新工科背景下的創新工程訓練實施路徑探析＊

李永亮，杜彥斌，夏洪均

（1.重慶工商大學工程訓練中心，重慶 400067；2.重慶工商大學機械工程學院，重慶 400067）

“工程訓練”是基于中國制造業發展的具體國情在高等工程本科專業中開設的工程實踐類課程，是從理論知識到實踐鍛煉，從基礎能力到綜合素養，從單一技能到創新能力培養的全方位卓越工程人才培養體系[1-2]。隨著中國新工科以及工程教育專業認證建設發展，“工程訓練”成為了高等工程本科人才培養實踐教育中最重要的一環，開放、共享、融合、跨界、綜合成為了現階段“工程訓練”課程建設與發展的主旋律[3]。“創新是引領發展的第一動力”，工程教育也不例外，在“工程訓練”課程中開展創新、創業教育是實施實訓與設備開放、共享，知識與能力跨界融合、創新與綜合素養能力鍛煉的必然趨勢[4]。

然而各個高校工訓中心課程開設情況不一、基礎設施條件不一、專業能力培養方向不一，不同層次的高校如何創新工程訓練，并以創促教、以創促學、以創促改，是個值得深思的問題。

1 “工程訓練”課程現狀與特點

“工程訓練”課程是依托工程訓練中心開展的實踐教學活動。工程訓練中心是從校辦工廠到金工實習，再到現在的工程訓練逐步發展而來的[5]，在當下的產業背景及育人環節中，無論是場地、設備設施、開設訓練內容、教學方法、教學手段等都發生了翻天覆地的變化。當下的工程訓練已成為高等工科院校培養創新卓越工程人才的主戰場，是大學生開展課內外專業創新綜合實踐的公共實踐平臺，具有學科交叉特性、信息交互特性、技能綜合特性，是最接近企業工程環境的實踐教學育人平臺[6]，然而由于各個高校的軟硬件資源、師資、培養定位不同，造就了當前“工程訓練”課程的現狀，具體如下。

1.1 “工程訓練”的課程重要性得以凸顯

目前中國絕大多數高等工科院校都完成了“工程訓練”課程從金工實習的內涵式提升，各高校都設立了工程訓練中心，課程的主體地位得以凸顯，課程對于當代大學生實踐能力鍛煉及創新綜合素養養成的重要性及意義毋容置疑。

1.2 “工程訓練”的教學條件差異較大

中國高等工科院校因辦學層次、服務產業、教育性質、專業學科范圍、發展定位、辦學體制等分成了很多層次，比如綜合性大學與行業性大學、重點大學與一般大學、公辦大學與民辦大學等，每一個分類里高校的基礎硬件條件和辦學能力都是不一樣的，這就造成了工程訓練中心場地面積，設備設施的類別、先進程度、信息化程度差異很大。比如上海交通大學的學生創新中心開設開放課程27門，共享設備3 000臺，在冊雙創導師達325名，據不完全統計每月僅3D打印服務就1 500余次，擁有無人機、機器人、智能制造、3D打印中心、切割中心等多個實驗室與服務中心，這是很多普通院校無法企及的。

1.3 “工程訓練”課程教學內容差異很大

由于辦學與專業人才培養定位不一，當前各高校“工程訓練”課程內容沒有統一的標準，差異很大。雖然大多數高校的“工程訓練”課程都是圍繞著機械制造及工程實踐開展的學習工程知識、了解制造過程、鍛煉實踐能力、體驗工程文化、培養創新意識等的課程實踐，但在課程內容設置上有很大的區別，比如部分高校以學生專業特色進行課程內容設置，把“工程訓練”課程分成了機械類與非機械類，而有的高校尤其是師資力量、設備設施較好的高校則對課程進行了細分，針對不同專業的學生采用不同的訓練內容和培養方式。如華中科技大學工程實踐創新中心開設了工程訓練系列課程，分為8類，分別對應不同的課程時間、不同的學分和能力要求，此外該校還開設有工程認知類課程、工程探究系列課程、公共選修課程、院系合作課程等多種創新實踐課程。

