臺+模塊”的金工實習和電裝實習基礎訓練教學模式，針對不同專業(yè)的培養(yǎng)目標，平臺設計了不同專業(yè)必修的知識點及實驗內(nèi)容，如數(shù)控車、鉗工、普車、銑、磨、智能制造等為金工實習平臺的主要實踐內(nèi)容，而電子裝配和表面貼裝為電裝實習的主要實踐內(nèi)容。各實踐模塊則根據(jù)不同專業(yè)要求，選擇不同模塊作為實訓內(nèi)容，如金工實習可供選擇的模塊有快速成型、加工中心、特種加工、焊接等，對電裝實習可供選擇的模塊有PCB制板、電工技能、網(wǎng)絡綜合布線等。中心基礎訓練教學模式如圖2所示。

圖2 中心基礎訓練教學模式

3 建設多維實踐創(chuàng)新資源體系

我國高校工程訓練中心大部分由原來的校辦廠發(fā)展而來，經(jīng)過10多年的發(fā)展，特別是根據(jù)新工科建設要求，工程訓練的內(nèi)涵及培養(yǎng)目標均發(fā)生了很大變化，工程訓練已經(jīng)遠非傳統(tǒng)意義上的純機械加工訓練或單學科技能訓練，而是由常規(guī)的金屬工藝實習向現(xiàn)代工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)化，由單機技能實訓向局域網(wǎng)絡條件下技術(shù)集成實訓轉(zhuǎn)化，由操作技能實訓向技能與綜合實踐、創(chuàng)新實踐相結(jié)合轉(zhuǎn)化[8]。

3.1 建設多學科交叉融合的綜合實踐平臺

針對新工科對培養(yǎng)多學科交叉與融合、多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的需要，中心遵循“寬口徑、厚基礎、重創(chuàng)新、重能力、可持續(xù)發(fā)展”的原則，改變傳統(tǒng)單學科及技能訓練的實訓理念，強化現(xiàn)代工程制造基礎，注重機械、電子、通信、計算機、管理、材料等多學科交叉融合，以信息化和網(wǎng)絡化為教學手段的現(xiàn)代工程制造[9-10]。中心除擁有傳統(tǒng)機械、電子電氣設備外，還增加了數(shù)控機床、特種加工、快速成型、表面貼裝等先進制造設備，為學生提供先進的現(xiàn)代大工程實訓平臺。中心自制了可視化、網(wǎng)絡化的實訓教學系統(tǒng)，學生可隨時對關(guān)鍵操作進行點播，提高實訓教學效果。在設計工程訓練項目時，其內(nèi)容涵蓋多學科，以學生為中心，以項目驅(qū)動為主，輔以教師的啟發(fā)引導，使學生在完成實訓項目的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)跨專業(yè)之間的交流與互動，增強其工程意識、質(zhì)量意識、管理意識、團隊意識，有效培養(yǎng)了學生的工程創(chuàng)新和適應能力，進而使學生掌握大工程的設計理念，從而提升其融合多學科的工程能力。

3.2 建設、整合中心線上資源平臺

工程訓練的特點是項目內(nèi)容多、時間比較緊，有的實訓內(nèi)容不便重復做。通過線上虛擬仿真對實體實驗進行模擬，拓展了教學內(nèi)容的廣度和深度，延伸了學生進行實訓的時間和空間。通過線上線下相結(jié)合可開展個性化的實訓教學新模式，逐步形成開放共享、運行有效的實訓教學新體系，為培養(yǎng)學生具有扎實信息基礎知識、較強工程創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐動手能力，構(gòu)建了良好的平臺支撐[11]。中心借助現(xiàn)代教育技術(shù)將實訓中的主要知識點、加工關(guān)鍵點、安全加工等制作成微課，圖文并茂、簡潔易懂，便于學生自學。此外，采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展教學，借助VR訓練及在線學習，使學生學習的時間跨度延伸為“課程內(nèi)學時+課程外時間”，學習的空間可以拓展為“實訓室+網(wǎng)絡平臺”。在互聯(lián)網(wǎng)的“多維度、立體化”體系下構(gòu)建開放的線上育人平臺，提高了現(xiàn)場教學效率及實習效果。

