吳亞輝, 張英琦, 行志剛 (河南理工大學 工程訓練中心，河南 焦作 454000)

0 引 言

當前，國家推行創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略。以5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新基建大力推進和以新產(chǎn)業(yè)、新技術、新業(yè)態(tài)為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，要求高校培養(yǎng)大批創(chuàng)新型工程技術人才，加快工程教育改革及創(chuàng)新[1]。新工科將高等工程教育的著力點放在工程創(chuàng)新能力與工程實踐能力培養(yǎng)，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力作為工程科技人才的核心能力，為高等工程教育的改革提供了一個全新視角和“中國方案”[2-5]。工程訓練中心是高校培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的重要教學基地[6]，“新工科”建設對工程訓練中心的建設和發(fā)展具有重要的指導意義[7]。如今工程訓練中心的發(fā)展進入了瓶頸期，長期存在訓練內(nèi)容固定單一、學生被動接受訓練等教學問題亟需解決。理念是改革的先導，創(chuàng)客教育是一種鼓勵分享和協(xié)作，倡導將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實，培養(yǎng)學生創(chuàng)新、創(chuàng)造和創(chuàng)業(yè)能力的素質(zhì)教育[8]。近年來，清華大學、西安理工大學等國內(nèi)一批高校積極開展創(chuàng)客教育的探索，如成立創(chuàng)客教育基地聯(lián)盟、搭建校政企協(xié)同眾創(chuàng)平臺等，對推動創(chuàng)客教育的可持續(xù)發(fā)展，起到了示范和引領作用。南華大學、陜西理工大學進行了基于創(chuàng)客教育的工程訓練改革[9-10]，對解決以上問題提供了可行的思路，但仍不夠系統(tǒng)和全面。為此，在新工科背景下，中心基于創(chuàng)客教育理念，以國家級實驗教學示范中心為主要實踐平臺，開展教學改革的探索與實踐，為工程訓練教學未來的發(fā)展提供新的思路和經(jīng)驗。

1 新工科背景下工程訓練教學存在的問題

工程訓練是高校實驗教學的重要環(huán)節(jié)，對于提高學生綜合素質(zhì)和實踐能力一直發(fā)揮著重要作用，工程綜合訓練及創(chuàng)新訓練對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和個性化培養(yǎng)有著獨特的優(yōu)勢，但在新工科建設背景下，中心仍存在不少的問題亟待解決。

(1) 工程實踐教育設備落后。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR、人工智能等新科技的發(fā)展，要求學生在進行工程實踐時接觸認知相關裝備和技術，而現(xiàn)有實訓設備仍以普通機床為主，無法滿足需求。

(2) 工程實踐教育課程體系同質(zhì)化且內(nèi)容陳舊?，F(xiàn)有工程訓練課程及項目內(nèi)容陳舊，滿足不了學生個性化需求，導致其參與訓練的主動性和興趣不足。

(3) 師資隊伍新工科教育能力薄弱?，F(xiàn)有工程訓練師資隊伍學科背景單一，多以機械、電氣專業(yè)為主，普遍存在著創(chuàng)新意識不強、工程創(chuàng)新能力薄弱的狀況，與新工科建設要求差距較大。

(4) 教學方式效率低下。在傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”工程訓練教學方式下，學生完全被動接受訓練，束縛其創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，訓練效果較差。

2 工程訓練教學改革探索

教學改革往往是從教學理念的革新開始，這是教學改革的核心內(nèi)容，教學理念的變化會引起教學內(nèi)容、教學方式、教學環(huán)境等教學要素一系列變化。

新工科以應對未來、引領未來為理念，在培養(yǎng)目標上著眼于學生知識體系的綜合化和能力的全面發(fā)展，培養(yǎng)文理相融的復合型人才[11]。新工科建設將以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為導向，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力作為工程科技人才的核心能力。高校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，首要任務是充分激發(fā)學生的創(chuàng)意熱情，培育學生的創(chuàng)客精神[12]。

創(chuàng)客教育是基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數(shù)字化工具，鼓勵分享，倡導實踐，培養(yǎng)跨學科解決問題能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育[13]。創(chuàng)客教育作為一種新型教育模式，是以技術為中心，整合各個科目知識的學習，不僅涉及科學與技術，還可涉及人文和藝術[14]。

工程訓練中心具有先進制造設備、“雙師型”教學隊伍等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎環(huán)境，學生受益面、開放度和共享度也有著其他教學平臺不可比擬的優(yōu)勢。工程綜合訓練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練，對培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次的新世紀工程技術人才，起著其他課程所不可替代的作用[15]。

