張 飄，莊文瑋，劉漢代，萬文鋒

(東華理工大學，江西南昌，330013)

工程教育專業(yè)認證是將所有學生的學習成果和就業(yè)情況作為評定各工科高校專業(yè)建設成就和專業(yè)人才培養(yǎng)業(yè)績的依據(jù)。學生應在專業(yè)知識、實踐能力、創(chuàng)新能力等方面綜合發(fā)展，從而解決復雜的工程問題。[1-3]全面綜合發(fā)展是工程教育質(zhì)量的保障，是實現(xiàn)工程教育國際化及工程師資格國際互認的重要基礎。機械工程專業(yè)實驗是培養(yǎng)工程教育認證所需人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學生通過實踐來提高創(chuàng)新能力、綜合能力以及分析、解決問題的能力。機械工程專業(yè)實驗對學生動手能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升都有積極的作用，對畢業(yè)生未來的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

在工程教育專業(yè)認證的前提下，本文對東華理工大學(ECUT)和愛爾蘭阿斯隆理工學院(AIT)兩校機械工程專業(yè)實驗室的體系進行對比，提出對東華理工大學機械工程專業(yè)的實驗室改革方案。由于中國和歐洲在教育層面存在一定的差異性，中愛機械工程專業(yè)本科實驗室相關(guān)研究比較少，AIT作為ECUT合作辦學伙伴，對ECUT實驗室改革建設具有重要的參考和借鑒意義。實驗室為培養(yǎng)學生綜合能力和創(chuàng)新能力創(chuàng)造條件，傳統(tǒng)實驗室教學內(nèi)容不能滿足工程教育認證的要求，需要做出實質(zhì)性改革。[4]本文通過兩校機械工程專業(yè)實驗室的對比分析，借鑒國外實驗室體系制度，對國內(nèi)實驗室進行改革探索。

一、工程教育認證對機械工程專業(yè)實驗的要求

實踐教學以學生為導向，設計實驗室體系、改變實驗教學模式等均可促進教育教學改革持續(xù)深化，為學生全面發(fā)展創(chuàng)造多樣化的平臺，最終實現(xiàn)工程教育認證的目標。高校工程教育的重要環(huán)節(jié)是實驗，它是提高學生生產(chǎn)實踐能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。實驗環(huán)節(jié)主要分為基礎課程實驗、課程設計、工程訓練、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計和科技創(chuàng)新活動六個方面。實驗環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的動手、設計、創(chuàng)新等綜合能力，實驗室的建設為促進工程教育國際化和工程師國際互認打下基礎。高校轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，提高實驗教學質(zhì)量，可以使畢業(yè)生掌握專業(yè)知識和綜合創(chuàng)新能力，更好就業(yè)。

二、ECUT和AIT機械工程專業(yè)實驗室現(xiàn)狀分析

近年來，我國工科院校對工程實踐教育進行了大量改革探索，取得了一系列改革成果。然而，實驗教學質(zhì)量不高、學生創(chuàng)新能力不足等問題還未得到根本解決。在工程教育認證前提下，本文將ECUT和AIT機械工程專業(yè)實驗室進行對比分析。

(一)ECUT機械工程專業(yè)實驗室設備單一、陳舊

實驗設備是實驗室建設的關(guān)鍵。根據(jù)機械工程專業(yè)認證設置的課程，學生需要理論結(jié)合實驗才能更好地掌握知識。據(jù)調(diào)研可知，AIT實驗室設備較ECUT更為齊全。比如，機械原理實驗室，AIT有一整套相關(guān)課程的實驗設備，一條完整的系統(tǒng)路線[5]；ECUT機械原理實驗設備比較單一，相關(guān)實驗設備只能用于齒輪加工原理的學習，而驗證其他理論時缺少實驗設備。同時，ECUT實驗室設備比較舊，基礎的儀器儀表設備不齊全；AIT具有儀器課程，學生能學習儀器儀表相關(guān)基礎科學實驗。

本課題前期在工程教育認證背景下，對比兩校理論課程，借鑒AIT機械工程專業(yè)，新增了流體力學、3D打印、先進材料及成型、傳熱學、自動化有限元分析方法和工業(yè)機器人等課程，學校新增課程讓學生多方面學習專業(yè)知識。兩校新增相關(guān)實驗室建設對比見表1。

表1 新增課程兩校設有的實驗室對比

由表1可知，ECUT機械工程專業(yè)實驗室缺少仿真實驗室、機器人實驗室、能源系統(tǒng)等實驗室設備(有限元分析、PLC、柔性化制造系統(tǒng)、氣壓傳動、工業(yè)機器人、加工中心、能源系統(tǒng)等)。

