新工科要求下的地方本科高校工程訓練建設研究

朱 民

(南昌航空大學 工程訓練中心, 江西 南昌 330063)

1 新工科對高校工程實踐教學的新要求

新經(jīng)濟、新業(yè)態(tài)的快速發(fā)展和新技術的不斷涌現(xiàn),工科(工程學科)這門應用數(shù)學、物理學、化學等基礎科學的原理,結(jié)合生產(chǎn)實踐所積累的技術經(jīng)驗而發(fā)展起來的、作為研究應用技術和工藝的學科得到不斷的豐富和發(fā)展。《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》中提出了工程教育新思路、學科專業(yè)新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)新模式、教育教學新質(zhì)量、分類發(fā)展新體系,其中重中之重的是教育教學新質(zhì)量,培養(yǎng)出來的人才能夠快速適應企業(yè)和社會的需要,具備扎實的基礎知識功底和再學習并迅速掌握新技術的能力[1]。

產(chǎn)教融合、校企合作是學校人才培養(yǎng)的重要組成部分。但受到多方面的限制,一方面企業(yè)接待在校生實習的時間、人數(shù)、內(nèi)容和安排不能完全按照學校的計劃加以保證,同時企業(yè)經(jīng)營對效率、質(zhì)量又有著嚴格的剛性要求；另一方面學校和企業(yè)的關系不可能再回到學校內(nèi)部辦工廠或工廠內(nèi)部辦學校這種狀態(tài)。因此,充分發(fā)揮和建設好校內(nèi)的工程實踐教學平臺,保證理論、實踐、再理論、再實踐的不斷融合施教,對大學4年工程教育不斷線極為重要。

經(jīng)過近20年的本科高校工程訓練中心快速建設和發(fā)展,從原校辦工廠式的傳統(tǒng)制造技術和工藝的實習逐步發(fā)展為擁有數(shù)萬m2場地、實習設備數(shù)百乃至上千臺/套的大型綜合性工程實踐教學基地。實習教學內(nèi)容也逐步擴展到數(shù)控加工、機電一體化、3D打印及許多新技術新工藝,近年來又拓展了虛擬仿真、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等實訓項目。但在不斷豐富增加實習內(nèi)容的情況下,學校教學管理部門設置的實習時間(學分或課時)基本沒有增加。新工科關注新產(chǎn)業(yè)、新技術的多學科交叉融合發(fā)展,很多內(nèi)容超越了傳統(tǒng)工科的內(nèi)容范圍,是繼續(xù)增加實習內(nèi)容還是積極改進、創(chuàng)新工程實踐教學組織和內(nèi)容,特別是地方高校應當怎樣努力找到一條適合本校人才培養(yǎng)的工程實踐教學路子,需要認真思考和積極實踐。

2 科學設置與改進創(chuàng)新工程實踐訓練內(nèi)容

我國高校工程實踐教學的主要陣地在工程訓練中心,地方本科高校工程訓練中心建設的主要內(nèi)容一般有:滿足學校人才培養(yǎng)應具備的工程實踐教學硬件條件；具有一支專業(yè)化水平較高的教師隊伍；具有比較完備的實踐教學體系、教學方法科學；教育教學具備信息化、網(wǎng)絡化、智能化條件；安全保障體系嚴謹規(guī)范。新工科對工程教育提出了新的要求,在建立相應的工程實踐教學保障措施時,應當認真思考并落實6個方面的問題。

