實踐類通識工程培養的改革與實踐

張海錄 羅鳳利

摘要： 工程培養即工程教育，是將工程思維作為人類共性的學科基礎，倡導通識性、科學性和實踐性的一種教育形式。實踐類通識工程教育以其特有的實踐性和工程現場環境讓學生身臨其境的感受工程的魅力和特點。當前，我國高校實踐類通識工程教育主要依托現有設備和條件，采用參觀性和實踐性課程的形式進行， 但因各高校場地、資金等因素的制約，使得設備和工藝講解不全面，造成學生知識點的斷裂；且由于各工種在教學環節上沒有進行統籌規劃，容易造成工種之間的銜接缺失或者銜接不善等問題，因此，解決由于場地和資金問題造成學生知識點缺失，優化各工種之間的銜接對實踐類通識工程教育具有重要的現實意義。

Abstract： Engineering training， that is， engineering education， takes engineering thinking as the disciplinary foundation of human commons and advocates a general， scientific， and practical education form. Practice-based general engineering education， with its unique practicality and on-site environment， allows students to experience the charm and characteristics of the project. At present， practice education in China's institutions of higher learning relies mainly on existing facilities and conditions， and it uses the form of visiting and practical courses. However， due to constraints of venues and funds in various universities， equipment and craftsmanship are not fully explained， which results in the breakage of students' knowledge points， and the lack of overall planning in the teaching process of various types of work， can easily cause problems such as lack of convergence or poor convergence between work types. Therefore， it is of great practical significance to solve the lack of students' knowledge points due to the site and funding problems and to optimize the convergence between various types of work.

關鍵詞： 工程培養；實踐類；統籌規劃；優化

Key words： engineering training；practice class；overall planning；optimization

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0262-03

1 實踐類通識工程教育改革現狀

1.1 國外實踐類通識工程教育改革現狀

美國20世紀90年代初，為改變刻板的工程教育模式，美國開始探索一些大膽、全新、綜合的本科工程教育模式。例如：麻省理工學院提出大工程觀與工程集成教育，重新提倡工程教育為工程實際服務，并認為應該讓學生接觸大規模復雜系統的分析與管理，而不僅僅局限于有關技術科學的集成，還應包括更大的經濟、社會、政治和技術系統的理解。為探索全新的、綜合的本科工程教育模式，美國還成立了相應的研究機構，如 ECSEL 聯合體、AYN TH ESIS 聯合體、SUC-CEED 聯合體等，雖然改革主題不相同，但都認為工程教育的核心是綜合、創造與實踐。

進入21世紀，美國工程教育改革與側重點都很明確，即在繼續保持數理基礎的前提下，著重強調“加強工程實踐訓練，加強各種能力的培養”；在內容上強調“綜合與集成，自然科學與人文社會科學的結合，工程與經濟管理的結合”。其中本科課程體系、結構與內容的改革主要針對和解決工科教學課程體系中存在的以下問題：過分側重工程科學知識，輕視工程實踐訓練；注重專業知識的傳授，輕視綜合素質與能力的培養，不重視社會、人文、經濟、環保等方面知識的作用。

1979 年英國科學促進會年會呼吁建立科學、技術、經濟和管理相結合的工程教育體系；法國工程教育指導思想是：著眼于未來，注重科學基礎和工程技術訓練，理論和實踐相結合。 強調工程人員要懂得科學、技術、經濟、管理、法律、人文、社會、環境和工業生態等方面的知識；在德國，人文、社科教育占有特殊重要的位置，大學對理工科學生開設人文、社會科學課程，追求通過兩種文化之間的交流與對話，形成不同文化的集合，從本質上促進學生綜合把握自然和技術特征，認識科學技術賴以發揮作用的社會各領域。

1.2 國內實踐類通識工程教育改革現狀

隨著我國綜合實力的不斷攀升，我國機械相關行業也有了突飛猛進的發展，在這種趨勢下，要求我們的機械專業教學內容的改革要緊跟行業發展，及時制定與之協調配套的教學內容體系。

