融合創新創業能力培養的系列化工程項目教學改革

丁文政,郁漢琪,陳 巍,殷埝生

(南京工程學院 工業中心/創新學院,江蘇 南京 211167)

1 培養創新創業人才是現代工程教育發展的新趨勢

教育部發布的“關于做好2016年全國高校畢業就業創業工作的通知”中明確指出,高校要把創新創業教育作為推進高等教育綜合改革的重要抓手,將創新創業教育貫穿于人才培養全過程,改進教學方法,著力培養學生創新意識和創業能力[1]。而在當前高等工程教育中,以麻省理工學院為代表提出的“回歸工程實踐”的教學理念得到了普遍認同[2-3]。但在知識經濟的大背景下,現代工程的科技含量越來越高,因此回歸工程實踐不是簡單地回歸技術、回歸生產,而應該是建立在以創新為基礎上的多學科知識集成的工程再造[4-5]。同時面對這兩大教育改革需求,再加上應用型人才培養自身的特殊性,使得應用型創新創業工程人才的培養成為一個比較復雜的課題。

在工程創新創業教育模式上,最典型的是斯坦福大學的產學研一體化,以實際工程項目的開發引導學生的創新創業,從而開創了硅谷現象[6-7]。另外德國工程師協會也對德國工程教育提出了新的變革,要求工程教育“從新產品、新工藝的開發轉移到軟、硬件綜合系統的設計、實施、集成以及創新和應用上來”,從而使德國高等工程教育從培養具有嚴格技術的“工匠”發展到培養具有大工程觀的現代工程師[7]。

在知識經濟時代,現代工程不再單純依賴經驗積累,不再單純只是技術的集合,更多地集成了技術、科學、商業和美學的多重特征[8],需要多學科知識的綜合創新應用,從而對工程人才培養提出了更高的要求。因此如何在有限的本科教育時間內,使學生既在工程領域內具有堅實的基礎,能夠開發新的技術,又能夠溝通社會和技術問題,創造出富有吸引力的產品。培養這種既具有嚴格的工程技術,又能通過工程創新進行創業的工程人才成為國內外高等工程教育發展的必然趨勢。我校充分利用前期校企共建的合作成果,通過連續幾年的工程項目教學改革,在這方面進行了有益的探索。

2 重構適應工程創新創業人才培養的課程體系

培養基于工程科技知識的應用型創新創業人才是一項系統工程,必須建立起完整、有特色的課程體系。依據對工程創新人才定義[9],以及對解決復雜工程問題能力的要求[10-11],非技術類的創新創業課程用于彌補創新創業過程中的知識盲點；數學和自然科學課程是現代工程的內在品質保證；而以工程技術為核心的多學科工程知識一體化課程則是嚴格工程能力的基石。據此重構出適應工程創新創業人才培養的課程體系如圖1所示,該課程體系的特點如表1所示。

圖1 工程創新創業人才培養課程體系

表1 課程體系的特點

在嚴格工程教育中,我校加大了工程項目教學的比例,使得整個教學方案中的實踐教學比例達到50%左右,突出應用型人才培養的特點。工程項目力求集成不同領域的知識來解決一個實際的問題,盡管這些工程項目訓練占用了一些理論課程的學習時間,但通過工程項目教學的實施,除了能把學生的工程理論知識應用到實踐中來,在項目的完成過程中,學生的很多其他遷移能力也都得到了鍛煉,包括時間管理、項目管理、人際間的溝通和自主性等。

3 基于大工程鏈的4-2-1工程項目體系構建

長期以來,人們普遍認為工程領域就是工業生產的技術活動,而實際上現代工程已從狹義的工程技術拓展到社會、生態和商業領域,形成了圖2所示的大工程鏈[12]。工程鏈有層級之分,層級不同對應工程能力要求不同。工程能力只能從工程實踐中培養,因此結合我校的機械和電氣專業特色,構建基于大工程鏈的4-2-1專業工程項目體系。其中“4”是4個時間為1～2周的工程訓練項目；“2”是2個時間為一個月的工程訓練項目；“1”是1個時間為3個月的專業綜合工程訓練項目,這個項目要求學生能夠考慮到產品的成本和銷售等環節。前面短時間工程訓練項目的成果是后面長時間工程訓練項目的基礎,從而實現工程能力的遞進。圖3和圖4為我校在前期“卓越計劃”執行過程中實施的工程項目體系。