2.1 注重頂層設計,把握理論與實踐的融合施教

學校在制訂人才培養(yǎng)方案時,通常按照特定的培養(yǎng)目標和人才標準,以相對穩(wěn)定的教學內(nèi)容和課程體系、管理制度和評估方式實施人才教育。新工科是以新技術新經(jīng)濟的要求帶動新的人才培養(yǎng)要求[2],需要適時增設新的教學內(nèi)容和調(diào)整課程體系。同理論教學一樣,工程實踐教學也需改革現(xiàn)有的教學模式。我國高校長期以來堅持了學生入學后學軍、學工等人才培養(yǎng)要求,通過軍訓和下廠勞動鍛煉學生的意志品質(zhì),金工實習也一直延續(xù)至今。但金工實習與對應的理論課程在時間安排上不能很好對應,4年培養(yǎng)方案中也僅僅安排一次,學生掌握實踐知識的能力自然不足。與此同時,金工實習時間大幅壓縮,以及虛擬仿真教學的出現(xiàn),有可能把學生培養(yǎng)成只會動鼠標和鍵盤的新一代“工程人才”。理論課程教學和實踐課程教學應該有效地融合,理論課教師應該具備豐富的實踐知識,掌握相應的技術和工藝知識,實踐課教師也應當不斷學習新知識新技術,理論課與實踐課教師相互往來,學校應當鼓勵理論課教師到實踐教學中兼課。

2.2 把能力培養(yǎng)作為實踐教學的關鍵要素

世界各國都非常重視大學生工程能力的培育。近些年來,從政府到社會和企業(yè),對學生的綜合能力,特別是實踐能力和動手能力都給予很大的重視。比如國家領導人倡導“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”及在高校中蓬勃興起的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、組建創(chuàng)客團隊和創(chuàng)新學院等,以及教育部在高校推動的質(zhì)量工程,特別是加強學生在校期間的實踐能力要求,組織推進應用型大學的定位、測評和考核等[3]。

培養(yǎng)學生工程能力應該是通過對工業(yè)生產(chǎn)過程中人機料法環(huán)(5M1E)的認識和掌握，提高對工藝技術、經(jīng)濟分析(成本核算)、生產(chǎn)組織、團隊意識和安全保障等綜合運用的能力。通常對學生的工程能力培養(yǎng)(訓練)一般是工藝技術和技能的認知傳授,是單一的、分割式的流水作業(yè)教學模式,而讓學生掌握系統(tǒng)的、關聯(lián)的、綜合的相關知識是學校培養(yǎng)具有科學創(chuàng)新能力的關鍵所在[4]。不同的實踐方式會出不同的認識效果,即使采用同樣的教學方法,學生的基礎不同也會收效不一樣。在批量生產(chǎn)教學模式下,保證必要的實習時間,設置好典型性和發(fā)展性的實踐項目內(nèi)容,教會學生認識問題、分析問題和解決問題的方法,能綜合運用所學到的相關知識解決工程問題,以及進一步再學習的能力,決定著人才培養(yǎng)的最終效果。

2.3 打造適合本校人才培養(yǎng)的實訓體系

在保證高校人才培養(yǎng)基本要求的前提下,地方高校應當圍繞本校特色和地方經(jīng)濟建設的要求,建設好適合本校人才培養(yǎng)的工程實訓新體系。原有的高校工程實踐教學通常圍繞著“金屬工藝學”這門課程以及相關的機床設計、切削原理及刀具設計、互換性與技術測量等專業(yè)知識來設置實習項目,為數(shù)不多的冷熱加工實訓項目在實習指導師傅的指導下,用8周左右的金工實習給當時的學生留下了難忘的記憶。學生在學習工藝知識的同時,指導教師優(yōu)秀的品德和作風也印在了他們的腦海里。

在新技術、新工藝不斷涌現(xiàn)的今天,科學設置好實訓項目和內(nèi)容尤顯重要。一是合理增加實習時間,二是科學制定實訓項目內(nèi)容,同時要給學生留有自主學習發(fā)揮的空間,搭建新技術,特別是信息技術、多學科交叉應用的綜合實踐條件,利用“慕課”和在線學習拓展教學時空、增強教學吸引力、為個性化培養(yǎng)模式提供有力支撐。地方高校特別要注意學校特色發(fā)展的問題,注意通才與專才培養(yǎng)。要防止別人有什么我也要上什么,也要防止重冷輕熱(冷或熱加工),以及重現(xiàn)代制造技術輕傳統(tǒng)加工工藝的傾向,從而規(guī)避“千校一面”“千人一面”的教學模式。

