工程教育背景下高校實驗與實訓系統保障條件建設

王啟立，　周長春，　吳祝武，　蔣榮立，　李小川

(中國礦業大學 a.化工學院;b.煤炭潔凈加工與高效轉化國家實驗教學示范中心;c.教務部,江蘇 徐州 221116)

0　引　言

我國是工程裝備和工程技術大國，在經濟全球化浪潮中迅速走向世界，培養符合國際化要求的工程技術人才成為我國高等教育的重要目標，也是我國中長期教育發展綱要的重要任務之一。教育全球化也極大地促進了工程教育的國際化，培養具有國際視野、獲得國際互認的的高素質工程技術人才是當前工程教育的核心任務[1-2]。尤其是在2016年我國正式成為《華盛頓協議》會員國以來，國內掀起了一股開展工程教育認證的熱潮，眾多高校積極籌備、申請工程教育認證，工程教育認證標準成為了當前我國高等院校本科人才培養體系的指導標準，在培養方案、實驗和實訓保障條件建設等方面，都以工程教育認證標準為指導進行修訂和調整[3-4]。

與德國、美國等工程教育發達國家相比，我國工程教育規模已經達到世界前列,但實驗與實訓體系相對落后，主要體現在[5-7]:①實驗設備技術水平一般，驗證型設備多，創新型和研究型實驗設備較少；②實驗臺套數有限，不能滿足眾多學生的實驗需求；③實驗保障條件差，安全問題突出，保障體系不規范；④實訓平臺和基地水平不高，高水平實踐教學基地不多，與企業合作不夠深入，實訓基地發揮作用不夠；⑤專業教師工程背景弱，企業實踐經歷短，有的教師甚至沒有企業實踐經歷，無法指導學生實踐。

我國工程教育有自身的特殊國情，在校人數多，學校無法像發達國家那樣提供足夠的實驗與實訓平臺。我國工業基礎參差不齊，在激烈的市場競爭環境下，大多數企業仍處于解決自身生存與發展問題的階段，存在與高校合作偏少，或者合作層次不高的現象，無法提供類似于國外那樣的規模和質量的實訓平臺和崗位[5-6]。在工程教育認證日益普及的背景下，越來越多的高校已充分認識到實驗與實訓教育對培養優秀工程技術人員的重要性，開始按照工程教育認證標準建設自己的實驗與實訓體系。通過持續建設，取得了一些階段性成果[8-11]。我校充分借鑒國內外高校的建設經驗，以教務部為牽頭單位，以過程裝備與控制工程專業、機械工程專業等工科專業籌備工程教育認證為出發點，以建設省級、國家級實驗教學示范中心和高水平實踐教育基地為契機，調整思路，優化校內相關單位實驗、教學、實訓資源，加強校企深層次實訓基地建設，開展工程教育背景下高校實驗與實訓條件保障體系建設的探索與實踐，為特色高校工程教育的實驗與實訓條件保障環節提供一些參考和借鑒。

1　工程教育認證標準對實驗和實訓條件的要求

工程教育認證標準對實驗和實訓條件保障的總體要求是：實驗室及設備在數量和功能上滿足教學要求，有良好的管理、維護和更新機制，使得學生能方便使用；與企業共建實習和實訓基地，在教學過程中為學生提供參與工程實踐的平臺[12]。

通過對工程教育認證標準關于實驗與實訓條件標準分析，結合籌備認證過程中發現的一些問題，考慮國內高校的普遍情況，大致可以分解為:①有充足的實驗和實訓場所以及臺套數，保障教學活動開展。需要注意的是，實驗場所和設備臺套數保障并非單指認證專業的實驗室，而是只涉及工程教育人才培養的所有實驗室，包括基礎學科實驗室，比如大學化學類、電工電子類、計算機、物理及力學實驗室。我國高校在經過持續擴招后，學生規模大，但很多高校的實驗場地、臺套數不能滿足擴招后的需求，需要補充。②實驗設備有良好的更新機制，以滿足科技知識、教學內容持續更新對實驗設備的持續更新要求。有的實驗設備為30年前制造，極為陳舊，或在工業實踐中早已淘汰，完全無法滿足新時期新知識的實驗要求。③實驗室有完善的管理、維護、開放機制，確保實驗設備完好，確保學生能方便的開展實驗。④實驗和實訓體系經費保障機制，有足夠的經費投入，確保維護、更新、日常運行等開支。⑤實驗及實訓過程有全面的安全保障機制，確保實驗及實訓過程的人員安全、設備安全、環境安全。隨著實驗室規模擴大，設備復雜程度增加，實驗和實訓環節的安全保障的重要性日益凸顯。近年來，我國高校實驗室安全事故多發，造成了不同程度的人員、財產損失，同時造成了比較顯著的社會負面影響。⑥企業實習和實訓基地要為學生參與工程實踐訓練提供符合要求的高水平平臺。調研發現，一些實踐實訓基地實訓場所、實訓設備、現場指導教師等方面存在諸多問題，實習實訓環節縮水，質量不高，需要花大力氣建設。

