多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式研究

摘要：針對國際國內(nèi)對工程素質(zhì)卓越人才的迫切需求，結(jié)合當前高等工程教育的實際情況，圍繞我校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目標，遵循國際工程教育認證體系的指導原則，就多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式構(gòu)建的實施策略與實現(xiàn)路徑等問題進行了研究，提出了具體的措施與做法，對促進和推動工程教育具有一定的參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：學科交叉；工程教育；模式創(chuàng)新

中圖分類號：TB"""""" 文獻標識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.14.077

0 引言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)向高質(zhì)量發(fā)展，高等教育呈現(xiàn)出“學科交叉”“多學科融合”“協(xié)同育人”“五育并舉”等多業(yè)態(tài)發(fā)展的態(tài)勢。黨的二十屆三中全會，已將新質(zhì)生產(chǎn)力確定為引領(lǐng)未來經(jīng)濟增長的著力點，與其密切相關(guān)的工程教育也被推到了高等教育的最前沿。

工程教育是當前各高校普遍關(guān)注的重要議題，已經(jīng)融入“三全育人”“五位一體”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的全流程中[1]。其關(guān)鍵在于培養(yǎng)大學生的工程素養(yǎng)、強化實踐能力，激發(fā)創(chuàng)新精神。作為我國獨具特色的一種工程教育模式，工程訓練是高等工程教育至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。它涵蓋常規(guī)的實地訓練，著重培養(yǎng)大學生的工程思維、激發(fā)創(chuàng)新意識、鍛煉創(chuàng)新能力，注重知識、素質(zhì)、能力的綜合發(fā)展。同時，提供多學科知識整合與應(yīng)用的實踐與訓練機會。因此，它在培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的過程中，起到了傳統(tǒng)理論教學和其他工程教育模式所無法替代的關(guān)鍵作用。加快推進工程教育的多學科交叉融合，將成為應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新趨勢。

我國當前采用的工程教育認證標準于2012年7月修訂，它清晰地界定了工程認證畢業(yè)生需掌握的10種關(guān)鍵能力[2]，具體為：（1）具備人文素養(yǎng)和良好的職業(yè)道德；（2）掌握理科基礎(chǔ)與經(jīng)濟管理知識；（3）擁有扎實的專業(yè)知識及豐富的實踐經(jīng)驗；（4）能夠分析實際問題并設(shè)計實施方案；（5）具備文獻檢索及有效獲取信息的能力；（6）具有一定的綜合創(chuàng)新能力；（7）熟悉行業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)；（8）擁有一定的組織、管理和溝通協(xié)調(diào)能力；（9）擁有持續(xù)學習和自我提升的能力；（10）具有國際視野及參與國際競爭的能力。上述10種能力正是卓越工程師所不可或缺的能力與素養(yǎng)。這是現(xiàn)代工業(yè)社會的創(chuàng)新型人才必須具備的能力和素質(zhì)，更是現(xiàn)代高等教育、職業(yè)教育和工程教育始終追尋的目標。

目前，在高等教育中，特別是以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標的普通高等院校，工程訓練和勞動實踐教學是鍛煉和培養(yǎng)大學生這10種能力的最佳方式，而將工程訓練整合進工程教育認證的核心執(zhí)行流程中，是深化工程教育改革不可或缺的必然舉措，也是最為高效的方法。

1 高等工程教育現(xiàn)狀

近年來，隨著“協(xié)同創(chuàng)新”“學科交叉”“學科融合”等各種理念逐漸融入高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標中，各本科高校在專業(yè)建設(shè)方面積極鼓勵多學科交叉融合，以培養(yǎng)綜合性、滲透性、交叉性相結(jié)合的高素質(zhì)人才。培養(yǎng)兼具創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神的復合型人才已成為普通高校，特別是應(yīng)用型人才培養(yǎng)高校探索的重要課題。

