面向卓越工程師培養構建校內工程實踐教育平臺

張弘鈞 曹 揚

(南京理工大學湯山科研試驗中心，江蘇南京 210094)

“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱卓越計劃)，是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010－2020年)》的重大改革項目，旨在培養未來優秀的工程師后備人才［1］。該計劃著力解決當前高等工程教育中“工程性”和“創新性”不足的問題，強化培養學生的工程能力和創新能力。卓越計劃創立了高校與行業企業聯合培養人才的新機制。一直強調參與高校還要重視校內實踐教學基地的建設，加強校內實踐教學條件和設施的投入與建設，使校內實踐教育平臺與企業工程實踐教育中心二者相輔相成、相得益彰。從思想認識、功能定位、機構設置、服務面向、學科交叉、隊伍建設、硬件建設、運行管理和管理制度等方面全方位入手，使校內實踐教育平臺形成與校外資源互補、優勢并存的統一體［2］。

在卓越計劃實施過程中，工程實踐教育存在的問題，如:工程教育按照培養科學家模式實施;工程實踐教育仍未擺脫專業教育控制;工科學生工程經歷嚴重缺失;校內實踐教學時間嚴重不足;學校一線工程實踐指導教師長期脫離生產實踐，重驗證輕創新;等等，成為制約工程實踐教育發展的內在阻力［3］。如何建設好校內工程實踐教育平臺，已經成為開展卓越計劃工程實踐教育的重要內容。本文針對卓越工程師的培養，探討以南京理工大學湯山科研試驗中心為基礎，構建校內工程實踐教育平臺，促進學生創新思維的培養和實踐能力的鍛煉，實現優秀工程技術人才的培養目標。

一、工程實踐教育的本質

工程教育是以工程科學為主要學科基礎、以培養工程人才(如工程師)為目標的教育教學活動，它以應用和實踐為主，強調實學、集成和創新的原則，其人才培養的方向是綜合性、實踐性和創造性，涉及全日制工程教育和繼續教育［4］。工程教育的培養目標是工程師而不是科學家。當前國際工程教育有兩大互認體系:一是由美國工程與技術認證委員會(ABET)制定的《華盛頓協議》;二是由歐洲大陸工程教育體系組成的“博洛尼亞進程”。我國工程教育認證強調“國際實質等效”，這是我國加入工程本科學位國際互認的需要，也是我國高等工程教育國際化的重要舉措。以美國工程教育專業認證現行認證標準EC2000來看，工程專業必須證實其畢業生具有以下11種能力:數學、自然科學和工程學知識的應用能力;設計和實驗以及分析和解釋數據的能力;根據需要設計系統、部件或過程的能力;在多學科團隊中發揮作用的能力;識別、系統闡述以及解決工程問題的能力;對職業道德和倫理責任的認知;有效的交流能力;寬厚的教育基礎，能夠認識到工程對于經濟、環境、社會乃至世界的影響;對終身學習的正確認識和學習能力;有關當代問題的知識;在工程實踐中運用各種技術、技能和現代工程工具的能力［5］。從工程教育專業認證標準可以看出，現代工程教育實質是理工結合、工程與藝術交融的現代工程師的教育。

工程實踐是工程教育的重要環節，是工程教育人才培養的根本要求，是高等工程教育的題中應有之義。通常指工科類專業的學生在現場的實習，把自己所學專業知識用于實踐，以此來鞏固提高自己的專業知識和實踐動手能力，力求通過實踐來解決工程問題［6］。工程實踐與現代工程訓練有明顯區別。我國高校中的現代工程訓練，大多源自于高校內部金工實習，雖然不斷拓寬訓練的對象和內涵，擴展到工程領域，包括系統、管理和信息等方面，注重工程意識的培養，但總體仍局限于制造領域，而且絕大多數采用車、銑、刨、磨、鉗等傳統設備，難以滿足現代工程教育的需要。因此，必須強化工程實踐教育，以適應具有綜合工程素質和創造性人才的培養。

二、校內工程實踐教育平臺建設的思路

為了適應卓越工程師的培養，注重理論知識與工程實踐相結合，促進校內學習與企業學習的鏈接和互補，應從功能定位、構建基礎、特色優勢、運行模式、安全保障等方面審視校內工程教育實踐平臺的建設思路［7］。既可解決“卓越計劃”大規模學生創新實踐問題，也可以搭建起高質量工程技術人才培養的平臺。

