面向新工科的工程訓練體系建設與實踐

全松柏

摘要：新工科是國家戰略發展的必然要求，是高等工程教育的里程碑。工程訓練作為高校工程實踐教學的主要模式，如何適應新工科要求變得刻不容緩。在分析當前工程訓練現狀的基礎上，根據新工科的特點，提出“2+X”創新訓練和工程圖書館模式并付諸實踐，為各高校新工科背景下的工程訓練體系建設提供參考與借鑒。

Abstract： New engineering disciplines（NEDs） is the inevitable requirement of the national strategic development and the milestone of the higher engineering education. As the main mode of engineering practice education in university， it is urgent to adapt to the requirements of NEDs. Based on the analysis of the present situation about engineering training，we put forward and practice the innovative training model of "2+X" and the model of engineering library for NEDs， so as to provide references for the construction of engineering training system under the background of NEDs in universities.

關鍵詞：新工科；工程訓練；“2+X”創新訓練模式；工程圖書館

Key words： new engineering disciplines；engineering training；the innovative training model of "2+X"；engineering library

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0298-02

0 引言

“一帶一路”、人工智能、“中國制造2025”、創新驅動發展、“互聯網+”等重大國家戰略的實施，縮短了科學發現轉化成技術或產品的時間，加快了知識產生、學習、更新的速度，提高了現代工程技術人才的能力素質要求。為了應對產業轉型升級，支撐新經濟的快速發展，培養造就創新型卓越科技工程人才，加快高等工程教育改革和創新的步伐，2017年教育部啟動了新工科建設工作[1]。隨著“復旦共識”[2]、“天大行動”[3]、“北京指南”[4]等指導性文件的出臺，各高校紛紛響應，掀起了一陣工程教育改革的熱潮。工程訓練源于“金工實習”，經過多年發展，內容更多，輻射更廣，具有基礎性、通識性、實踐性等教學特征，面向各專業本科生，給大學生工程實踐教育、工業制造了解、工業文化體驗，是培養學生實踐能力和創新意識的重要教育環節，是適合現階段工程實踐教學的主要模式[5]。新工科引領性、交融性、創新性、跨界性、發展性的特征[6]對工程實踐教育提出了更高要求，現有的工程訓練體系顯然難以適應，傳統工程訓練中心的升級、面向新工科的工程訓練體系的構建成為了新工科建設不可回避的問題。

1 當前高校工程訓練存在的問題

近年來，高校工程訓練中心的規?；?、先進性和綜合性，以及工程訓練的專業全覆蓋性，讓學生在工程訓練的過程中提高了工程實踐能力、創新創業能力及就業能力，為國家培養了一批又一批高素質的工程科技人才。但是，在開展新工科建設的新形勢下，我們不難發現，處于迅速發展中的高校工程訓練中心依然存在一些值得重視的問題。

1.1 平臺升級問題 傳統工程訓練仍占據平臺主流，對接產業行業嚴重不足。跨學科創新應用項目平臺，集教育培訓、科技研發于一體的協同育人平臺，服務國家戰略、引領未來發展的前瞻平臺亟待搭建。

1.2 體系重構問題 面對交叉學科、邊緣學科快速涌現，新知識快速發展，成果快速轉化的現實，工程訓練依托學科力量薄弱、實訓時間短、內容陳舊、交叉融合不足、創新創業遇阻、滯后市場需求等弊病暴露無遺。

1.3 教學模式問題 當前，以網絡化、全球化為代表的一系列顛覆性技術的不斷涌現和快速發展，使個人學習方式變得靈活化、碎片化、網絡化和多維度，這對現有教學模式提出了嚴峻挑戰。

1.4 體制機制問題 師資隊伍建設堪憂，結構失衡，特別是高級專門人才嚴重匱乏，教授級高工嚴重不足，無法發揮其在工程訓練教學及發展上的領頭雁作用。面對新工科對工程訓練的新要求，現有的用人模式亟待改進。如何做到以學生為本，提供良好的開放共享服務值得探討。

2 面向新工科的創新型工程訓練體系建設路徑

湖南大學一直以來重視學生的工程實踐教育，學生的實踐動手能力、創新創業能力及就業能力得到了社會的廣泛認可?！笆濉逼陂g，學校加大本科實驗室建設投入，在大眾創業、萬眾創新的時代背景下，以大工程觀、“準工廠、實車間”的理念為指導，摒棄工程訓練等于金工實習的舊理念，打造了一個集工程訓練中心、支撐服務中心、創新創業基地、學科競賽基地于一體的公共實踐教學服務平臺——新型綜合性工程訓練中心。中心分布在學校兩個校區，現有場地面積21000余平方米，可同時容納近3000名學生參加工程訓練和創新創業。建有機械、電工、電子、控制、機電一體化、材料、化工、藝術、經濟管理數據仿真訓練單元，設備總數7000余臺（套），總價值7500余萬元。面對新工科的要求，我校在創新型工程訓練體系的構建上做了有益的探索與實踐。

2.1 在新型綜合性工程訓練中心基礎上，搭建以互聯網+為代表的多學科交叉創新應用平臺

以創新創業教育為引領，在新型綜合性工程訓練中心基礎上，面向新工科，搭建支持工程認知、工程綜合及工程創新訓練、學科競賽、創意原型產品開發、創業項目建模路演、技術成果產業化等模塊，以互聯網+為代表的創新應用平臺。平臺主要包括互聯網+智慧校園實訓平臺、互聯網+創新實訓平臺和機器人創新應用平臺?；ヂ摼W+智慧校園實訓平臺、互聯網+創新實訓平臺主要培養學生主動學習、獨立思考、自主創新的能力，切合用戶至上、平臺開放、知識共享等互聯網+的精神。機器人創新應用平臺是一個智能機器人科普平臺，從事各類型機器人設計、制作、研究的實踐創新和機器人相關學科大賽的培養。內容涵蓋人工智能、控制工程、機械工程、材料科學、數學建模、應用物理、應用化學、工業設計等。以學生為主體，培養其創新設計、解決實際問題和動手操作能力。