為深化應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革，各類院校努力探索跨學科多專業(yè)的綜合實踐教學乃至跨學科多專業(yè)產(chǎn)學結(jié)合的綜合實踐教學培養(yǎng)模式，提升教學品質(zhì)，培養(yǎng)不同學科專業(yè)學生之間團結(jié)協(xié)作的能力，發(fā)揮各自專業(yè)應(yīng)用能力，以及共同解決實際問題的能力；培養(yǎng)學生以本專業(yè)為基礎(chǔ)，拓寬形成多個面向，淡化專業(yè)的“專一性”；同時，圍繞學院產(chǎn)學協(xié)同、跨學科多專業(yè)綜合實踐教學特色所進行的綜合實踐教學改革的研究、思考與實踐的研究課題正在增多，一線教師和教學管理人員在實踐教學改革，在工程教育的多學科交叉融合中的探索研究進一步加強。

如圖1所示，通過對比可以發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)普惠型工程教育更強調(diào)專業(yè)的差異性和特殊性，注重專業(yè)能力培養(yǎng)，而現(xiàn)代工程教育趨向于多學科交叉融合，在學生能力培養(yǎng)方面，更注重學生的主動思考、主動參與、積極創(chuàng)新。同時，遵循專業(yè)認證的理念，以學生為中心，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標導向。

當前，工程教育領(lǐng)域面臨多方面的挑戰(zhàn)，不僅來自教育內(nèi)部，也涉及社會、經(jīng)濟和技術(shù)等多個層面，主要表現(xiàn)在：（1）教育資源分布不均，教育質(zhì)量參差不齊，工程教育質(zhì)量難以保證。（2）實訓基地不足，設(shè)施和條件有限，師資隊伍缺乏實踐經(jīng)驗，難以滿足培養(yǎng)高水平工程人才的需求。（3）課程設(shè)置與市場需求脫節(jié)，缺乏跨學科整合，畢業(yè)生就業(yè)競爭力不足。（4）缺乏創(chuàng)新實踐平臺，學生的實踐能力和科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。

近10年來，我國高等教育中的工程教育得到了快速發(fā)展，取得了顯著成效。隨著制造業(yè)全球化的需求日益增長，我國高等工程教育在教育理念、定位、培養(yǎng)目標設(shè)定、課程安排、教學手段、教師團隊建設(shè)以及考核評價體系等多個層面，仍舊面臨著顯著的問題和挑戰(zhàn)。特別是存在理論與實際脫節(jié)、實踐訓練環(huán)節(jié)薄弱、企業(yè)實習機會難以保障、畢業(yè)設(shè)計未能充分融入工程實踐，以及工科教師隊伍中工程實踐經(jīng)驗匱乏等嚴重問題。用人單位對畢業(yè)生的反饋顯示，他們在工程實踐能力上有所欠缺，需要較長的適應(yīng)期才能勝任工作，并且在創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作以及敬業(yè)精神方面存在一定的不足。

目前，在高等教育中，特別是以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標的普通高等院校，工程訓練和勞動實踐教學無疑是鍛煉和培養(yǎng)大學生實踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的極好途徑，將工程訓練融入工程教育認證的核心環(huán)節(jié)中，是推進工程教育改革深入發(fā)展的必要舉措和有效手段。眾所周知，多學科交叉在解決復雜工程問題中具有重要的作用，針對當前工程教育領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，需要政府、高校、企業(yè)和社會各界共同努力，加強合作與交流，推動工程教育的改革和發(fā)展。

2 多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式構(gòu)建

利用我校豐厚的積累和經(jīng)驗豐富的師資團隊，將省級實驗教學示范中心——工訓中心作為工程教育實施實踐的主陣地，以2～3個多學科交叉的綜合創(chuàng)新項目建設(shè)為基點，構(gòu)建工程教育與工程訓練相結(jié)合，工程訓練與創(chuàng)新設(shè)計相結(jié)合，創(chuàng)新設(shè)計與學科競賽相結(jié)合，工程訓練與勞動實踐教育相結(jié)合的工程教育創(chuàng)新模式。探索主觀評價與客觀評價相結(jié)合、標準產(chǎn)品與創(chuàng)新產(chǎn)品相結(jié)合、實際產(chǎn)品與產(chǎn)品創(chuàng)意相結(jié)合的工程教育評價機制，建設(shè)打造機電結(jié)合，融合計算機虛擬仿真、PLC機床控制、智能制造與工業(yè)機器人等眾多項目于一體的全校學生共享的工程教育創(chuàng)新實踐大平臺。