(一)功能定位

校內工程實踐教育平臺的功能應定位于對卓越工程師的培養起重要支撐作用，以彌補本校在實踐教育和職業訓練方面的不足，主要承擔專業實踐內容和部分企業實踐內容，以專業實踐模塊為主，兼顧綜合實踐模塊內容，對提高學生在企業的學習效率十分重要。通過校內工程實踐教育平臺的鍛煉，全面地培養學生的綜合素質、工程創新創業能力、工程崗位適應能力和以團隊合作為主的社會能力，彌補企業實踐的不足。

(二)構建基礎

當前，國內高校在工程人才培養條件上的不足主要表現在兩個方面:一是實踐教學條件不能滿足工程人才培養的需要;二是工科教師隊伍普遍缺乏工程實踐經歷，不足以勝任工程人才培養的需要［8］。而南京理工大學湯山科研試驗中心卻擁有合適的條件滿足武器類相關專業實踐教育的要求。

湯山科研試驗中心是國內常規武器領域實驗條件齊全、規模較大的國防科研試驗基地，也是實驗教學、高層次人才培養的重要基地。已建成1條多功能靶道，4條先進靶道，水下發射、爆炸井、火箭推力試驗臺等重大設施;建成壓藥、裝藥工房，火工品工房，保溫工房，機加、裝配工房及智能彈藥綜合研究樓等各類建筑，面積約23000平方米;目前各種儀器設備共計1500余臺套，總值達到1．5億元，其中80多套大型設備性能達到國內領先或世界先進水平。同時，通過低成本、針對性、補充性地購置一些輔助性設備、耗材，可以有效地彌補高端設備的不足，以適應實踐教學的需要。這些儀器設備和設施可有效支撐發射、彈道測試、壓藥、鑄藥、裝藥、爆破等武器類專業大規模學生實踐教育的需求。

中心教學隊伍由總工程師掛帥，借助帶頭人的豐富實踐經歷和教學經驗，打造了一支結構合理、勇于創新、理論與實踐經驗豐富的教學隊伍。

(三)特色優勢

湯山科研試驗中心，作為學校實施“卓越計劃”構建的校內工程實踐教育平臺，有自身特色和優勢。

1.平臺的綜合性。湯山科研試驗中心建設內容涵蓋槍炮彈箭、火炸藥、火工品、高端測試、彈道、先進發射、電磁電熱發射等領域。通過平臺建設，可以打破原有專業實踐教學人為設置的界限，實現武器類相關專業在同一平臺進行實踐教學的綜合共享模式。這是解決大規模工程教育創新實踐環節的重要途徑，有助于破除原專業教育體系和專業教育控制的影響，實現跨學科發展。

2.平臺的先進性。通過平臺建設，利用平臺內各種先進儀器和設施進行工程實踐教育，解決了學生去企業難以自己動手的尷尬情況，學生可以較早接觸到日常很少接觸到的高端儀器設備，畢業后能夠很快適應相應領域內研究所或企業的工作。同時，在完成各項實踐教學任務過程中，學生深入到科研試驗一線，了解科技前沿，這又實現了本科實驗和高端軍工實驗相聯系的通道，在大學生實踐能力、創新意識和研究潛能的培養中發揮重要作用。

(四)運行模式

校內工程實踐教育平臺是基于中心資源的優化整合，為實現卓越工程師的培養目標而構建。因此，必須理順平臺內部管理體制，形成一個有利于大學生工程素質提高、良性互動的運行模式，從而促進平臺的高效運行。

(五)安全保障

校內工程實踐教育平臺建設以國內常規兵器領域學科專業為主，而這些學科專業工程實踐大都具有一定的危險性，稍有疏忽可能造成人員傷亡，后果不堪設想。因此，需要采取多種有效措施，保障平臺運行安全。安全教育和培訓是工程實踐的重要環節，提高師生安全意識，也是共享平臺運行的重要保障。培訓學生了解實踐過程的危險，掌握應急事故處理方法。對任課教師要定期進行安全培訓和演練。在實踐過程中，盡量采用惰性模擬物替代危險品，以消除安全隱患，同時可以實現教學要求。

三、構建校內工程實踐教育平臺的實踐探索

以造就未來優秀的工程師為目標，南京理工大學集聚了校內高精尖科研資源，構建了獨具特色的校內工程實踐教育平臺，打造與企業相同的工程教育環境，在基于軍工試驗項目的體驗式教學改革和課程綜合化改革等方面進行了積極實踐，已成為實施卓越計劃培養高質量后備技術人才的有力支撐。

(一)構建與企業相同的工程教育環境

為滿足卓越工程師培養要求，實現培養大學生優秀工程素質的目的，必須給大學生提供與企業相同的工程教育環境。這里企業主要指研究所和從事科研生產、試驗、研究等專業活動并具有獨立法人資格的組織［9］。學生在這樣的環境下才能真正進行實踐，體驗與企業一樣的工作流程和管理內容，達到培養學生的目的。