圖2 現代工程大工程鏈

圖3 機械類工程項目體系

4 符合工程項目要求的校內外實踐教學平臺建設

當前的社會環境下,企業不可能承擔起全部的工程實踐教育功能。依據工程項目在大工程鏈中的不同定位,分別發揮校內實踐教學平臺在訓練內容的豐富性和校外實踐教學平臺在工業流程的規范性方面的比較優勢,建設不同層次的校內外實踐教學平臺。表2是我校建設的國家級大學生校外實踐教育平臺,主要對學生進行工業標準和工業流程的訓練和教學。另外得益于我校長期以來校企共建取得的合作成果,包括西門子、博世力士樂、三菱、海德漢、不二越、臺達和國家電網等國內外知名企業的共建實驗室30多個,在此基礎上建設大量高水平校內工程訓練平臺,主要對學生進行開發、設計和制造方面的訓練和教學。圖5是我校以企業規范和評價標準為依據,建設的先進制造校內工程訓練平臺。另外依托我校的國家級眾創空間和創新學院進行市場和營銷的訓練。

圖4 自動化類工程項目體系

表2 南京工程學院國家級大學生校外實踐教育平臺

圖5 校內制造技術工程訓練平臺

5 對應工程訓練項目化教學的教學管理制度創新

項目化教學的組織是保證工程訓練質量的關鍵。現代工程內涵表現為系統化、智能化,需要多學科技術知識作為基礎；外延表現為管理和服務品質的提升,需要大量非技術知識進行支撐。因此項目教學的指導需要校內外教師組成團隊才能順利進行。學生參與項目,也需要組成團隊分工協作共同完成。指導團隊和學習團隊按項目組建,參與人員可以在不同項目之間進行流動,以保證“雙向選擇”“雙向流動”得以實現。為此,對于工程項目的選擇,我校建立教師學生雙向選擇、實踐平臺校內校外雙向流動的過程管理機制,如圖6所示。

圖6 雙向選擇雙向流動管理機制

6 結語

自2011年啟動系列化工程訓練項目教學改革實踐以來,在學生的創新創業能力培養方面取得了一定的成效。大批學生積極主動參加各類學科創新競賽,包括國際水下機器人大賽、全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生智能互聯創新大賽和全國大學生自動化系統應用大賽等。累計取得省級以上獎項437項,其中包括全國電子設計競賽國家一等獎1項、全國大學生數學建模競賽本科組一等獎1項,全國大學生周培源力學競賽二等獎1次,連續3年獲得國際水下機器人競賽亞太區亞軍,RoboCup中國機器人大賽獲獎連年領先同類高校。學生參加國家級、省級和校級大學生創新創業訓練項目達到9 000多人次,完成項目1 622項,發表論文680篇,申請專利181項。學生成立創業團隊62個,正式注冊成立公司47家,其中1家被評為“江蘇省青年大學生優秀項目”,4家被評為“南京市青年大學生優秀項目”,涌現了一批青年工程創業典范,他們的事跡曾在包括中央電視臺在內的多家媒體進行了報道。

References)

[1] 教育部.教育部關于做好2016屆全國普通高等學校畢業生就業創業工作的通知[EB/OL].(2016-12-05).http://www.ncss.org.cn/tbch/zhbysjycygz/

[2] Moye J J,Dugger W E,Starkweather K N.The Status of Technology and Engineering Education in the UAS[J].Technology and Engineering Teacher,2012(5):25-32.

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[5] 徐雷,胡波,馮輝，等.關于綜合性高校開展新型工程教育的思考[J].高等工程教育研究,2017(2):6-12.

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[7] 張小剛,趙潔.從高校創業教育到創業實踐的探析：以斯坦福大學創業教育為例[J].中南林業科技大學學報(社會科學版),2013(3):41-46.

[7] Loose H.Mechatronics Engineering Programs at German Universities of Applied Sciences[J].Mechatronic Systems and Materials,2010(165):419-424.

[8] 周愛東,李磊,周政，等.面向創新型大工程觀人才培養的多元化化工實踐平臺的構建[J].實驗技術與管理,2014,31(4):25-27.

[9] 曾開富,王孫禺.“工程創新人才”培養模式的大膽探索：美國歐林工學院的廣義工程教育[J].高等工程教育研究,2011(5):20-31.

[10] 李培根.工程教育需要大工程觀[J].高等工程教育研究,2011(3):1-4.

[11] 楊毅剛,孟斌,王偉楠.如何破解工程教育中有關“復雜工程問題”的難點[J].高等工程教育研究,2017(2):72-78.

[12] 鄭萍,黃秀成.現代大工程和工程鏈下的實習體系研究[J].高等教育研究,2003,19(4):94-95.