【摘要】論文基于當前國家對理工類高等教育發(fā)展的新趨勢提出的卓越工程師的培養(yǎng)新要求展開研究，借用慧魚教學儀器，結合全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽，將理工科基礎課程有機融合在一起解決具體問題的項目式教學，構建“卓越工程師”創(chuàng)新能力培養(yǎng)的模式，通過實踐，取得較理想的成果。

【關鍵詞】卓越工程師；創(chuàng)新能力；工程實踐；慧魚產(chǎn)品

一、引言

德國國際汽車制造商設立了一個以促進全球工程教育和培養(yǎng)年輕工程師為宗旨的全球工程教育卓越計劃，并成立了由我國在內(nèi)的6個不同國家和地區(qū)的包括MIT在內(nèi)的8所大學組成“八校項目聯(lián)盟”提出卓越工程師培養(yǎng)。2006年11月，在法蘭克福舉行了相關研究成果發(fā)布儀式，就全球工程教育的評價、工程教育的需求和挑戰(zhàn)，未來工程師培養(yǎng)的關鍵因素進行展望。

為順應國際發(fā)展趨勢；適應國家工業(yè)、企業(yè)需求；增強我國核心競爭力、建設創(chuàng)新型國家、走新型工業(yè)化道路；培養(yǎng)各類型工程師，黨的十七大將“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”作為《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要》組織實施的一項重大項目，旨在全面提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高素質(zhì)工程技術人才，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國。2010年6月教育部批準了清華大學在內(nèi)的61所“卓越工程師”首批試點院校，全面展開卓越工程師教育培養(yǎng)計劃。

二、卓越工程師創(chuàng)新實踐能力的內(nèi)涵

創(chuàng)新工程教育觀念是創(chuàng)新工程教育體系的核心和靈魂，是高校構建創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式的先導。只有以先進的、科學的工程教育觀念指導教育實踐，才能實現(xiàn)工程教育的預期目標，培養(yǎng)出大批具有創(chuàng)新能力的卓越工程技術人才。那什么是創(chuàng)新呢？只有弄清楚創(chuàng)新的內(nèi)涵，才能有針對性的采取措施構建創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。

創(chuàng)新不是拔尖類專業(yè)人才的專利，而是廣大科技人才應該具備的素質(zhì)，人人都可以在不同的層次和不同的角度從事創(chuàng)新活動，人人皆可成才。創(chuàng)新具有廣譜性，既有原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新，更有眾人皆可為的各種改革與創(chuàng)新。它可以有科學的深度探尋和發(fā)現(xiàn)，可以有奇思妙想的發(fā)明，可以有對這些發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的實現(xiàn)的科學技術開發(fā)，也可以有從創(chuàng)新性應用的角度實現(xiàn)產(chǎn)品的性能提升與批量制造，以及在生產(chǎn)管理中產(chǎn)生新的經(jīng)濟效益，還有新信息的傳遞與技術服務創(chuàng)新，有產(chǎn)品營銷鏈條的組織與創(chuàng)新拓展，并取得實際的經(jīng)濟效益。因此，在新的時代要求下，人人都可以具有創(chuàng)新的意識與理念，能夠開展創(chuàng)新，參與創(chuàng)新的活動，尤其是大學校園里面的青年學子更是稍作引導就容易擦碰出創(chuàng)新的火花。

建于1997年，2002年首屆招生的歐林工學院，2010年全美大學工科類排名就能排到第八，電機工程類排名第三。究其原因，主要是該校提出了由卓越的工程學知識、企業(yè)管理學知識和人文社會學科組成的三角模型“歐林三角”這一獨特的課程理念。堅實的科學和工程基礎知識作為第一個關鍵元素，目的是教給學生有關工程和科學的基本原理。第二個元素企業(yè)管理學知識是商業(yè)（企業(yè)）類有關課程的設置主要著力于促進對企業(yè)精神、工程的商業(yè)環(huán)境的理解，在此基礎上分析和評估各種商業(yè)機會。知識和人文社會學科讓學生能深入了解未來工作將依賴的社會、人類環(huán)境以及他們將面臨的專業(yè)問題和道德問題，避免割裂地學習工科知識，將工程和現(xiàn)實世界聯(lián)系起來，便于實現(xiàn)創(chuàng)造價值、滿足人類社會需要的目標。利用“歐林三角”將跨學科教學設計和“基于項目”的教學貫通全學程，尤為關注學生動手能力、創(chuàng)新設計能力和團隊能力的培養(yǎng)，使得歐林試驗在美國工程教育界獨樹一幟。與許多“先理論后實踐”的工程院校不同，歐林講究的不僅僅是教授概念，更是將知識和實際生活中的挑戰(zhàn)以及研究的課題聯(lián)系起來，非常重視實用教育，因此自主創(chuàng)業(yè)正是許多歐林工程學院學生的目標。歐林工學院這種 “基于項目”的“歐林三角”理念是其快速成功的根本，可以看做是卓越工程師創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式的典范。