總之，當前的“工程訓練”課程總體上呈現以下幾個特點：①課程內容豐富，但各高校基礎條件不一，開設內容不一，沒有統一的培養標準，更沒有統一的培養質量評價標準；②總體上量大面廣，受眾較多，普遍注重于教，而忽略了學生的“創”；③實訓工種多，課程時間短，造成了每個工種僅是“淺嘗輒止”，無法深入學習；④實踐主要以課堂教學為主，線下學生自主學習、自主探究總體較弱；⑤部分高校借鑒了歐琳工學院（Olin College of Engineering）的成功經驗，開展了項目驅動式的實訓教學，然而教學方法及內容尚無法脫離傳統教學模式，創新性不足，綜合性不強。

2 工程訓練與雙創教育

2.1 工程訓練是新工科實踐能力培養的重要載體

新一輪的科技革命和產業變革正蓬勃興起，智能制造、物聯網、互聯網、人工智能等新興技術與制造業的深度融合，產業結構升級、技術深度與廣度集成，復雜工程產品與個性化的定制需求等逐漸成為制造作業的新寵，新形式、新技術、新產業、新工藝、新產品，所有事物的發展都突出一個新字，工程教育也不例外，發展新工科，培養新型工程人才成為一種必然。新工科的建設與發展就是要培養以立德樹人為根本，多元化的、創新型的卓越工程人才[7-8]，就是要培養具有創新能力、綜合實踐能力、自主學習能力、團隊協作能力，同時能夠很好地應對與解決復雜工程問題的新型工程人才。

在“以本為本”與“工程教育回歸實踐”的改革浪潮中，“工程訓練”作為具有中國特色的高等工程教育實踐的主戰場，作為貫穿知識、能力、素質的工程實踐培養課程，對新工科人才的培養具有重要意義。曾有學者從平臺資源、場地與設備、課程體系、培養能力等方面進行論述，認為工程訓練中心在新工科雙創人才培養的建設中的作用和優勢是不可替代的，符合當前高等工程人才的培養，更具優勢[9]。

2.2 雙創教育是新工科人才培養的重點

雙創教育即創新創業教育，是由創客活動發展形成的一種教育方式[10]。創客活動是由教師引導、學生為主，著重通過具體的工程實踐完成知識串聯、跨學科融合、文化積淀、能力鍛煉、意識養成等一系列創新創業人才培養過程[11]。李克強總理曾強調，創新創業是國家贏得未來的基礎和關鍵，雙創由眾而厚積成勢，因創而破繭成蝶。雙創教育是高校創新創業人才培養的重要載體，對于高等工程卓越人才的培養具有重要意義[12]。當前中國高校雙創教育多數基于校內的眾創空間開展，其雙創活動打破了專業、年級、學科、能力的限制，圍繞著學生的興趣和自主能動性，以項目為驅動，開展實踐雙創能力培養，很好地實現了知識融合、跨界素養鍛煉，培養了學生的創新意識和創造能力[13]。如浙江大學的e-Works與Cooike創客空間、西安交通大學的“七樓創客匯”、廣東工業大學的廣州大學城兩岸四地大學生創客空間等。因此有學者表示，眾創空間教育是現代高等教育各類教育要素的創新，是高校教育性質的必然趨勢[14]。此外，也有很多高校眾創空間將校企融合共建、共研、共培、共產協同育人作為雙創人才培養的主要戰場，讓雙創教育培養扎根在產業發展和社會需求的沃土上，盡可能地避免內熱外冷的尷尬局面，如天津大學的長榮健豪文化創客空間、上海交通大學的京東創客空間等。

2.3 工程訓練與雙創教育結合的發展趨勢

從人才培養目標、方法及形式上來看，雙創教育與工程訓練不謀而合。創新與實踐即雙創教育與工程訓練的一體化培養，能夠完成知識重構、能力鍛煉、素質養成的新工科人才培養目標，同樣，創新與實踐的深度融合，以創新引領實踐，以實踐驅動創造，以創造推動創業及產業發展，可以打破學科專業壁壘，實現知識融合、跨界協同，引領新工科人才培養機制的轉變。為此國內的部分高校將工程訓練中心與創客空間進行了有機結合，成立了圍繞工程訓練及工程實踐活動為中心的雙創實踐中心，如清華大學的i.Center基礎工業訓練中心、哈爾濱工業大學的機械創新與創業實訓中心、華中科技大學的工程實踐創新中心等。2021年，經教育部工程訓練教學指導委員會研究，上報教育部高教司同意，將全國大學生工程訓練綜合能力競賽更名為中國大學生工程實踐與創新能力大賽，更名后的競賽是列入《教育部評審評估和競賽清單（2021年版）》（教政法廳函〔2021〕2號）的重要賽事，是全國大學生工程訓練綜合能力競賽的升級和完善，這也充分體現了工程實踐與創新能力并重、并舉的新發展趨勢[15]。