通識性工程教育是“全面工程教育”理念的重要組成部分，“全面工程教育”理念中的通識教育基礎是工程思維、工程文化和工程方法，其著眼點在于培養能夠應對迅速變化的世界、在多學科“系統”環境下善于處理各種復雜問題的全面發展的人。提高師資隊伍水平，搭建包括人文、藝術和社會科學教育在內的多層次、綜合性通識教育課程平臺，充分發揮非課堂教學因素的作用是以“全面工程教育”理念為參照，強化我國工程教育通識性的主要舉措。

對于通識教育，我國高等教育的先驅們有過很好的見識和倡導。蔡元培提倡大學本科要 “融通文理兩科之界限”；梅貽琦認為大學教育應以“通識為本，專識為末”，他認為大學教育觀的核心是通才教育，強調“通識為本，專識為末”，“社會所需要者，通才為大，而專家次之。以無通才為基礎之專家臨民，其結果不為新民，而為擾民”；他認為“工科教育于適度的技術化之外，要取得充分的社會化與人文化”，“是工業化問題中最核心的一個問題”。

我國全日制本專科生中，工科學生占35%以上，遠遠高于美國、英國、德國和日本，但我國合格的工程師卻相當匱乏，一些工科院校的畢業生實際上很難勝任工程師的工作。當前全球技術發展正呈現多學科和跨學科的特點，這也提高了社會對工程師的技能要求。針對我國的特殊國情，國家以科學發展觀為指導，大力推廣“工程教育”，特別是實踐類通識工程教育。

為順應世界工程教育的發展趨勢，近年來，我國高校在學習國外先進的工程實踐教學改革經驗的基礎上，正積極推行實踐類通識工程教育教學改革。概括起來，主要有如下三種模式：寓學于研，強化創新實踐的模式；以提高工程實踐創新能力為主要目標的模式；以開放式自主實驗教學改革為主要內容的模式。

2 建立基于網絡化實踐類通識工程教育案例素材庫

隨著互聯網和移動互聯網技術的快速發展，建立基于互聯網和移動互聯網技術的教學平臺已經成為開展通識工程教育的重要手段。由于限制于設備種類、技術條件、場地和資金等因素，使得設備和工藝講解不全面，造成學生知識點的斷裂，建立基于網絡化實踐類通識工程教育平臺可以彌補這種缺失，并通過豐富的以大量視頻和圖片為表現形式的案例素材，讓學生掌握全面的設備、工藝和應用方面的專業知識，從而使學生的知識鏈做到良好的銜接，提高工程教育培養質量。

2.1 建立以微信公眾號為入口的登陸平臺

實踐類通識工程教育作為素質教育的重要載體，要覆蓋到更加廣泛的學生中去。實踐類通識工程教育除了按照正常教學安排進行授課外，還可以通過微信公眾號的形式使沒有接受正常教學安排的學生進行自主網絡學習，從而使實踐類通識工程教育課程受眾最大化。微信作為現在個人通訊使用最為廣泛的手機APP已經廣泛被大眾應用。微信公眾號是和微信綁定的具有推廣屬性和傳播屬性的一款網絡產品。建立基于網絡化實踐類通識工程教育案例素材庫，首先要解決的是素材庫入口途徑問題，當前手機和微信的普及使得用微信公眾號作為實踐類通識工程教育案例素材庫的登陸入口成為最佳選擇。

2.2 建立網站形式的工程教育案例素材庫

工程教育案例素材庫的建立是實踐類通識工程教育改革與實踐的重要內容。案例素材庫的建立可以彌補由于現有條件不足而帶來的一系列問題，如設備種類不全使學生對相關加工技術不了解、工程工藝過程缺失使學生對工程工藝的完整性認識不足、教學效果不佳造成學生知識掌握不徹底等。工程教育案例素材庫是以工程項目為導向、以典型工程工藝流程為主線、以具體項目所用設備設施的操作實施為主要內容，通過重點提煉和總結歸納整理出的一個集合不同工藝、不同學科和不同設備的綜合性資源庫，其以大量視頻和圖片的格式存放于網站空間內，并且和微信公眾號進行鏈接，使學生用最快的速度找到所需要的案例素材。通過微信公眾號和網站形式的工程教育案例素材庫的組合搭配，可以使得課堂的教學活動延伸到了課后，學生可以根據自己的時間靈活選擇自己要學習的專業課程和相關案例教學，工程教育案例素材庫的建立為實踐類工程教育的改革與實踐提供了有力支持，對嘗試新的教學內容和教學模式具有重要的意義。

