錢俊，沈洪垚，唐潔

（1.浙江大學 工程訓練中心，浙江杭州 310058；2.浙江大學 機械工程學院，浙江杭州 310058）

推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展、培養(yǎng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)，是政府、高校、社會的共同責任[1]。工程創(chuàng)客教育契合以學習成果為導向的教育理念（OBE，Outcome-Based Education），從強調“教”到重視“學”，從強調投入資源到重視學習成效，從強調主觀感受到重視客觀證據(jù)，從強調典型和個例到重視全體和共性。工程創(chuàng)客教育旨在用創(chuàng)客文化、理念和方式去改造傳統(tǒng)的工程教育[2]。一般認為，創(chuàng)客精神的突出特征是首創(chuàng)與開源、協(xié)作與分享，注重企業(yè)家與團隊精神，并強調將夢想變成現(xiàn)實[3]。工程創(chuàng)客教育的目的是在經(jīng)濟全球化、智慧經(jīng)濟與互聯(lián)網(wǎng)信息時代的背景下，面向創(chuàng)新型國家建設與制造強國戰(zhàn)略培養(yǎng)具有“工匠精神、設計思維、創(chuàng)造性、批判性思維、實踐智慧”等創(chuàng)客核心素養(yǎng)的工程科技創(chuàng)客[4]。

工程訓練課程面向全校學生開設，貫穿學生學業(yè)全程，以工程教育為基礎任務，以實踐教學為主要特征，其豐富的軟硬件資源和開放的教學體系是培育創(chuàng)新實踐活動的天然土壤[5]。在工程訓練教師的指導下，學生學習工藝知識，操作儀器設備，感受制造過程，接受系統(tǒng)化實踐教育[6]。工程創(chuàng)客教育所倡導的培養(yǎng)具有“工匠精神、設計思維、創(chuàng)造性、批判性思維、實踐智慧”等創(chuàng)客核心素養(yǎng)的工程科技創(chuàng)客新型人才，與高校工程訓練的目標和宗旨一致，二者有機融合可以促進工程技術人才培養(yǎng)質量的提升[7]。

近年來，隨著工藝技術、設施裝備、教學理念的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的工程訓練課程設計已經(jīng)無法滿足產(chǎn)業(yè)對技術人才的高標準要求，無法適應新工科理念的教學需求，傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質目標漸漸脫節(jié)[8]。具體而言，當前工程訓練課程教學存在的主要問題包括：（1）設計環(huán)節(jié)覆蓋內容窄，以幾何模型設計為主；（2）設計理念和方法缺乏創(chuàng)新，以單機軟件和正向設計為主；（3）部分裝備陳舊、形式單一，傳統(tǒng)工藝環(huán)節(jié)裝備數(shù)字化率低；（4）質量評價缺位、方法更新滯后，以手工方式簡單測量為主；（5）裝備間孤立無串聯(lián)性，各工種裝備分別開展訓練；（6）制造數(shù)據(jù)自動采集缺位，運行過程數(shù)據(jù)被忽視；（7）項目載體涉及技術領域窄，課程成果以機械載體為主；（8）止步于教學，忽視產(chǎn)品化，僅以完成訓練教學為目標。

針對以上問題，教師可探索以工程創(chuàng)客教育模式，推動工程訓練教學改革。在實現(xiàn)工程訓練基礎教學目標的基礎上，以培養(yǎng)本科生工程創(chuàng)客能力為主線，拓展技術涉獵面，注重前端設計能力培養(yǎng)，強化大系統(tǒng)理念，引導制造技術與虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術等的有機結合，通過設備體系更新、訓練科目優(yōu)化、訓練內容串聯(lián)等方式進行常規(guī)課程設計，通過聚焦技術主題、設計綜合集成訓練項目加強創(chuàng)新課程設計，通過設置場景、系統(tǒng)整合等方式搭建創(chuàng)新競賽類活動平臺，通過開放場地、開放設備、提供經(jīng)費等方式建設學生自治創(chuàng)客工作室，通過引入固定或動態(tài)基金的方式推動創(chuàng)新成果的創(chuàng)業(yè)化，使工程創(chuàng)客教育成為培養(yǎng)實踐能力強、創(chuàng)新能力強、國際競爭力強的高素質復合型新工科人才的重要渠道，為浙江大學工程創(chuàng)客教育提供基礎原動力。

1 課程綜合改革措施

1.1 新工科理念主導的基礎創(chuàng)新實踐課程改革方案

近年來，隨著基礎辦學條件的不斷改善、工程創(chuàng)客基地建設成果的日益豐富，浙江大學工程訓練中心在裝備體系工藝覆蓋度上也得到了極大改善，裝備的性能和數(shù)字化水平得到顯著提升。得益于新型軟硬件系統(tǒng)的引入，新的教學體系可以滿足從設計到系統(tǒng)應用的多環(huán)節(jié)多層次實踐訓練教學要求，新課程體系可以有效實施加工代碼設計、零件測量評價、大系統(tǒng)及車間級的應用實踐，并且引入了設計軟件云架構、虛擬現(xiàn)實、設備互聯(lián)等多種面向新工科要求的教學形式[8]。新老課程教學體系軟硬件差異具體情況如圖1 所示。