通過對新工科、創(chuàng)客教育、工程訓練的研究和現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)三者共性在于人才培養(yǎng)目標和宗旨一致，教學理念和教學方式可以相互借鑒和支撐，選擇恰當?shù)狞c進行有機融合將充分發(fā)揮各教學要素的作用，能提高學生創(chuàng)新實踐的興趣、激發(fā)創(chuàng)新實踐熱情和訓練創(chuàng)新實踐能力。

因此以培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為核心，以平臺建設為基礎，以訓練項目為抓手，將創(chuàng)客教育的理念和部分做法有機融入工程訓練中，由點、線到面，從完善工程訓練創(chuàng)新實踐平臺、內(nèi)容體系、教學方法、師資隊伍等方面推動工程訓練教學全方位改革，有效解決工程訓練目前存在的問題，達到工程訓練教學改革目的。

3 工程訓練教學改革實踐

3.1 搭建跨學科交叉工程訓練創(chuàng)新實踐大平臺

加大資源整合與共享力度，促進機制改革，搭建設施先進的現(xiàn)代工程實訓大平臺。整合校內(nèi)外教學資源，打破學院、專業(yè)、課程之間界限，構建由校內(nèi)實訓基地、專業(yè)基礎實驗室、專業(yè)實驗室和校外實踐教學基地組成，集教學、科研、研發(fā)等功能為一體、橫向結(jié)合、縱向發(fā)展的國家、省、校三級教學平臺體系。該平臺體系依托現(xiàn)有的工程訓練、電工電子2個國家級實驗教學示范中心，機械設計、礦山電氣等虛擬仿真實驗教學中心，河南能化等大學生校外實踐教育基地以及智能制造綜合訓練、激光加工教學共享等協(xié)同育人平臺，通過理順關系、資源整合、建立協(xié)作機制，構建功能集約、開放共享和運作高效的實驗、實訓、實習平臺，以滿足新工科專業(yè)教學和實踐教學的需要，為提高學生創(chuàng)新實踐能力提供平臺支撐(見圖1)。

圖1 智能制造綜合訓練平臺訓練模塊及教學方式

3.2 構建多學科融合工程訓練內(nèi)容體系

圍繞“新工科需要科學與工程和人文的交叉融合”[16]的理念，在原有工程認知、工程技能、工程綜合、工程創(chuàng)新多層次課程體系的基礎上，以智能制造為主線，引入科技、文史、外語等元素，構建融通識教育、能力訓練和素質(zhì)培養(yǎng)為一體的螺旋遞進的內(nèi)容體系[17]。① 開辦科創(chuàng)、歷史、文化、藝術等論壇、講堂、沙龍，培養(yǎng)學生立體化的視野和人文修養(yǎng)；② 增加“3D打印”“工業(yè)機器人技術”“智能制造概論”等智能制造訓練課程；③ 開設“機器人工程探索與實踐”“電控無碳小車創(chuàng)意設計與制作”等工程訓練特色公共選修課；④ 組織參加“互聯(lián)網(wǎng)+大賽”“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”“金磚國家青年創(chuàng)客大賽”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽；⑤ 建立模塊化的綜合訓練項目庫。依托智能制造綜合實訓平臺，開發(fā)與數(shù)字化設計、智能加工、智能倉儲、物聯(lián)網(wǎng)通訊等相關的新項目，根據(jù)學生能力和興趣進行單項離散和多項綜合訓練，逐漸形成以項目為主要驅(qū)動的多樣化教學內(nèi)容。

3.3 建立以學生為中心的創(chuàng)客化教學方式

以學生為訓練主角，把創(chuàng)客理念融入創(chuàng)意、設計、制作、展示等多個訓練環(huán)節(jié)[18]，建立創(chuàng)客化教學方式。采用“一立項三報告”階段化訓練模式，即訓練各階段分別提交立項申請、分析、設計、總結(jié)報告，貫穿訓練全周期。允許學生自由選題或自主命題；鼓勵學生按興趣、跨專業(yè)組成項目研究團隊；引導學生通過頭腦風暴、啟發(fā)式、探討式等多種方式進行自主創(chuàng)意；提倡成員分工協(xié)作進行設計、研發(fā)、制作項目產(chǎn)品；展示環(huán)節(jié)增加實物路演、現(xiàn)場問辯等創(chuàng)客方式，從而實現(xiàn)學生訓練由被動轉(zhuǎn)為主動、由任務驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖框?qū)動。

