殷志鋒，栗偉周，葛新鋒

(許昌學院 電氣與機械工程學院(工程訓練中心)，河南 許昌 461000)

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能技術(shù)的發(fā)展，新經(jīng)濟、新業(yè)態(tài)、新模式、新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)需要更多不同層次的工程技術(shù)人員去支撐[1-4]，同時也對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了更高要求[5-7]，技術(shù)的發(fā)展和人類需求的變化是推動工程教育不斷發(fā)展變革的重要動力.習近平總書記在國際工程科技大會上也提出“工程改變世界，創(chuàng)造未來”，預示著高等教育從“科學范式”向“工程范式”轉(zhuǎn)變[8].為主動應(yīng)對新產(chǎn)業(yè)革命需求，支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，教育部推出“新工科”計劃，發(fā)布了一批新工科研究與實踐項目，重新審視高等工程教育的內(nèi)涵、本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律[9].近年來，國內(nèi)一些高校就新時代工程技術(shù)人才的培養(yǎng)進行了有益的探索[10-14].天津大學的“天大方案”重構(gòu)工程人才的課程體系和培養(yǎng)機制，把課內(nèi)項目、課題組項目、交叉學科項目、科研項目和畢業(yè)題目整合，形成完整的體系，重點放在解決實際問題中如何學習、更新和應(yīng)用知識上[15，16].很多學校通過整合、融合相關(guān)的傳統(tǒng)學科來培養(yǎng)適應(yīng)新經(jīng)濟形態(tài)的工程技術(shù)人才.

但新經(jīng)濟形態(tài)下對工程技術(shù)人員的需求呈現(xiàn)層次化(領(lǐng)軍人才、研發(fā)人才、工程技術(shù)人才和技術(shù)工人)，無論哪一層次的工程技術(shù)人才，根據(jù)能力形成的邏輯，實踐是能力形成的基本要素，因此實踐是工程技術(shù)人才培養(yǎng)的必經(jīng)步驟.工程訓練是實踐教學的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生工程意識、實踐能力和提升工程素養(yǎng)的實踐教學基地.根據(jù)新時代對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)需求、教育發(fā)展規(guī)律和人才成長的階段特性，提出了“逐漸形成、綜合運用、螺旋提升”的工程能力培養(yǎng)方案.

1 大學生工程能力培養(yǎng)方案

地方應(yīng)用型高校大學生工程能力培養(yǎng)方案(如圖1所示)的核心理念是立足應(yīng)用、面向創(chuàng)新，通過多層次、立體化的教學內(nèi)容和訓練模式，使工程能力“逐漸形成、綜合運用、螺旋提升”.

圖1 “逐漸形成、綜合運用、螺旋提升”的工程能力培養(yǎng)方案

在實際操作過程中，大一所有學生參與工程基礎(chǔ)訓練，了解工業(yè)前沿技術(shù)，掌握身邊常見常用工業(yè)品的基本原理，會使用工業(yè)現(xiàn)場的常用工具對常用工業(yè)品進行安裝調(diào)試和維修；大二理工科學生繼續(xù)在基礎(chǔ)訓練基礎(chǔ)上進行工程技能訓練，掌握工業(yè)品制造過程中常見和常用設(shè)備的操作技能；大三工科機電信息類學生在工程技能訓練的基礎(chǔ)上繼續(xù)工程綜合訓練，工程綜合訓練以相對完整的工程項目為對象，以真實工業(yè)主題為內(nèi)容，以解決復雜工程問題為目標，通過學科競賽來驗證；大四部分能力突出機電信息類學生繼續(xù)參與工程創(chuàng)新訓練，工程創(chuàng)新訓練以真實的工程項目為對象，以解決真實的工業(yè)問題為目標，做到“真刀真槍的干”.為滿足部分學生對于工業(yè)自動化、信息化、智能化技術(shù)的興趣，提升學生對于具體技術(shù)項目的實際開發(fā)能力，面向全校所有學生開設(shè)高階工程訓練課(選修)，豐富訓練內(nèi)容，提升學習興趣.同時強調(diào)工匠精神、職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德等課程思政內(nèi)容嵌入其中，通過工程訓練工程實踐能力和創(chuàng)新意識都得到有效提升.

同時參考和對標專業(yè)認證標準，對所設(shè)置的模塊進行全周期評價、全過程考核、多維度反饋，最終達到工程能力“逐漸形成、綜合運用、螺旋提升”的效果.