2.4 建立健全科學的實訓質(zhì)量保證體系

全面提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新精神,是衡量學校工程技術人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本標準。通過工程實踐教學,抓住質(zhì)量這個牛鼻子,準確地評價學習效果、更好地提高教學質(zhì)量、構(gòu)建科學有效的質(zhì)量評價體系,在工程實踐教學中非常重要。在保證達到國家和行業(yè)對人才要求評價標準的同時,學校應建立具有自己特色的人才培養(yǎng)質(zhì)量標準。實踐教學質(zhì)量評價應當由學生、學校教學管理部門、第三方評估單位和用戶(理論課教師或工作單位)進行,學生從進入實踐環(huán)節(jié)起,就應當處于這個系統(tǒng)的監(jiān)控中。每一實訓項目要有目標要求,有測評標準和手段,建立實踐教學質(zhì)量管理保障框圖和實踐教學管理檔案庫。教師評學、學生評教是促進教學質(zhì)量和教學水平提升的有效途徑,實習指導教師和學生要建立起良好的知識溝通渠道,在規(guī)定實習時間外要積極參與網(wǎng)上教學和答疑。建立網(wǎng)上預習、經(jīng)典案例、工程技術進展和考核測評等工程教育信息化窗口,把質(zhì)量管理控制延伸到課外,鼓勵學生預約學習和教師應約施教,把課外的教學作為考核教師工作量的測算因子之一。注重綜合性訓練和考評,提高學生運用所學到的技術知識解決綜合工程問題的能力,通過各種競賽提升學生運用知識的本領和創(chuàng)新實踐能力,加強師生的情感交流,磨練并樹立正確的人生品格和價值觀,提高應對各種復雜問題的能力。

2.5 成為學校育人的重要平臺

立德樹人是高校人才培養(yǎng)的基石。黨的十八大提出“把立德樹人作為教育的根本任務”,教育部于2014年頒發(fā)《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》指出,立德樹人是發(fā)展中國特色社會主義教育事業(yè)的核心所在,是培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人的本質(zhì)要求。作為有著產(chǎn)業(yè)工人血脈、組織管理相通的工程實踐教學平臺,應該為學校立德樹人發(fā)揮重要的作用。

早前校辦實習工廠具有實習教學和生產(chǎn)經(jīng)營兩項任務,實習指導教師基本是具有較高技術水平的工人師傅。他們在完成實訓教學任務的同時,還需要承擔一定的生產(chǎn)任務。他們身上具備的優(yōu)秀品德和工作作風、堅強的意志和對工作精益求精的精神,以及嚴守紀律、互幫互助的團隊意識滲透到了工程訓練中心的教學實踐中。中心嚴格的紀律和規(guī)范的制度要求是學生必須適應的,也是他們進入社會的第一個“見面禮”,更是培養(yǎng)社會主義事業(yè)接班人的基本要求。

教師的言傳身教直接影響著學生做人做事的態(tài)度和作風,工程訓練中心(平臺)打造的工程文化氛圍也會激勵學生樹立堅定的意志和追求扎實學識的意愿。對工程訓練師資的有效管理是學校教師隊伍建設的重要組成部分,把有理想信念、有道德情操、有扎實學識、有仁愛之心作為實習指導教師熱愛本職、勇于奉獻的職業(yè)要求。通過良好的耳濡目染、言傳身教的學習過程,社會主義核心價值觀會得到較好的傳承。