3.4 打造“雙師多能型”工程訓練導師團隊

從素質(zhì)、能力和結(jié)構等方面完善工程訓練指導教師隊伍，打造一支“雙師多能型”導師隊伍。首先，制定激勵政策聘請不同學科特別是具備交叉學科學術背景的優(yōu)秀教師加入指導教師隊伍；其次，邀請校外知名創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導師或企業(yè)高水平工程技術人員到中心兼職任教；再次，遴選少量優(yōu)秀學生作為訓練助教。對現(xiàn)有的“雙師型”教師隊伍則通過組織進修、培訓、研討等活動，持續(xù)推進“一崗多能”制度和企業(yè)掛職機制，同時引導教師適應訓練角色從主到輔的轉(zhuǎn)變，建立開放和學習的心態(tài)，在訓練過程中與學生一起探索、學習和進步，逐步發(fā)展成為“雙師多能型”的指導教師[19]。

3.5 發(fā)展個性化培養(yǎng)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動組織

為滿足不同專業(yè)學生的個性化發(fā)展需求，根據(jù)學生興趣愛好和培養(yǎng)目標不同，在原有科技創(chuàng)新教育基地基礎上，發(fā)展機器人俱樂部、云臺創(chuàng)客空間等個性化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動組織。按照“自我學習、自主管理、共同提高”的管理原則開展活動，秉承“玩中學，學中做，做中思，思中創(chuàng)”[20]的創(chuàng)客理念，通過進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、舉辦創(chuàng)客文化沙龍、開展技能培訓、組織開發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、舉辦和參與各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等手段，提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和能力。組成項目研發(fā)團隊，鼓勵跨專業(yè)跨年級組隊，在研發(fā)過程中，相互學習和提高，完成多學科交叉融合。孵化大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊，以“智能音樂手環(huán)”“tobe智能燈”等成功項目擴大知名度和影響力，在學校和社會產(chǎn)生品牌效應，帶動和吸引更多的學生投身創(chuàng)新實踐活動。

3.6 形成以成果為導向的多元化評價機制

打破考察學生設計方案及作品為主要手段的傳統(tǒng)考核方式，采取過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合的評價辦法，形成以成果為導向的綜合評價機制。制定過程評價和結(jié)果評價標準，包括作品創(chuàng)意、訓練過程、訓練報告、作品質(zhì)量，路演表現(xiàn)等評價因子。在過程評價上，量化訓練流程每個環(huán)節(jié)，綜合參考教師評價、團隊自評，側(cè)重考查團隊成員的貢獻度和團隊協(xié)作情況；在結(jié)果評價上，加大作品創(chuàng)意所占比重，增加實物路演、隨機問詢，現(xiàn)場答辯等環(huán)節(jié)，建立客觀有效的“創(chuàng)意+過程+作品+報告+展示+答辯”評價機制。

4 教學改革成效

自改革實施以來，學生參與工程訓練特別是雙創(chuàng)活動的積極性明顯提高，每年來中心參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的學生達2 100人以上，覆蓋了機械、電氣、材料等40多個專業(yè)。經(jīng)過訓練后，學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力明顯提升。近2年來，孵化出“極影車隊”“開心小葫蘆”“兔比科技”等多個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊，項目在互聯(lián)網(wǎng)+大賽、ican國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等多個比賽中獲獎，獲河南省、學校創(chuàng)業(yè)扶持資金和風投多項資助。學生團隊創(chuàng)新成果顯著，完成大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、創(chuàng)客項目等100余項，獲得學科競賽省部級以上獎135項，申請國家專利10多項。

5 結(jié) 語

培養(yǎng)引領經(jīng)濟社會發(fā)展、具備交叉知識背景的復合型工程科技人才,是當前我國工程教育的重大使命[21]。雖然中心在學生工程實踐教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方面取得了一些經(jīng)驗和成果，建立起了技能訓練—創(chuàng)意實踐—綜合創(chuàng)新多層次創(chuàng)新訓練體系，但是仍存在一些問題，如師生對新工科及創(chuàng)客教育理念認識不足，參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的學生占在校生的比例依然較低等。此外，新科技融入綜合訓練平臺建設、與企業(yè)深入開展協(xié)同育人等許多問題都值得我們進一步思考和探索。今后，我們將繼續(xù)推進工程訓練教學改革，特別是新工科的探索與實踐，進一步推廣創(chuàng)客教育理念，為地方高校復合型人才培養(yǎng)提供經(jīng)驗和幫助。