1.1 以學生為中心的多元化教學方式

利用工業(yè)環(huán)境和裝備，教師輔助指導，學生主動參與，在做的過程中分析、觀察、理解之前的經(jīng)驗、理論和技能，體驗工業(yè)過程；例如在道橋?qū)I(yè)的道橋模型設(shè)計項目中，兩周時間，學生經(jīng)過設(shè)計、制造、安裝等過程，完成一座斜拉橋模型制造的全過程，對設(shè)計規(guī)范、設(shè)計質(zhì)量和安裝工藝過程全部按照設(shè)計安裝標準進行檢驗；研究型教學模式以生產(chǎn)實際需求為題目，讓學生利用工程訓練中心的設(shè)備和資源，使學生處于解決真實問題的環(huán)境中，通過對問題的描述、問題模型的建立、問題的分析和解決進行設(shè)計、體驗和反思，同時進行構(gòu)思設(shè)計、安裝調(diào)試、優(yōu)化改進，最終產(chǎn)生研究成果.

1.2 層次化的課程體系

層次化的課程體系如圖2所示.

圖2 層次化的課程體系效果體現(xiàn)

層次化的工程訓練課程體系有工程基礎(chǔ)、工程技能、工程綜合、工程創(chuàng)新4個層次，難度和復雜程度逐層推進，螺旋上升.工程基礎(chǔ)訓練包含基礎(chǔ)鉗工(文理工要求不同)、室內(nèi)配電線路接線與控制、增材制造；工程技能訓練包含普通機床操作、數(shù)控機床操作、特種加工技術(shù)、測量技術(shù)、電子工藝焊接技術(shù)；工程綜合訓練包含工業(yè)控制、電子設(shè)計焊接調(diào)試、零部件制造裝配；工程創(chuàng)新訓練包括學科競賽項目預演訓練、企業(yè)實際問題解決訓練和自主創(chuàng)新項目訓練等(工程創(chuàng)新訓練中學科競賽題目、企業(yè)項目和自主選擇的項目隨時變化，學生訓練內(nèi)容也相應(yīng)調(diào)整)，每個模塊中包含本領(lǐng)域的若干訓練項目，工程創(chuàng)新訓練可以反哺各層次的實訓教學模塊，使實訓教學形成良性閉環(huán)循環(huán)和發(fā)展，反哺過程中會針對出現(xiàn)的問題進行“反饋”式調(diào)整，體現(xiàn)了OBE的持續(xù)改進理念.在實訓時，根據(jù)工程能力提升需要和未來工作生活的可能需要，這些訓練模塊也供全校學生根據(jù)自己的興趣愛好和自身發(fā)展的需求進行選修.

1.3 立足應(yīng)用、面向創(chuàng)新的工程訓練平臺

訓練方式產(chǎn)訓結(jié)合、學科融合；項目設(shè)置立足應(yīng)用、面向創(chuàng)新；內(nèi)容開發(fā)緊跟工業(yè)技術(shù)的發(fā)展并保持開放(隨著技術(shù)的發(fā)展及時更新)；課程體系多層次推進、螺旋式上升，訓練方式集中和開放結(jié)合、選做和必做結(jié)合，實現(xiàn)以學生為中心、能力提升為導向、多學科融合、個性化培養(yǎng).

1.4 基于OBE的質(zhì)量保障體系

遵循OBE的理念，形成全周期評價、全過程考核和多角度反饋以實現(xiàn)持續(xù)改進和提高工程訓練教學評價體系(如圖3所示).

圖3 實訓評價體系

實訓效果評價體系包括訓練前、訓練中和訓練后全過程.訓練前評價對象主要包括儀器設(shè)備、實訓環(huán)境、教師情況和學生情況；訓練中評價內(nèi)容包括四個層次的教學資料、過程記錄以及教學過程中的督導評價、學生評價、同行評價，另外面向?qū)W生專門設(shè)計學習滿意度調(diào)查表，內(nèi)容涵蓋工程訓練的整體印象、涉及的理論知識和工程實踐項目的契合度、教師的指導質(zhì)量等；訓練后評價是學生實訓質(zhì)量和效果的評價主體，亦是學生成績形成的主體，主要包括學生的實訓作品評價、實訓報告(設(shè)計方案)、實操成績、學科競賽和企業(yè)評價.工程基礎(chǔ)訓練的訓練后評價包括作品評價(70%)和實訓報告評價(30%)，工程技能訓練在工程基礎(chǔ)訓練評價基礎(chǔ)上增加實操成績，工程綜合訓練在工程技能訓練評價基礎(chǔ)上增加學科競賽評價，工程創(chuàng)新訓練較工程綜合訓練增加企業(yè)評價.