堅持工程訓練與學科競賽一體，堅持專業(yè)實習與勞動教育相結(jié)合，進行多學科跨專業(yè)的運營模式，是開展工程教育的改革與創(chuàng)新，實現(xiàn)新型育人模式的需求，也是破解專業(yè)人才培養(yǎng)中工程能力薄弱難題的必經(jīng)之路。要在跨學科融合的基礎(chǔ)上，發(fā)揮專業(yè)互補的優(yōu)勢，充分發(fā)揮工程訓練中心的實踐、實訓、實驗和創(chuàng)新平臺的優(yōu)勢，大膽拓寬創(chuàng)新思路，進行工程訓練的現(xiàn)代化、學科競賽和勞動實踐教育的有機結(jié)合，構(gòu)建多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式。

2.1 多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式的實施策略

為了實現(xiàn)多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式，可以采取如下實施策略。

2.1.1 以大工程觀為背景，構(gòu)建多學科交叉的實踐平臺

涵蓋多個學科領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)，以及包括社會、政治、經(jīng)濟、文化等諸多非技術(shù)性影響因素在內(nèi)的現(xiàn)代工程師培養(yǎng)是一個復雜系統(tǒng)。因此，必須以專業(yè)技術(shù)為支撐，打破當前以學科專業(yè)為界限的教學活動模式，消除專業(yè)間的隔閡，促進資源的共享與利用。結(jié)合虛擬與現(xiàn)實，融合線上與線下教育，秉持大工程觀念，從全校視角出發(fā)，整合各學科專業(yè)、科研及企業(yè)資源，構(gòu)建一個跨學科融合的實踐教學平臺，實現(xiàn)設(shè)備與師資的統(tǒng)一配置，培養(yǎng)學生解決工程問題的綜合能力和創(chuàng)新能力。

2.1.2 以卓越人才培養(yǎng)為目標，重構(gòu)實踐教學課程體系

課程體系的設(shè)置對于人才培養(yǎng)的質(zhì)量至關(guān)重要，一個科學的課程體系應(yīng)當著重于提升學生的綜合素養(yǎng)、個性化技能以及創(chuàng)新能力。隨著專業(yè)認證工作的持續(xù)推進和通過認證專業(yè)增多，學生畢業(yè)要求指標點對標工程實踐項目的要求逐步增加，構(gòu)建一個從簡單到復雜，由基礎(chǔ)知識至綜合應(yīng)用，最終導向創(chuàng)新實踐的循序漸進式課程體系。用“必做”保證“分階段、模塊化”的基本實習要求，用“選做”實現(xiàn)“分層次、差別式”的人才培養(yǎng)，落實我校培養(yǎng)“基礎(chǔ)扎實、適應(yīng)性強、具有較強創(chuàng)新意識和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的目標。

2.1.3 強化學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，構(gòu)建雙創(chuàng)、實習和勞動教育一體化實踐平臺

實踐出真知，創(chuàng)新源于實踐，在每個層次的工程實踐活動中，精心設(shè)計規(guī)劃能夠激發(fā)學生探索欲和促進其自主創(chuàng)新能力的發(fā)揮。引導學生通過試做一個又一個全封閉鏈的項目，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和工程訓練、勞動教育等具有相通性，都是以工程教育為背景，都是培養(yǎng)學生的工程能力、動手能力和創(chuàng)新能力。通過一體化的實踐平臺，吸引更多不同專業(yè)的學生共同鍛煉、提升和創(chuàng)新。

2.1.4 開發(fā)多學科交叉的綜合性訓練項目，構(gòu)建工程教育實踐的綜合評價機制

以工程專業(yè)教育為背景，結(jié)合新工科的發(fā)展需要，建立健全科學、完善、具有可操作性的考核評價機制。以工程教育的目標、內(nèi)容要求為依據(jù)，把工程教育列入大學生四年全過程考核評價體系中，將工程教育的過程、成果作為對學校、社會、家長進行考核評價的內(nèi)容載入檔案，建立問題清單，并及時反饋，形成全社會的工程教育的激勵機制。不嚴格區(qū)分理工科和非理工科學生，利用好工程能力訓練的平臺和載體，基于課程的定位，構(gòu)建多層次、模塊化、項目式的實踐教學體系和工程教育實踐的綜合評價機制[3]。