3.3 產(chǎn)學融合，協(xié)同育人

中心通過深入加強校企合作開展創(chuàng)新工程實踐能力培養(yǎng)。合作成立聯(lián)合實驗室，聯(lián)合企業(yè)開發(fā)研制智能制造系統(tǒng)，與企業(yè)深度合作進行協(xié)同育人項目，設立校企模塊課程，構(gòu)建校企合作培養(yǎng)機制；聘請企業(yè)、校外專家來校講授最新的工程技術(shù)及創(chuàng)新成果，聘請企業(yè)工程師參與中心工程訓練體系結(jié)構(gòu)的設計、項目的遴選、創(chuàng)新項目指導等。中心利用企業(yè)的先進技術(shù)和設備資源對學生進行面向工程實際的專業(yè)訓練，解決人才培養(yǎng)和工程實際需求脫節(jié)的現(xiàn)象。此外，通過校企合作，中心教師可與企業(yè)工程技術(shù)人員相互配合共同解決生產(chǎn)中的實際問題，緊跟實際工程技術(shù)及行業(yè)發(fā)展趨勢，有利于中心指導教師特別是青年教師的技術(shù)和技能水平的提高。

4 構(gòu)建實訓目標保障體系

為實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標，中心圍繞面向新工科的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，從整合實訓軟硬件平臺、加強師資隊伍建設、完善實訓質(zhì)量評價監(jiān)控等方面，構(gòu)建實現(xiàn)工程教育培養(yǎng)目標的保障體系。

4.1 整合構(gòu)建實訓平臺

中心在人才培養(yǎng)過程中注重和突出學校的人才培養(yǎng)特色，著重培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力，已建設完成傳統(tǒng)機械制造、先進機械制造、加工中心、數(shù)字化制造虛擬仿真、智能制造、電子裝配、電工技能、表面貼裝、工業(yè)機器人、PCB制板等 18個實訓區(qū)。依托各實訓區(qū)，整合構(gòu)建了由工程實訓平臺、創(chuàng)新訓練平臺、科研服務平臺和信息化與可視化實驗平臺組成的“3+1”實訓平臺，進一步提高了實訓平臺的綜合性及有效性。

4.2 建設高水平實訓教師團隊

建設一支高水平的創(chuàng)新型教師隊伍是實現(xiàn)工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要保障。中心按照“雙師型”教師的要求建設教師隊伍，根據(jù)跨學科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，聘請了相關(guān)學院、其他高校及企業(yè)的專家作為中心的兼職指導教師。中心已初步建立了一支含機械制造、自動化、計算機、通信、電子、經(jīng)管等多學科交叉、適應創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要、結(jié)構(gòu)合理的專兼職實訓教師隊伍。中心教師團隊具有良好的創(chuàng)新意識及團隊合作精神，能積極引導學生參加創(chuàng)新實踐活動，為中心的工程實踐能力培養(yǎng)提供了有力的支撐。

4.3 建立實訓質(zhì)量保障體系

為保證工程訓練教學質(zhì)量及教學管理工作有效運行及實施，在實踐創(chuàng)新平臺的基礎上，建立了實踐教學質(zhì)量保障體系[12]。依據(jù)實踐教學培養(yǎng)目標，構(gòu)建了實踐教學質(zhì)量標準和實踐教學質(zhì)量評價體系，與保障體系形成相互支撐的良好循環(huán)。通過評價實踐教學質(zhì)量，分析實踐教學的薄弱點，改進實踐教學的相應環(huán)節(jié)和保障內(nèi)容，形成良性閉環(huán)，進而更好地支撐實踐創(chuàng)新平臺。中心質(zhì)量保障體系如圖3所示。

探索從學生互評到教師及教學督導評價的實訓質(zhì)量評價體系，設置不同權(quán)重，根據(jù)不同的評價方式，設計相應的實踐教學評價表。評價總分由不同的評價渠道結(jié)合權(quán)重后的得分所組成，綜合評價分為優(yōu)秀、良好、合格、不合格等檔次。建立科學的實踐教學管理制度，能夠有效保障實踐教學質(zhì)量評價體系有序、有效運行，為學生工程實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供有力保障。

圖3 中心質(zhì)量保障體系

5 結(jié)語

工程訓練中心是學生在校受眾最多的公共實踐教學平臺。為適應新工科建設對工程訓練的新要求，對中心的人才培養(yǎng)模式進行了優(yōu)化與改革?；谛鹿た乒こ逃柧氁?，構(gòu)建了以工程實踐能力培養(yǎng)為核心、分層遞進一體化的能力培養(yǎng)體系，實現(xiàn)了學生大學 4年工程實踐創(chuàng)新能力不斷遞進提升。該培養(yǎng)體系具有較好的示范輻射作用，為高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)進行了有益的探索與實踐。