2.3 搭建以多工藝、多工程、多案例為主的實踐教學平臺

實踐教學的投入力度很大程度上影響學生的學習效果，搭建綜合性實踐教學平臺對于提高人才培養質量具有重要作用。抓住產品典型工藝路線，進行深入剖析，解決學生工藝斷點問題；遴選具有代表性的工程項目進行合理簡化及碎片化，系統地訓練學生的大工程意識和解決實際問題的能力；擴展與企業的雙向合作，企業分享真實案例、實踐課程和畢業設計給學校，學校聘請具有豐富現場經驗的技術骨干做企業導師和兼職實踐教練指導學生的實踐活動，靈活采取企業技術骨干到校指導和學生到企業實習鍛煉等多種校企合作機制，并探索根據不同專業的專業特點和行業特點，進行創新性的產學研聯合培養模式，從而為實踐類通識工程教育開辟全新的改革方案和實踐環節。

3 優化工藝銜接，提煉典型“工程”線路

工程教育中的實踐教學是目前工科學生能力培養中最為重要的環節，也是提升學生實際動手能力和創新能力最為困難的環節。主要是因為各大高校的教學設備設施數量不多、類型不完善和重點工藝沒有實踐環節等，當涉及到產品完整工藝路線的講授時，只是停留在書本上，往往缺少現場工藝演示和直觀的操作體驗，這就造成了畢業生對產品工藝流程的把握不完善，致使對工程的整體認知缺乏系統性。

通過對典型“工程”案例的分析，梳理出多條產品或工程的工藝路線，并結合自身的設備條件和校企合作企業的具體情況，定制出符合高校自己實際情況的“工程”教學素材，例如針對機械類的學生，結合自身的實踐課程如鍛造、銑床加工、車床加工、鉗工加工和熱處理等工藝，整理出關于工具錘子的完整的工藝路線，實踐課程按照工具錘子的實際生產工藝進行安排，注重系統性和連貫性，使學生通過實際動手參與每個環節從而對工具錘子的整個生產工藝做到了解并理解。針對建筑類的學生，通過學生自主設計、材料的選取、材料的切割加工、模型的粘連拼接、電路的設計和走線規劃以及后期的美化處理等，并通過和專業的建筑模型公司進行重點環節校企合作，使學生掌握建筑沙盤模型制作的全部流程。

3.1 注重工程過程教學內容改革

實踐類工程教育人才培養目標的實現需要合理的實踐教學內容做支撐，教學內容的安排通常是通過教學體系來體現，在實踐類工程教育方面，很多高校是采用工程參觀、理論結合部分實踐環節的方式進行，形成層階式的課程體系，這種教學體系有利于學生系統地掌握專業知識，但缺點是對工程實際的掌握不充分，容易造成書本知識和現場工程知識脫節。

因此，部分高校需要配套項目化的課程體系來解決這個問題。項目化的課程體系以產品或工程的全生命周期為主線，拆分成各個功能模塊，如原材料模塊、標準件模塊、設計模塊、裝配模塊、成本模塊、質量模塊等，學生可以根據自己的知識儲備選擇自己需要的模塊，從而靈活的構建自己的工程知識體系。

3.2 從傳統教學向現代化教學轉變

在相當長的一段時間內，我國高校在實踐類通識工程教育方面一直延續著理論教學、參觀性學習和工廠實習的教學流程，當前，越來越多的現代化教學方法和手段正在逐漸興起，并開始滲透到傳統教學中去。

隨著2011年教育部啟動國家級大學生創新創業訓練計劃，越來越多的高校參與進來，在創新訓練、創業訓練和創業實踐等方面提供了大量的訓練內容，從機械、電子、控制等多學科融合的角度，設置綜合性創新課程；以工程體系為背景，研發項目化訓練課程。通過創新理論的支持和創新課程的帶動，讓大學生變成創客，讓創業成為常態化。

隨著計算機技術和互聯網技術的快速發展，互聯網和移動互聯網線上教學形式已經開始成為重要的教學手段。互聯網和移動互聯網線上教學形式彌補了傳統教學固定時間和固定地點的弊端，充分利用零散的、碎片化的時間來進行線上學習，其中以微課為代表的線上教學形式已經在全國高校中逐漸發展起來，微課利用視頻、圖片和音頻等元素，借助互聯網和移動互聯網，把優質資源進行傳播和分享，這種形式很好地彌補了某些高校因實踐類設備設施不全造成學生知識體系不完整的問題。