(二)實驗室過于分散、片塊化

AIT的實驗相對更具綜合性和實踐性，在課程實驗全部完成后，學生可根據(jù)自己的興趣在多樣化的實驗室進行其他實驗，培養(yǎng)解決問題的能力。ECUT實驗的特點是基礎性和驗證性較強，相關(guān)實驗室設置也是用于驗證教學內(nèi)容和理論知識。由于實驗室過于分散、片塊化，難以將復雜工程問題和實踐教學結(jié)合起來，導致出現(xiàn)綜合性和創(chuàng)新性不足的問題。表2為ECUT和AIT機械工程專業(yè)實驗室內(nèi)容設置對比。

表2 ECUT、AIT機械工程專業(yè)實驗室內(nèi)容設置對比

由表2可知，ECUT該專業(yè)的實驗設備與AIT存在較大差異。ECUT大部分實驗室是針對專業(yè)課程設置的，較為傳統(tǒng)且碎片化。AIT有能源實驗室、聚合物物理性能實驗室等，這些都是ECUT所缺乏的實驗室。AIT工程學科實驗設置的側(cè)重點是工程物理基礎、電氣原理、電磁、熱學基礎、光學基礎等；AIT實驗設備比較新穎且自動化程度高，實驗室設置更為系統(tǒng)，更接近實際工程應用，且實驗內(nèi)容比ECUT更具綜合性、連貫性、完整性及工程性。

(三)實驗教學活動發(fā)展滯后

隨著科學技術(shù)的日益發(fā)展，傳統(tǒng)教學內(nèi)容不能滿足工程教育認證對相關(guān)人才的培養(yǎng)要求。以ECUT畢業(yè)設計課題為例，大多數(shù)課題是基于專業(yè)知識的綜合設計與訓練，課題難以與企業(yè)項目和科研項目掛鉤，培養(yǎng)學生綜合實踐能力及創(chuàng)新能力的不利因素之一是知識點單一且缺乏層次性。由表2可知，AIT機械工程專業(yè)畢業(yè)設計課題大部分是基于企業(yè)項目和科研項目，同時為學生提供實驗場地、電腦等相關(guān)工具。ECUT缺少“競賽+項目”的相關(guān)實驗室，相對來說，AIT機械工程專業(yè)的學生獲得專業(yè)知識和技能比ECUT學生更優(yōu)。這在一定程度上反映出AIT機械工程專業(yè)實驗室的整體性對ECUT實驗室改革建設具有重要參考和借鑒意義。

三、ECUT機械工程專業(yè)實驗室建設思路

實驗室建設的核心是培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新能力，從而實現(xiàn)工程教育認證的人才培養(yǎng)目標。實驗和實踐教學的結(jié)合可以讓學生更好地掌握本專業(yè)所要求的工程技能，使學生在處理問題時有自己獨特的見解。學?？梢詫⒀菔拘浴Ⅱ炞C理論性項目的傳統(tǒng)教學內(nèi)容進行改變，把國際CDIO工程教育理念引進來，從基礎課程實驗室、綜合型實驗室、專業(yè)學科“競賽+項目”實驗室方式三方面建設機械工程專業(yè)實驗室體系，搭建更多實驗平臺。為提升實驗教學質(zhì)量及落實培養(yǎng)綜合創(chuàng)新型人才的要求，學校要建設多層次、高質(zhì)量且具有學科交叉融合特征的實驗室體系。

四、ECUT機械工程實驗室改革方案

(一)增設基礎課程實驗室

為保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量，ECUT需要增設基礎課程實驗室。目前，本專業(yè)已經(jīng)建立了流體實驗室、傳熱實驗室、3D打印實驗室，關(guān)于自動編程控制、先進材料、先進有限元分析以及工業(yè)機器人等的實驗室還有待建設。本課題研究應新增自動化實驗室、能源系統(tǒng)實驗室、先進成型技術(shù)實驗室、機器人與智能實驗室，具體改革見表3。

表3 增設基礎課程實驗室具體方案

(二)建設綜合性實驗室

依據(jù)國家工程認證對機械工程專業(yè)的學科要求，學校應增設缺少的課程實驗室。在兩校所有實驗室對比中發(fā)現(xiàn)，ECUT存在的問題是同性質(zhì)的實驗室過于分散，還需要對分散的實驗室進行整合，其主要目的是形成統(tǒng)一、整體有序的實驗室。學校在建設實驗室的同時應強調(diào)實驗室的綜合創(chuàng)新性，在引進先進實驗設備的基礎上，對資源片塊化的實驗室進行整合。具體實驗室設置改革方案見表4。