我校過程控制工程專業基于本專業人才培養方案，結合工程教育認證要求，在學校教務部門等相關單位的支持下，優化整合校內實驗教學資源，與企業共建高水平實訓基地。以“中心+基地”的模式建設實驗和實訓保障體系，加強學生工程教育背景培養，鍛煉學生實踐創新能力，目的是培養符合市場需求的具有過程控制工程學科背景的創新型人才，為國內同類高校的工程教育實踐能力培養發揮示范和輻射作用。

2　加強實驗教學條件保障建設

2.1　基礎實驗教學條件保障建設

工科類基礎實驗教學主要包括計算機類、大學化學類、電工電子類、物理及力學類實驗。基礎類實驗教學主要分布在計算機學院、物理學院、電氣學院、化工學院等單位，為全校基礎實驗教學提供條件職稱和保障，由學校教務部和實驗教學示范中心統籌管理。基礎實驗教學體系建設主要體現在以下幾個方面。

(1) 擴大實驗場所面積，增加實驗設備臺套數。尤其在新校區投入使用后，試驗場所與實驗設備建設雙管齊下，學校持續投入建設資金，合理規劃實驗室，為本科實驗教學提供充足場地保障，通過各類建設資金增加實驗設備臺套數，改善硬件條件。目前，承擔大學物理及工程力學類基礎實驗教學任務的物理教學實驗中心總面積約8 000 m2，各類設備臺件數1 776臺(套)，其中大學物理實驗室面積約1 800 m2，各類儀器設備300余臺(套)，工程力學實驗室面積500 m2，實驗儀器設備200余臺(套)。電工電子實驗教學中心擁有實驗用房面積8 200 m2。其中電工學實驗室約1 000 m2，可容納300名學生同時實驗。計算機實驗中心實驗用房約7 900 m2，設備總價值2 000多萬元，現有各類計算機及相關設備2 900余臺(套)。承擔大學化學類實驗教學任務的“煤炭潔凈加工與高效轉化”教學示范中心有實驗面積4 700 m2，可容納400人同時實驗，實驗條件和保障能力獲得質的提升。

(2) 整合實驗教學資源，建設開放式、數字化實驗中心。在實驗中心建立之前，大多以課程為中心建設實驗室，實驗室名稱眾多，各自為政，部分功能重復，管理分散。要提升實驗室對教學的支撐作用，建設高水平、有特色的實驗教學體系，就必須對實驗教學資源進行優化整合，形成有影響的實驗教學品牌。以“煤炭潔凈加工與高效轉化”教學示范中心為例，該實驗中心涵蓋礦物加工、化學、化工3個專業，在“十二五”建設期間，提出了以切實提高實驗教學質量為目標，以促進學生能力發展為宗旨，構建了“基礎課程、特色創新實驗、工程實踐”立體化的實踐教學體系，投入教育部示范中心、修購專項及學校配套等支持資金1 200萬元，通過資源整合，實現統籌管理，創造品牌特色，于2012年申報獲批國家級教學示范中心建設，并在2016年通過驗收。中心建立了網站，學生可在網上預習實驗，下載相關實驗指導書，觀看實驗視頻；學生也可在網上預約實驗，實現了24 h開放，真正做到數字化實驗教學中心的開放式管理。

2.2　強化專業實驗教學條件保障建設

專業實驗中心承擔專業基礎課程及專業課程實驗教學任務，同時也為學生實踐創新訓練提供平臺。過程裝備與控制工程專業實驗中心經過10多年的建設，尤其是近5年來按照工程教育認證要求進行持續改進，建設形成課堂內外相結合的實驗教學平臺。