3 工程訓練中的雙創教育實施路徑探析

工程訓練是在新時代、新經濟、新工科、新課程、新對象、新基建背景下，高校培養面向工程應用型、學科交叉復合型、創新型人才的重要實踐基地，工程訓練與創新實踐的建設與發展要有強烈的危機感和使命感，需要工訓人以更大的勇氣、魄力，更大的智慧探索高等工程實踐與創新教育的新理念、新標準、新技術、新模式、新文化，建設和發展工程與創新并舉的實踐教學平臺，加快培養適應和引領新一輪科技革命和產業變革的卓越工程科技人才。

3.1 打造新工科背景下的雙創工程訓練實踐教學平臺

新工科背景下的卓越工程人才的培養，核心就是圍繞智能制造及其產業服務，實現新型工程創新人才的培養，其教學平臺應以實踐教學為主線，以理論與產品制造基本技能鍛煉為基礎，以綜合、創新訓練為提升，將課程思政、勞動教育、工程倫理與工程文化傳承教育、創新創業教育、終生學習教育貫穿始終，拓展工程思維與工程視野，培養養成工程素養，提高受教者面向及解決復雜工程問題能力的培養，打造由基礎型工程實踐、綜合創新型工程實踐、研究探索型工程實踐、非技術能力工程實踐、雙創實踐訓練等五位一體的新工科雙創工程訓練實踐教學平臺。

3.2 構建多專業、多層次的工程創新實踐教學課程體系

圍繞著強基礎、寬視野、厚實踐、引創新、促探索的教學目標，構建新工科背景下的以學習者為中心的工程創新實踐課程體系。“工程訓練”是理論與實踐一體化的工程認知與實踐創新能力鍛煉課程，新工科背景下“工程訓練”的課程建設需要一如既往地重視受教者的理論基礎課程與工程實踐課程的有機結合，按專業與培養目標進行不同程度的“工程訓練”課程體驗。

建立面向文學、醫學類、藝術類等非工科專業的通識性工程認知體驗性實踐創新課程。通過構建一類經典的具有現代智能制造背景的工程實踐項目，結合受教者的專業組成獨立的教學單元，以學生的興趣驅動實踐課程學習，讓非工科專業的學生也可以在工程實踐中了解工程文化，建立對工程的感性認識，引導學生形成跨學科、跨專業的大視野、大思維、大工程觀，了解智能制造與各個領域的結合，完成工與文、工與醫、工與藝等專業的融合。如開設基于六軸機器人或并聯機械手編程的書法體驗課程，開設基于人形機器人編程的舞蹈體驗課程，開設智能服務機器人的智慧生活體驗類課程，開設基于三維掃描和3D打印技術的醫學類體驗課程等，用工程語言詮釋跨專業知識的融合和實踐能力的鍛煉，用精準的控制實現對工程素養、質量意識和系統思維的鍛煉。

建立面向物理學、光學信息科學技術、電氣自動化、電子工程、工業設計、計算機信息類、環境工程、材料控制類等理工類專業的通識性工程實踐創新課程，著重圍繞著“一件產品”工程實踐課程開展實踐學習。對于理科與近機械類專業的學生，數學語言是通用的工程語言，除了建立上述醫學、文學類專業相似的工程體驗類的實踐課程單元外，這部分課程實踐主要是圍繞一件產品的制造過程體驗，讓學生建立從原材料、毛坯、加工、裝配、調試到一件產品的制造全過程，以及產品與經濟、環境、資源等之間的關系，除了培養工程素養，學習工程文化，更重要的是要了解典型的工程制造過程，得到實踐能力的鍛煉和創新思維的啟發，為以后的創新工作與學習打下基礎。如很多高校在非機械類工科專業的“工程訓練”課程學習中都采用了雙軌制的教學實踐，一方面積極開展有關先進制造技術實訓項目，在實訓過程中開設數控加工、3D打印、激光加工、特種加工、機器人控制技術等為主的獨立的小的實訓單元，注重新技術、新工藝、新方法、新手段在工程實踐中的應用，拓展工程思維，形成多學科知識的交叉融合；另一方面圍繞著一個產品如“榔頭”的制造與加工，將車、鉗、銑、刨、磨等實訓技術串聯起來，讓學生在完整一個產品的制造過程中獲得工藝知識的學習、實踐能力的訓練和綜合素質的提高及創新意識的培養。