表4 綜合性實驗室設置改革方案

綜合性實驗室的優(yōu)點是實驗室設備能夠兼容使用，在后期的管理中也更加方便，還可以加強本專業(yè)學生的工程綜合實踐能力，解決本專業(yè)課程實驗單一性的問題。綜合實驗室資源分布不再是“條塊分割”的格局，在一定程度上解決了實驗教學效率低下的問題，實現(xiàn)了各學科之間的相互融合、相互完善，實驗教學平臺的完善能夠促進建成全面開放的實驗室。

綜合性實驗室能培養(yǎng)學生的綜合能力和動手能力。在綜合性實驗室中，學生可以像AIT學子那樣，根據(jù)自己的興趣做不同的實驗。在學生的實驗過程中，教師應只給方向性指導，拋磚引玉，其余大部分實驗需要學生獨立思考完成。激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力也很重要，調(diào)動學生的積極性和主動性依賴于機械工程專業(yè)實驗的設置。[6]

(三)建設“競賽+項目”實驗室

學校目前參與的學科競賽包括全國大學生機械創(chuàng)新大賽、“慧魚”大賽、全國大學生電子設計大賽、無碳小車大賽、全國大學生挑戰(zhàn)杯、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等。因此，學?？煽紤]建設綜合創(chuàng)新開放實驗室，如“慧魚模型”實驗室、機械創(chuàng)新制作實驗室等，以“競賽+項目”式的綜合實踐方式進行改革的同時，也為學生參加競賽提供保障。在步入大二學習階段時，學生可以團隊的形式參與校級以上各類競賽和項目，把豐富的課余時間充分利用起來，發(fā)揮個人自學、探索和實踐能力。學科競賽是一種理論和實踐相結(jié)合的學習方式，學生能在參與中豐富自己的專業(yè)知識、提高分析解決問題的綜合能力。不管是最新科研成果還是機械競賽中獲獎的優(yōu)秀作品，都離不開各種理論和實踐。學術(shù)競賽對學生的綜合能力要求較高，例如“無碳小車”大賽，學生需要利用計算機輔助和PLC控制技術(shù)，對小車進行模擬仿真，最后進行理論和實驗的對比。因此，針對類似比賽可開發(fā)虛擬實驗室項目[7]，還可以搭建各種實驗平臺為競賽提供場地，最大限度上滿足學生的要求，以保證學生能順利完成競賽項目。ECUT可在建設“競賽+項目”實驗室的基礎上，把畢業(yè)設計與企業(yè)項目聯(lián)系起來，最終實現(xiàn)畢業(yè)設計產(chǎn)品的可視化。專業(yè)學科競賽作為培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、提高綜合能力和動手能力的一種高效方式，能讓學生在競賽中大膽創(chuàng)新。學校鼓勵學生積極參與相關(guān)競賽，可以使學生在知識運用和技能提升等方面得到質(zhì)的飛躍。

五、結(jié)語

本文研究了工程教育專業(yè)認證的主要內(nèi)容，具體從培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和綜合能力、學生成果和為社會輸送符合本專業(yè)行業(yè)的綜合創(chuàng)新人才幾方面來評價該院校工程專業(yè)是否達到工程教育認證標準。 滿足工程教育專業(yè)認證要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是通過建設實驗室來培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才?；诠こ探逃J證對機械工程專業(yè)實驗室的目標要求，對比分析東華理工大學(ECUT)和愛爾蘭阿斯隆理工學院(AIT)機械工程專業(yè)實驗室的差異。此外，本文從基礎課程實驗室、綜合性實驗室和“競賽+項目”實驗室三方面進行改革探索。ECUT在實驗室設備方面可以借鑒AIT，著重打造系統(tǒng)性實驗室，有利于全面培養(yǎng)學生。學校可以將片塊化、分散性實驗室進行綜合，打造綜合性實驗室，為學生提供多種選擇。在“競賽+項目”實驗室的建設方面，學生可借助該平臺完成項目和競賽來創(chuàng)造更多的競賽成果。學校應打造專業(yè)化實驗室，只有這樣才能培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的綜合型工程科技人才，更好地滿足工程教育專業(yè)認證對機械工程專業(yè)的人才培養(yǎng)要求。