工程教育若能被置于工程實踐環境中進行，將會更加有效。因此，校內工程實踐教育平臺日常運行，按照企業實踐要求管理。通過一系列實際工程教育環境的體驗，使學生在實踐中感受到解決問題的過程，體驗服務理念、安全意識、團隊協作、人際溝通等，在良好的工程環境中得以鍛煉和培養。實踐表明，良好的實踐環境能大幅度地提升實踐課程的教學質量。

(二)依托平臺開展課程改革

課程是工程實踐教育活動的核心，是實現教育目標的系統性計劃。中心開展課程和教學內容改革，開設“軍工專業實踐教學”，含有火炮彈丸高速攝像測速等16項可選擇的單項實驗;開設“兵器試驗工程概論”，含有綜合設計的可選擇的7項大型試驗內容，如槍械、火炮分解及射擊精度測量綜合實驗;壓藥、裝藥模擬試驗;火炮彈丸發射技術及膛壓、膛口噪聲測量綜合實驗等。教學內容涉及內彈道、外彈道和終點毀傷等，實驗手段上采用了光、電、聲、壓等多種信號測試方式，基本上涵蓋了常規武器裝備研制的主要測試過程。通過課程改革，學生普遍反映“既提高了我們的實際動手能力，又提高了創新思維能力”。這些課程的設計，減少了總課程門數，增加綜合課程的比例;在學生選課過程中不受學科專業體系限制;吸收了現代工程測試技術發展成果，在真實的工程實踐環境中鍛煉，確保學生實踐能力和創新能力的培養。

(三)創新開展基于軍工試驗項目的體驗式教學改革

基于項目的體驗式教學是以工程項目從研發到運行的整個周期為教學載體，讓學生在主動實踐、完成任務的過程中掌握相關知識的學習方式，它是近年來國際推崇的CDIO工程教育模式的集中體現［10］。

結合中心承擔大量國防“973”、“863”等軍工試驗項目的特點，平臺以中心及其他教師承擔的在中心進行試驗的項目為基礎，確定適合教學的實踐項目，使相關專業學生參與試驗項目實施的整個過程，開展體驗式教學。

在開展軍工試驗項目體驗式教學過程中，同時進行軍工試驗項目工程管理的實踐教學活動。使學生熟悉中心實施軍工試驗項目管理的整個過程，了解危險試驗管理的內容，提升學生工程管理的知識和能力，促進學生綜合素質的提升。

(四)建設高素質雙師型教師隊伍

校內工程實踐教育平臺需要一支既有理論水平又有工程實踐經驗的雙師型教師隊伍。這是實現卓越工程師培養目標的保證。這支教學隊伍由總工程師掛帥，由中心技術保障部的主要成員構成，涵蓋了火炮、輕武器、引信、材料、光學等專業。他們有著在企業研發部門，或研究所，或工廠工作的豐富經驗，通過為軍工科研項目測試提供技術服務保障，強化理論研究水平;通過進行火炮發射與測試等武器類綜合實驗的實踐，形成自身的技術特色，積累了豐富的工程實踐經驗;通過培訓均具有輻射操作、危險品作業等特種設備操作資格;形成了一支基礎扎實、理論與實踐經驗豐富、勇于創新的師資隊伍，成為高素質工程技術人才培養的保證。

四、結語

綜上所述，為了提高大學生工程實踐能力和創新能力，培養高素質的“卓越工程師后備人才”，高校只有發揮自身獨特的實踐資源優勢，構建獨具特色的校內工程實踐教育平臺，才能適應我國大規模學生創新實踐的需要，培養大批適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。

［1］教育部.關于實施“卓越工程師教育培養計劃”的若干意見［Z］.教高［2011］1號.

［2］林 健．構建工程實踐教育體系培養造就卓越工程師［J］．中國高等教育，2012(Z2)．

［3］［6］孫康寧，傅水根，梁延德，王仁卿．淺論工程實踐教育中的問題、對策及通識教育屬性［J］．中國大學教學，2011(9)．

［4］鄒曉東，等.科學與工程教育創新——戰略、模式與對策［M］.北京:科學出版社，2009:44.

［5］張文雪，等．高等工程教育專業認證標準的研究與建議［J］．高等工程教育研究，2006(5)．

［7］王浩程．面向卓越工程師培養構建現代工程實訓平臺［J］．中國大學教學，2011(6):56－58．

［8］［9］林 健．校企全程合作培養卓越工程師［J］．高等工程教育研究，2012(3)．

［10］查建中．論“做中學”戰略下的 CDIO模式［J］．高等工程教育研究，2008(3)．