2.6 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿始終

新工科應對的“學科交叉融合”特征,特別是信息技術、智能裝備、機器人等新技術、新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，為知識的傳授和培育學生的創(chuàng)造性思維提供了廣泛的空間。從思考問題著手,到制定解決路徑,再到實踐運作實現(xiàn),再不斷反復思考,這個過程就是能力養(yǎng)成的基本過程。工程實踐中每一種工藝技術的學習都會引發(fā)學生的思考和探究,實踐中一連串的問題將引導學生更好地掌握工程知識,也為創(chuàng)新教育注入良好的契機。實踐的目的是為了更好地學習和研究,在工程實踐教學中也應該讓學生充分掌握材料成型機理、制造過程相互關聯(lián)因素、經(jīng)濟分析對方案決策的影響等綜合處理問題的能力,實現(xiàn)從“實踐認識—思考比較—再實踐認識—理解掌握—提升創(chuàng)新”的認知規(guī)律。

3 地方高校工程訓練建設還需注意的問題

3.1 發(fā)揮對地區(qū)經(jīng)濟建設的重要作用

圍繞地方經(jīng)濟建設和行業(yè)發(fā)展的需要,順應區(qū)域發(fā)展的優(yōu)勢,理清思路,重點建設相關專業(yè)和交叉學科以及配套的教學保障[5],努力爭取地方政府、行業(yè)和社會資金的支持,重點依托區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,積極推進校企合作、產(chǎn)教融合,確定并執(zhí)行好學校和企業(yè)在人才培養(yǎng)中的分工、職責和要求,并制定相關考核內(nèi)容,探索成立新工科范式下的工程創(chuàng)新訓練中心,不斷提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.2 不盲目跟風,科學規(guī)劃,特色發(fā)展

隨著在新工科范式下新技術新工藝和交叉學科的發(fā)展,學校應當認真、科學地規(guī)劃好實訓內(nèi)容。一是針對學校辦學特色,著力建設好相關教學實訓內(nèi)容；二是要為學生搭建深入學習知識的梯子和腳手架[6-10],讓學生通過學校時間不長的工程實踐，掌握必需的技術知識和具備再學習能力,為今后的發(fā)展打下基礎；三是要科學論證教學項目,切忌不要建成“雜貨鋪”,什么都有、什么都不精,造成攤子大、消耗多，學生看似都學了,但什么都沒有真正掌握；四是仍然要把傳統(tǒng)制造技術放在工程實踐的重要位置,不能因為追求新的、高大上的先進加工集成技術而忽視基本的傳統(tǒng)制造技術,應該在精選的“傳統(tǒng)制造技術+”上構(gòu)建新工科要求下的工程實踐體系；五是本著能實不虛、以虛補實的原則,正確、適度運用虛擬仿真教學手段。

3.3 為地方經(jīng)濟社會發(fā)展做出貢獻

地方高校在地區(qū)經(jīng)濟建設中可以做的事情很多,工程訓練中心這個校內(nèi)工程實踐教學的平臺在保證學校教育教學任務的條件下,可以為地方企業(yè)開展科技合作(轉(zhuǎn)化)、產(chǎn)品研制、技能人才培養(yǎng),以及對社會開放等。有序地與地方政府人力資源部門深度融合,開展各類工程技術人員的培訓,既可滿足地方政府和社會對技能人才的需要,也能提升學校實踐教學師資隊伍的水平和能力。與地方經(jīng)濟建設融入得越好,就越能體現(xiàn)高校的價值,就越能真正實現(xiàn)產(chǎn)教融合、校企合作,就越能發(fā)揮高校在科研、人才培養(yǎng)中的優(yōu)勢,就越能得到地方政府、行業(yè)和社會的支持[11-13]。

按照新經(jīng)濟、新業(yè)態(tài)的要求,加快地方高校對工程技術人才的培養(yǎng),提升本科畢業(yè)生適應社會、融入社會的能力,迅速在企業(yè)和工作崗位中發(fā)揮作用,是高校工程教育的最終目的所在。沉下心來抓好高等教育工程實踐教學領域各個環(huán)節(jié)的建設、跟蹤社會發(fā)展的趨勢和新技術的發(fā)展、密切與政府和企業(yè)的聯(lián)系,高校在新工科范式下的發(fā)展中一定會取得豐碩的成果。