(1) 建設“3個層次、6個功能區”平臺協調運行機制。專業實驗中心將所有實驗劃分為“基礎型、綜合設計型和研究創新型”3個層次，目的是既能按照專業標準，培養學生的基礎理論和基本技能，又能按體現過控專業“煤炭潔凈加工與高效轉化”行業特色和工程教育認證需要，訓練學生的專業知識和技能。同時按照循序漸進原則，遵循由專業基礎到特色需求的提升過程，將專業實驗中心的實驗資源按照功能不同劃分為“過程裝備、過程控制、煤炭分選加工、煤化工、綜合設計、科研訓練”六個功能區。每個功能區特色鮮明，培養和訓練學生的基本技能、專業實踐能力和解決復雜工程技術問題的創新能力[13]。

(2) 建立科研項目與實驗教學有機結合的實踐平臺。化工學院現有1個國家級工程中心、3個省部級(協會)工程技術中心，承擔了近百項各類縱向基金或校企合作橫向項目，擁有一大批有特色的科研成果。從這些科研成果中選擇部分彰顯特色、可操作性強、易轉化、難度適中的成果，轉化為綜合型、研究型實驗和實踐教學資源，作為教學案例或教學平臺，貫穿教學過程中，引導、培養學生對工程實踐的興趣。此外，也可將這些科研成果在生產實踐中的應用作為課外實踐創新訓練題目，啟迪學生綜合應用所學知識，去發現、分析、解決科研或生產實踐中的復雜工程技術問題。例如李小川老師以自己的科研項目“自激式除塵器”為核心內容，指導學生申報獲批一項國家級大學實踐創新項目，學生的研究成果“自激式除塵器氣液耦合及捕集體形態研究”獲得“第六屆全國大學生過程裝備實踐與創新大賽”特等獎，以學生為主要成員申請了2項發明專利和1項實用新型專利，成功將科研項目轉化為實踐教學資源，培養了學生的實踐創新能力。

(3) 加大經費投入，持續改進專業實驗條件。2012年以來，專業兩次通過教育部的改善基本辦學條件(修購專項)計劃，投入資金600余萬元，直接用于實驗設備臺套數增加和老舊設備更新，同時在學校和學院其他專項資金支持下，完成了實驗室輔助條件改造升級。目前，專業擁有實驗面積800 m2，實驗設備300余臺(套)，就目前60人/年級的學生規模而言，專業實驗中心完全滿足學生實驗教學要求。

2.3　重視實驗室安全保障條件建設

實驗室安全是高校安全工作中的關鍵環節，雖然各高校都十分重視實驗室的安全工作，但近幾年發生的多起高校實驗室安全事故表明，高校的實驗室安全工作仍然不到位，在制度、管理、執行等方面存在漏洞[14-16]。因此，基于我國高等教育現狀和工程教育認證要求，必須要將實驗室安全保障條件建設加以重視。

2014年以來，學校在實驗室安全保障條件建設方面投入大量人、財、物力，主要進行了以下工作:①從制度上查缺補漏，建立健全實驗室安全管理制度，明確責任，落實責任主體。明確以學院為主的各二級單位黨政一把手為第一責任人，建立了“分管校領導—分管院領導—系主任(所長)—實驗室主任—實驗教師”的逐級責任制度。完善實驗室開放制度、物品管理制度。②建立完善的視頻監控系統和門禁系統。所有實驗室做到刷卡進入，出入記錄直接在后臺電腦記錄；每個實驗室安裝4臺攝像機，確保全天候、全方位、無死角的視頻監控。③更新實驗室煙霧報警、滅火器等消防設施，在有易燃、易爆、危化風險的實驗室安裝了應急用的洗、淋、噴裝置，確保在危險狀態下能最大程度保護人員安全。④在化學、化工類等有影響環境的氣體釋放及顆粒物排放的實驗室，安裝了大功率強力通風系統。經實測，通風系統效果很好，抽氣能力明顯強于家用抽油煙機。⑤涉及危、化、毒的藥、液、氣等實驗用品，由學校授權的實驗中心統一采購、存放、管理，從實驗物品領用到回收的全過程做到有臺賬記錄、有責任人簽字，廢液用專門裝置回收存放，由學校委托的專業公司處理。⑥實行多層次的定期檢查與不定期巡查制度。在保衛處、設備處、學院3個層面建立了3個檢查小組，按照“節假日必查、平時抽查”的原則，由3個檢查小組分別獨立、交叉執行，每次檢查形成紀要，對不合格問題按照相關制度進行處理。通過全方位的強化建設，我校的實驗室安全保障條件得到顯著提升。