2 具體實踐

根據(jù)大學生工程能力的培養(yǎng)方案，緊貼經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用，對工程訓練內(nèi)容和模式進行了整體改革和優(yōu)化，并進行了全面實施.

2.1 集中組織打基礎(chǔ)，社團組織強能力

面向全校所有專業(yè)學生開設(shè)基礎(chǔ)工程訓練課模塊，“全員參與”，保證學生具備基本工程素養(yǎng)，并針對有興趣的學生開展選修高級工程訓練內(nèi)容，如CAM與自動編程訓練，CAE仿真與工程分析訓練，機電系統(tǒng)集成訓練、輪腿式機器人機構(gòu)設(shè)計與調(diào)試訓練、智能制造認知訓練、虛擬儀器設(shè)計開發(fā)、大學生工程訓練綜合能力競賽訓練等，給學生的工程實踐能力提升奠定堅實的基礎(chǔ).

2.2 開展學科競賽，檢驗實踐能力

學科競賽已成為檢驗學生實踐能力的標準之一，根據(jù)學科競賽推動實訓課程內(nèi)容改革，參加學科競賽檢驗改革成效，并“重點突破，局部拔高”.在訓練內(nèi)容上增加競賽項目，針對競賽指定題目進行針對性訓練，提供硬件設(shè)備.同時以學生為主承辦機器人大賽、工程訓練綜合能力大賽的校級賽事.

2.3 開放實訓室和校企合作人才培養(yǎng)基地，給學生更自由廣闊的訓練空間

為使學生更方便地使用實訓設(shè)備和場地，所有實驗實訓室面向?qū)W生開放，另外還成立了以學生為主的工程實踐與創(chuàng)新實驗室、校企合作育人基地，學生的創(chuàng)意和企業(yè)的部分項目可以在這里實現(xiàn)，給學生提供施展能力的舞臺.開放實驗室、工程實踐與創(chuàng)新實驗室和校企合作育人基地學生自行維護、自主使用、自我管理.

2.4 搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，全面檢驗學生的工程能力

“創(chuàng)業(yè)教育的核心是教育，創(chuàng)新是創(chuàng)業(yè)教育的基礎(chǔ)”.隨著學生創(chuàng)新創(chuàng)意內(nèi)容、形式和產(chǎn)品的不斷豐富和積累，將創(chuàng)新性的產(chǎn)品推向市場并轉(zhuǎn)化為效益以進一步推動學生創(chuàng)新的主動性，工程訓練中心搭建平臺，學生開設(shè)了“自主建設(shè)、自行維護、自我管理、自負盈虧”的“慕凡智能科技”淘寶店鋪，一些創(chuàng)新創(chuàng)意產(chǎn)品都在線上銷售.通過運營店鋪，形成良性循環(huán)，學生的工程實踐能力、工程創(chuàng)新能力和團隊合作溝通能力都得到很大程度的提升.

3 實施成效

通過工程訓練的分層次培養(yǎng)，實現(xiàn)了不同專業(yè)、不同興趣學生的“全面提升、重點突破、局部拔高”培養(yǎng)目標，取得了一定的成效.

3.1 學生的工程實踐能力和創(chuàng)新實踐能力得到了不同程度的提升

工程訓練提升了實踐能力，激發(fā)了實踐興趣.最近三年，參加全國大學生電子設(shè)計競賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽等共獲國家級一等獎18項，二等獎17項，三等獎30項；省級一等獎40項，二等獎47項，三等獎51項.

3.2 承接不同層次項目，申報相關(guān)科研成果

項目實施過程中，學生參與申報發(fā)明專利10余項，授權(quán)4項.其中由工程創(chuàng)新層次培養(yǎng)出的學生，主導參與設(shè)計與開發(fā)的智能門鎖項目、光立方開發(fā)板項目等，目前已成功應(yīng)用于實訓教學，是實現(xiàn)高層次創(chuàng)新實訓反哺基礎(chǔ)實訓教學的典型案例.

4 結(jié)語

面向社會需求培養(yǎng)具有工程實踐和工程創(chuàng)新能力的人才是高等學校的任務(wù)，工程訓練中心根據(jù)學生的需求，搭建了工程立體化的訓練平臺，建立了包含工程基礎(chǔ)訓練、工程技能訓練、工程綜合訓練和工程創(chuàng)新訓練在內(nèi)的多層次工程訓練教學體系，形成了“逐漸形成、綜合運用、螺旋提升”的能力培養(yǎng)方案.通過社團組織、競賽引導、開放實驗室和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，學生的綜合能力和綜合素質(zhì)都有很大程度的提升.