4 建立跨專業綜合工程訓練平臺

跨專業綜合工程訓練平臺是一種側重動手能力和綜合工程能力的教學平臺。它從實際的工程問題出發，在實際的工程項目的基礎上總結歸納出專業知識點和核心的技術技能，以微型工程教具和訓練套件為載體，搭建與真實專業工程高度仿真的作業作品，完成技術指標和技術條件，從而實現在以實際工程為導向的創新課程和教學模式改革中培養學生動手能力和綜合工程能力的教學目標。

4.1 開展跨專業工程實踐創新課程

跨專業工程實踐創新課程是一門系統的、綜合的教學環節，其側重培養學生解決實際工程問題的能力。傳統的工程實訓課程如鉗工訓練、車工訓練、銑工訓練等注重單項技能的訓練，訓練科目之間缺少系統的連貫性，容易造成工程環節銜接不當，從而造成學生知識體系和技能體系不健全。而開展跨專業工程實踐創新課程也不是簡單的單項技能的疊加，要根據實際工程項目的具體情況進行有效銜接和工藝設計，從而滿足實際工程項目的系統性和綜合性要求。

學校以工程訓練與實驗中心為教學主陣地，整合哈爾濱市機械加工、電子類和軟件類企業和高校的教學資源，以當前行業對技能應用型人才的需求和重要工程類訓練大賽為出發點，詳細了解行業產品和技術，按照不同崗位需求、相關技術規范和崗位要求制定了詳細的跨專業工程實踐創新課程的任務書及教學產品技術要求，把課程中設計的工程項目進行合理的碎片化處理和階段性處理等教學改造，結合現有工藝條件和設備條件，重新搭建新的跨專業實訓課程。課程項目包括“微信公眾號管理與運營”、“FDM型3D打印機”和“月球燈”等一系列貼近生活和工程實際的項目。在教學過程中，通過“任務分配”、“方案制定”、“技術路線”、“加工制作”、“產品演示及路演”等教學環節，讓學生體驗真實的職業流程，培養良好的職業規范性，從而更好地調動學生學習的積極性和創造性。

4.2 跨專業工程實踐創新課程課堂教學模式改革

傳統工程訓練課堂教學主要采用“先講授，再示范”的形式進行，跨專業工程實踐創新課程要在此基礎上，根據專業特點和工程需要，添加標準規范、成分分析、工藝及時間安排和統籌外購和裝配制作教學內容，以小組的形式進行任務拆分和分配，模擬“公司化運行”模式，制定任務時間節點和工作內容審核制度，定期以口頭和書面匯報的形式公布任務進展和成果，這種“公司化”的課堂教學模式可以極大地發揮學生的學習主動性和創造性，充分釋放學生獨立完成任務的能力。嘗試通過校企合作，把企業一線的技術骨干聘為跨專業工程實踐創新課程的企業指導教師，把企業和實際工程的現場經驗帶到課堂中來，指導學校的實踐課程。

4.3 建設跨專業工程實踐基地

跨專業工程實踐創新課程的開展需要配套的軟硬件設備設施平臺作為支撐。黑龍江科技大學工程訓練與基礎實驗中心擁有車、鉗、銑、激光切割、3D打印、焊接、鑄造、電子、軟件等多工種教學實驗平臺，能夠為開展機械設計、電子設計、軟件設計和綜合性創新工程課程提供必要的硬件及設備支持；中心具有眾多具有多年加工經驗和產品開發經驗的指導教師，為跨專業工程實踐創新課程的開展提供技術指導和實踐指導；通過校企合作搭建校企共建實習實踐平臺，聘請企業一線技術骨干參與指導大學生跨專業工程實踐創新課程，從現場經驗和產品開發經驗兩方面為課程的順利開展提供強有力的技術支持；通過整合學校各專業的實驗室資源，搭建多專業聯合培養平臺，組建多專業聯合培養師資力量。多途徑多角度的建設跨專業工程實踐基地，為培養創新型人才和應用型人才搭建行之有效的實踐平臺。

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