3　落實實訓教學條件保障建設

實踐訓練與實驗教學都是工程教育的必要環節，是理論教學的有益補充。實訓教學體系建設主要包括兩個方面，校內工程訓練中心建設和校外實踐教學基地建設。

過程裝備與控制工程專業是涉及機械、動力、煤加工轉化過程、化學工程與技術等多學科交叉的綜合型專業，校內工程訓練中心主要有：金工實習中心、江蘇省能源與動力工程綜合訓練中心、煤科學與煤加工大學生實驗及創新實踐中心、化學工程綜合訓練中心。上述中心為過程裝備與控制工程專業學生提供在過程機械、過程控制、動力工程、煤炭加工與轉化過程、化工過程生產等領域的工程訓練平臺和大學生課外實踐創新訓練平臺，為培養學生的工程背景和基本工程技能發揮了突出作用。

校外實踐教育是工程訓練的重要環節，為學生提供了完全生產實踐環節的平臺。通過深層次的校企合作，將實習基地升級為工程實踐訓練基地，在培養學生實踐能力、促進企業引進優秀人才、推動產學研相結合等方面發揮重要作用[13]。①建立實踐教學指導委員會領導下的校外工程實訓基地管理機構，確保實訓基地有序且有效的開展工作。 管理機構設負責人2名，校企雙方各1名，全面負責基地運行。②以工程實訓基地為載體，加強人才交流，建立高素質的指導教師隊伍。一方面，聘用企業具有高級職稱的技術人才為學校兼職教師，通過講座、授課、直接指導的方式，為學生提供工程技能訓練和課外實踐創新訓練指導。另一方面，有計劃安排專業的中青年教師輪流到基地掛職鍛煉，增強他們的工程背景，培養校內教師指導學生工程實踐的能力。③建立校外實訓保障制度，確定雙方的責任和義務。比如，企業在場地、設備和人員投入方面的責任，學校在資金投入、勞務費用等方面的責任，確保基地順暢運轉。學校對工程實訓環節的財政支持達到每人500元/學分，對每個高水平實習基地建設投入經費10萬元，有力的保障了實訓基地建設和實訓環節開展。④編寫實訓教材，指導實訓過程。根據工程教育認證要求，專業編寫了“中國礦業大學過控專業實訓指導手冊”，包括了認識、生產、畢業實習實踐三大環節，全書200余頁。

4　建設成效

經過多年建設，尤其是在2012年后按照工程教育認證要求開展實驗與實訓保障體系建設以來，取得了系列建設成果。①實驗和實訓中心建設成績顯著，其中國家級實驗教學示范中心2個(電工電子實驗中心、煤炭潔凈加工和高效轉化實驗中心)，江蘇省實驗教學示范中心1個(計算機實驗中心)，江蘇省工程訓練中心1個(能源與動力工程訓練中心)。②專業與13家大型企業合作共建了工程實訓基地，其中國家級工程實踐教育基地2個，新獲批建設高水平實訓基地1個。③學生工程背景加強，實踐創新能力得到提升，成果顯著。近3年承擔省級以上科研創新訓練項目30余項，獲得省級以上競賽獎勵20余項，曾獲得第九屆挑戰杯銀獎、全國過程控制專業實踐創新大賽特等獎2項、江蘇省創新創業大賽一等獎等，本科生獲得發明專利2項，實用新型專利30余項。④實踐教學領域教學成果顯著。“過程控制專業實訓指導手冊”編著完成，即將公開出版發行；以實踐教學為核心的成果獲得2015年中國煤炭教育學會教學成果二等獎。

5　結　語

實驗與實訓環節是理論教學的重要補充，是培養符合工程教育要求的合格人才的重要途徑，實驗與實訓條件則是達成培養目標的重要保障。學校在借鑒國外高校實驗與實訓教育經驗的基礎上，對標工程教育要求，分析自身不足，經過持續的實驗與實訓保障條件建設，獲得了良好的效果，為我國高校在工程教育認證背景下的實驗與實訓體系建設進行了有益探索和實踐，具有一定的示范效應和借鑒意義。

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