圖1 新課程體系軟硬件覆蓋度分析

依托新裝備條件支撐，圍繞新工科教學對學生工程創(chuàng)新訓練的能力培養(yǎng)要求[9]，擬對原實訓項目體系進行重新梳理整合。訓練項目調整的具體原則如下：（1）在有限的課堂時間內，將偏理論的基礎原理、裝備、工藝、方法及典型案例遷移至線上教學；（2）在盡可能保證金工實習工藝體系的完備性、不出現(xiàn)工種大幅缺項的前提下，壓縮傳統(tǒng)工藝課時和項目數(shù)；（3）補充或豐富與制造緊密相關的先進設計、測量、集成等內容，豐富系統(tǒng)級集成應用的綜合案例；（4）體現(xiàn)新工科教學要求，體現(xiàn)機器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云技術、虛擬現(xiàn)實、3D 打印等重要元素[10]；（5）在難以開展完整實操訓練的場合，采用演示+局部環(huán)節(jié)實踐的方式實施；（6）增加綜合創(chuàng)新實踐，將零散項目訓練進行串聯(lián)。

調整后的項目方案如圖2 所示。

圖2 常規(guī)工程創(chuàng)新訓練綜合課程改革項目調整方案

1.2 基于工程創(chuàng)新項目制的課程改革方案

改革方案的主要思路是摒棄單一工種能力強化訓練，以項目制為抓手，從“創(chuàng)新設計—數(shù)字制造—機電集成—軟件控制—樣機演示”的創(chuàng)新能力訓練鏈條展開，采用基于學習產(chǎn)出的教育模式[11]，清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學生在未來工作中獲得實質性成功的經(jīng)驗。以協(xié)作機器人作為項目載體，完成協(xié)作機器人的設計制造與樣機演示，如圖3 所示。

圖3 工程創(chuàng)新實踐課程模塊設計方案

1.3 面向熱點主題的創(chuàng)新競賽活動設計方案

面向熱點主題，結合工程訓練中心裝備和技術優(yōu)勢，每年舉辦固定及動態(tài)主題的創(chuàng)新競賽活動，對競賽活動設置與實施的方案作如下表述：

（1）圍繞熱點需求和技術趨勢；（2）面向全校開放，鼓勵校外人員參與；（3）重點推動依托制造技術實現(xiàn)實物化作品的競賽主題；（4）設計多種形式的激勵措施，包括認可學分、保研加分、經(jīng)濟獎勵；（5）與國內外大型賽事銜接，作為主賽事的內部培訓選拔賽事。

1.4 基于學生自治管理的創(chuàng)客工作室設計方案

廣泛吸引優(yōu)秀學生入駐，建立學生自治工作室可持續(xù)運營的管理機制，通過激勵機制增強入駐群體的穩(wěn)定性，提升整體管理水平。利用兼職教師項目制實踐創(chuàng)新活動以及開放空間的學生工作室，廣泛吸引優(yōu)秀學生入駐工程訓練中心。學生自治工作室以開展自主創(chuàng)新實踐活動為主要工作內容，具有固定工作空間，由學生責任人、成員組成，是能夠實現(xiàn)自我管理和動態(tài)發(fā)展的創(chuàng)新實踐學生小組。對于吸納學生及學生自治工作空間的管理，初擬工作方案如表1 所示。

表1 基于學生自治管理的創(chuàng)客工作室設計方案

1.5 依托社會力量的創(chuàng)業(yè)引導平臺設計方案

創(chuàng)新思想的產(chǎn)品化和創(chuàng)業(yè)落地將是工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練課程的重要目標。工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練綜合改革將協(xié)調對接外部資本組織創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，提升創(chuàng)新活動的社會認可度，以制造技術為門檻、融合新興技術為定位進行創(chuàng)業(yè)項目引導，打造特色創(chuàng)業(yè)大賽品牌。創(chuàng)業(yè)引導平臺設計方案要點如下：（1）平臺采用多種形式并存的模式，包括創(chuàng)業(yè)引導培訓類課程、講座，創(chuàng)業(yè)類路演、比賽等；（2）平臺依托的教師包括工程訓練中心現(xiàn)有的教、輔資源，以及固定、非固定的校內外創(chuàng)業(yè)導師資源[12]；（3）通過將企業(yè)需求轉化為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主題、合作企業(yè)優(yōu)先享有成果轉化權等措施，與一定數(shù)量、規(guī)模的國內外相關行業(yè)內的重要企業(yè)形成長期穩(wěn)定的合作關系；（4）與企業(yè)、地方政府、投資機構建立長期合作關系，保證創(chuàng)業(yè)項目的資金支持，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的成功率[13]。

2 實踐探索成果

在課程改革探索過程中，浙江大學工程訓練中心獲批國家工程創(chuàng)客示范基地重點工程項目——“浙江大學IBE 工程創(chuàng)客實踐基地”建設[14]，批復項目資金2 000 萬元，工程訓練中心作為工程創(chuàng)客實踐主承載平臺，重點建設創(chuàng)新設計云中心、數(shù)字化制造中心、虛實融合實踐中心、綜合工程創(chuàng)客空間四個特色功能平臺，目標是打造浙江大學工程創(chuàng)客教育主窗口。同時，工程訓練中心為工程訓練國家級實驗教學示范中心單位、“十二五” 機電類專業(yè)國家級實驗教學示范中心合作單位；相關教學團隊為國家級教學團隊；工程訓練課程獲評中國大學精品資源共享課、國家級精品課程、浙江省一流本科線上線下課程、浙江省一流勞動教育課程，教學資源改革建設成果如圖4 所示。

圖4 教學資源改革建設成果

3 結語

工程訓練課程作為大學生工程實踐教育的重要載體，其教學內容和形式也必須根據(jù)科學技術的發(fā)展和社會對人才的需求及時更新調整。工程創(chuàng)客教育理念引導下的工程訓練課程改革，以培養(yǎng)本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主線，拓展技術涉獵面，注重前端設計能力培養(yǎng)，強化大系統(tǒng)理念，解決當前工程訓練教學過程中存在的八大突出問題，取得了良好的教學成果，為工程創(chuàng)客教育理念在高校工程訓練課程中的貫徹實踐提供了有益參考。