三、卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式構建

針對教育部啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，為了提高同學們的創(chuàng)新工程實踐，以最能代表理工科學生動手能力的國家三大賽事之一的全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽為契機，論文以武漢理工大學首批進入國家卓越工程師試點的物流工程專業(yè)為研究對象進行試點，借用德國慧魚創(chuàng)意模型，探討卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的構建。

慧魚創(chuàng)意組合模型是德國五十年的工程技術類教具，創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實驗的理想載體?；埕~主要包括機械結構元件（齒輪、齒條、鉸鏈及連桿等）、電子電氣元件（電機、接口板、變壓器及各種傳感器等）、氣動元件（氣缸、氣泵及氣閥等）、執(zhí)行器、控制器等幾類部件，融合了機械、電子、氣動、自動控制、編程技術、汽車技術、機器人技術及能源概念等。與傳統(tǒng)的學習方式相比，利用創(chuàng)意模型可以將枯燥乏味的理工科基礎理論，真實生動的展示其內(nèi)在的科學和工程技術原理，在學校課堂上實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的還原和機械操作的模擬，從而增加了趣味性、知識性和技術性?；埕~創(chuàng)意組合包可以根據(jù)不同的知識點和主題選擇不同的組合包適應課堂教學的同時，吸引學生的動手興趣，發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，很好的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力?；埕~模型可作為創(chuàng)新教育和創(chuàng)新實驗的載體，學生可運用設計構思和實驗分析，還原工程技術過程的內(nèi)在原理，更可以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機械設備操作的模擬，為實驗教學、科研創(chuàng)新和生產(chǎn)流水線的可行性論證提供直觀依據(jù)，為樂于鉆研，富于想象的學生提供展示自我的舞臺。

在平時的教學中，注重學生的動手能力的培養(yǎng)，以教學方法改革為切入點，探討現(xiàn)代教育思想，借助德國慧魚品牌產(chǎn)品，以項目和方案為導向?qū)⒖菰锏睦碚摻虒W與企業(yè)需求掛鉤，將理工基礎課程工程圖學、機械設計、機械原理、互換性與測量技術、金屬工藝學等課程聯(lián)系在一起，分小組設計制作小產(chǎn)品，從本質(zhì)上提高教學的效果。

通過平時小組的討論、練習和測試儲備人才，針對第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽主題“幸福生活-今天和明天”，最終選擇部分創(chuàng)意比較好、把握競賽主題準確、動手能力強的學生組成了“智能機電一體化健身娛樂機”，“學業(yè)保衛(wèi)戰(zhàn)娛樂機”，“智能化多功能地板清潔維護中心”，“高爾夫自動撿球機”四個研究小組報名參賽。

其中“智能機電一體化健身娛樂機”最終作品照片如圖1，其針對市面上電子游戲機、網(wǎng)游易使人沉迷，而純鍛煉機械枯燥的不足，集“水果忍者”和“桌面足球”兩款游戲精髓，開發(fā)的一款集娛樂與健身于一體的可實現(xiàn)人機對抗、多人對戰(zhàn)的娛樂機械。創(chuàng)作過程中將立式履帶差速輸球機構、棘輪式凸輪滑塊機構、出角可控發(fā)球機構、聲光電的識別與算法等課堂內(nèi)外的知識有機融合成一個整體，雖然是娛樂機械但能將游戲者的腦、手、腳和眼等器官有機協(xié)調(diào)，融健身與娛樂為一體，寓健身于娛樂之中。如圖2 “學業(yè)保衛(wèi)戰(zhàn)娛樂機”是對大學生學習生活中常見的正反兩方面的行為進行模仿，其中網(wǎng)游、逛街、戀愛、逃課、懶覺、煙酒等為“入侵者”，自習、上課、晨讀、輔導班、鍛煉、義工擔當“保衛(wèi)者”角色，以機械機構為載體，宣揚積極的生活方式，豐富學生的課余生活。該娛樂機采用的單向起升機構、分揀機構等機構，同時融入博弈原理，通過聲光的配合模擬攻擊過程，開發(fā)大腦的智慧和小腦的反應，提高分析情況的能力，當角色生命值低于臨界點時，機械機構工作將其從對戰(zhàn)平臺擊落。其它兩款也是類似設計與實施，均能利用學校課堂知識的學習，結合競賽主題，開發(fā)出理想機器。

圖1智能機電一體化健身娛樂機 圖2學業(yè)保衛(wèi)戰(zhàn)娛樂機通過層層選拔，最終“智能機電一體化健身娛樂機”作品獲得全國一等獎，“學業(yè)保衛(wèi)戰(zhàn)娛樂機”獲得全國預賽一等獎，另外兩件作品在預賽中分別獲二等獎和三等獎，整體效果較為理想。通過類似的方法探討工程實踐與課程教學之間的關系，尋找課內(nèi)外教學與實踐相結合的有效途徑，加深學生對基礎知識的學習和掌握，提高學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生綜合分析和解決工程實際問題的能力。

四、結語

根據(jù)國家對“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的需要，將項目式教學方法引入到面向卓越工程師培養(yǎng)的基礎課程教學改革中，培養(yǎng)學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神，使學生更好的適應社會發(fā)展對動手實踐能力的要求。

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基金項目：武漢理工大學教研項目。