建立面向機械工程、汽車工程等機械類專業的多層次、模塊化、開放性的綜合創新工程實踐課程，除了完成工程的認知、工程文化的了解、工藝知識的學習、實踐能力的鍛煉、工程素養的養成以及創新意識與創新能力的鍛煉，更重要的是要將“一個產品”的實踐能力鍛煉轉向“一批產品”的創新實踐能力鍛煉。通常是構建項目驅動式綜合創新實訓課程，在課程中具體要做到以下幾點：①讓學生面向工程實踐，運用所學專業知識，發現并解決問題，做好工藝規劃，完成一件產品的制造，提高工程素養；②學習掌握宏觀控形、微觀控性，結合現代先進測量技術方法完成產品質量測評，建立并強化質量意識；③在保證加工質量的基礎上，實踐智能制造云管理技術，積極規劃智能制造生產模式，做好一批產品，培養系統性工程思維；④堅持產學合作，鼓勵工程訓練走出課堂，進入工業制造場景，創造身臨其境的大工程觀，堅持企業走進來，將企業的工程人員請進來，面向工程實際問題，培養學生解決工程實踐的能力和創新思維的鍛煉；⑤堅持虛實結合的實訓能力鍛煉，打造虛擬仿真的類的智能制造云管理與實踐平臺，將產品設計與制造變成實踐教學的場景。

3.3 構建體系化的智慧實踐教學管理平臺

打造理論扎實、實踐過硬，多專業、多層次搭配的實訓教師隊伍，構建體系化的智慧實踐教學管理平臺。基于工程創新的綜合實踐教學平臺，多層次、跨學科的體系化實踐課程最終均需落實到教與學2個教學主體上，新工科背景下的雙創工程訓練需要構建學歷、專業、年齡層次布局合理，基礎理論知識扎實，實踐技術精湛，創新能力和責任心強的實訓師資隊伍；同時在不同層次的實訓課程教學中，注重不同專業層次的教師搭配，形成一門實訓或一個實訓項目多名教師同時完成授課的教學過程。

利用工程實踐教學的現代化、信息化、網聯化與智能化，積極推進實踐教學與學習過程管理的深度融合，構建從選課、信息管理、安全教育培訓、微課講解（主要為實踐理論與工程倫理、工程文化等知識等內容）、實踐操作、課程考核與評價等一體化的綜合信息化教學平臺，打造輻射課內與課外、線上與線下、開放與共享結合的夯實基礎實踐能力，提升綜合實踐能力，引領學生創新實踐的智慧工訓綜合管理平臺。

4 結語

新工科背景下的“工程訓練”是服務于創新驅動發展戰略、制造強國戰略、扎實提高工程實踐教育質量的重要育人課程，是踐行新時代高等本科院校課程思政、勞動教育、工程倫理與工程文化教育的重要育人環節，其發展趨勢是夯實基礎理論、強化實踐能力、提高綜合創新能力。高校在工程訓練的建設過程中應聚焦工程觀、質量觀、系統觀、文化觀等塑造和培養新時代背景下的卓越本科人才，在實施路徑中需要做到結合學校的專業特色及軟硬件平臺資源，“因校制宜”地開設基于不同教學目標的多樣化雙創“工程訓練”課程，突出創新工程訓練，構建智慧教學管理與服務平臺，打造雙創跨專業、學科的師資隊伍，切實做到百花齊放，適應不同專業學生的不同需求，做到專業全覆蓋，因材施教；同時守正出新，堅持知識傳授與實踐創新，又與時俱進、審時度勢，做到大學四年課內與課外實踐不斷線，在校與終身學習實踐不斷線，探索并建設各個高校特有的雙創工程實踐育人模式。