2.2 建設面向新工科的創新型工程訓練體系

根據人才培養需要分類、分層次進行工程訓練，構建“二三四”創新型工程訓練體系。即重視理論、實踐二條獲取知識路徑，做到理論與實踐并重，有機融合、良性互動，克服以往理論與實踐脫節的弊病。通過三階段遞進式工程訓練，如一年級主要通過參觀生產現場、觀摩教學模型及實物、動手進行簡單的拆裝、焊接等工藝體驗訓練進行工程認知與基礎訓練；二三年級主要根據自己的專業特點，自組團隊、自選項目進行工程綜合訓練；高年級重點在工程創新訓練，進行項目研究性訓練。學生個人組團預約中心項目或者自帶感興趣的前沿技術項目或企業實際項目，中心教師指導實施。體現了教學層次化、模塊化、柔性化。實現工程能力培養四年不斷線。建設現代化的電子產品生產線、甲醇合成生產線、純凈水制備及灌裝生產線等“準工廠、實車間”。優化傳統訓練項目，拓展教學內容，提高實訓項目的技術含量和工藝水平。中心通過教材更新、慕課、微課、虛擬仿真、網站、微信公眾平臺、APP等多種手段，開設綜合性、設計性、創新性工程訓練項目和一批技術前沿實際研究項目（如：智能制造、互聯網+、機器人、生物材料等），實行菜單式訓練。

2.3 將創新融入日常教學，深入實施“2+X”創新訓練模式2.0版

以項目驅動、學生主體、教師指導的“2+X”即“基礎訓練+項目研訓”模式，已在我校實踐多年，在提升學生工程綜合能力、創新創業能力及就業能力等方面效果良好，并獲評2016年湖南省高等教育教學成果獎一等獎。面向新工科，充分利用新方法、新手段、新技術，深入實施“2+X”創新訓練模式2.0版。

基礎訓練（“2”）重在基本技能實訓。在網上安全教育之后，通過實訓視頻、影片、慕課、微課等多種形式觀摩學習，激發學生的興趣和好奇心，培養創新思維，完成認知訓練。在安全教育、基礎理論考核通過后，通過2周時間進行加工方法、工藝設計、創新作品設計制作等基礎訓練。在項目研訓（“X”）階段，以項目為載體，按時間、內容、程度不同分別設計實施方案，確定不同的必選和任選內容，突出自主研究式學習。通過項目研訓，讓學生在工程環境中接觸實際問題，親身體驗實施過程，自主推進生產環節和項目過程。

2.4 建立專兼職結合的師資隊伍和靈活多樣的開放共享機制

采取專兼職結合的方式，建立一支具有交叉學科背景、互補知識結構、合理年齡結構、多樣工作經歷的師資隊伍?！吨泄仓醒雵鴦赵宏P于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》強調，百年大計，教育為本；教育大計，教師為本。堅持興國必先強師[7]?！白吭接媱潯睂熧Y隊伍的總體要求是兼具大學教師和準工程師兩種形態。具體而言，“卓越計劃”要求參與高校建設一支專業基礎扎實、學科涉獵廣泛、工程實踐經驗豐富、教學能力強、綜合素質高的師資隊伍。新工科作為卓越計劃的升級版，在師資隊伍建設的要求上應具備：滿足“卓越計劃”對師資隊伍的要求，同時強調多學科專業的交叉融合和學科專業的產業性[8]。工程訓練師資隊伍作為其中的一部分，更應強調工程素質和解決實際問題的能力。

以學生為中心，轉變運行機制。將“實驗室模式”轉為“企業模式”、最終發展為“工程圖書館模式”。在完善現有工程實踐教學的基礎上，開展“模擬企業”的項目式教學，讓學生介入企業的產品研發和生產過程，熟悉其運作模式，提高技術素質、工程實施及管理能力。大眾創業，萬眾創新，隨著卓越計劃推進、新工科建設等高等工程教育改革的進行，工程圖書館模式的建設與推廣勢在必行。通過設立多個基礎訓練、創新開放、工程服務、交叉創新、校企合作等中心，輔之3D打印、切割、設備租借等服務項目，以無人機、機器人、智能制造、互聯網+等開放研究項目為載體，為學生創意、創新、創業提供場地、設備和技術支持，把工程訓練中心建成學生身邊的“工程實踐圖書館”，讓他們真正實現自我管理、自主服務、開放共享。

參考文獻：

[1]教育部高等教育司.關于開展新工科研究與實踐的通知[Z].教高司函[2017]6號，2017.

[2]教育部高等教育司.“新工科”建設復旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[3]教育部高教司.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：24-25.

[4]教育部高等教育司.新工科建設指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（6）：20-21.

[5]梁延德.我國高校工程訓練中心的建設與發展[J]，實驗技術與管理，2013，30（6）：6-8.

[6]林健.面向未來的中國新工科建設[J].高等工程教育研究，2017（2）：26-35.

[7]中共中央 國務院關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見http：//www.gov.cn/zhengce/2018-01/31/content_5262659.htm.

[8]林健.新工科建設：強勢打造“卓越計劃”升級版[J]，高等工程教育研究，2017（3）：12-13.