2.2 多學科交叉的創(chuàng)新型工程教育模式的實現(xiàn)路徑

為了確保以上策略的有效實施和順利推進，可采取如下途徑和做法。

2.2.1 提高教師工程實踐能力，構(gòu)建校企合作培養(yǎng)方式

組織教師定期參加企業(yè)實習、工程實踐項目，使其深入了解工程一線，掌握最新技術(shù)和行業(yè)動態(tài)。鼓勵教師參與科研項目，通過解決實際問題提升其實踐和創(chuàng)新能力。引入具有豐富實踐經(jīng)驗的工程師作為兼職教師，與教師團隊進行交流與合作，共同提升實踐教學水平。構(gòu)建緊密的產(chǎn)學合作框架，攜手規(guī)劃人才培養(yǎng)計劃，以確保課程內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求高度契合。企業(yè)可提供實習實訓基地，使學生在真實的工作環(huán)境中鍛煉實踐能力。此外，學校能夠為企業(yè)提供所需的技術(shù)支持及員工培訓服務(wù)，促進雙方實現(xiàn)共贏。另外，還可共同開展科研項目，推動校企合作向更深層次發(fā)展，促進產(chǎn)學研一體化，為創(chuàng)新型工程教育提供支撐，為培養(yǎng)具有多學科交叉背景的創(chuàng)新型工程人才提供有力保障。

2.2.2 以綜合性的產(chǎn)品設(shè)計和制造引領(lǐng)工程教育的全過程

工程教育的終極目標是創(chuàng)新，必須有創(chuàng)新的設(shè)計，必須通過創(chuàng)新的方式方法加以實施，改變傳統(tǒng)工程訓練中“師傅帶徒弟”的模式，借助綜合性的產(chǎn)品設(shè)計和制造過程，實現(xiàn)“做中學、學中思、思中改、改中創(chuàng)”的遞進式學習，通過這種實習方法，突出多學科交叉的優(yōu)勢，將不同專業(yè)技能融合于工程教育創(chuàng)新中[4]。

2.2.3 以模塊化的項目式管理統(tǒng)領(lǐng)工程教育的全過程

多學科交叉的結(jié)果之一是會造成工程訓練組織的復雜性。在有限的平臺、師資和時段內(nèi)，充分利用好現(xiàn)有的資源，最大限度的發(fā)揮人力、物力的效能是工程訓練必須面對的難題之一。模塊化的項目式管理是一條很好的解決途徑，它直接解決在有限時段內(nèi)“干什么？怎么干？干得怎么樣？”等問題。模塊化能將學生的規(guī)定實習時段按項目需要進行順次管理，不同專業(yè)、班級、崗位及項目按照矩陣方式排列，能夠高效、有序地執(zhí)行。

2.2.4 以學科競賽和產(chǎn)品革新激發(fā)學生興趣、引導創(chuàng)新

多學科交叉的又一結(jié)果是將不同的競賽項目納入統(tǒng)一平臺中，在該平臺開展不同類別的學科競賽，更能迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。通過不同的工程項目和工程訓練情景的設(shè)置，鼓勵和引導學生自己主動動手，自主思考、循序漸進，從產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計、制造的各個環(huán)節(jié)中體會勞動的樂趣，鍛煉工程技能，養(yǎng)成愛學習、勤思考、會創(chuàng)新的良好品格。

3 結(jié)束語

多學科交叉的創(chuàng)新型工程訓練教育模式，既能滿足專業(yè)工程教育的普遍性，又能滿足專業(yè)工程教育的創(chuàng)新性。通過創(chuàng)新綜合性模塊化項目，靈活工程訓練的時段分解，能夠?qū)崿F(xiàn)多專業(yè)學生工程教育的分級分類實施，以及通識工程教育和專業(yè)工程創(chuàng)新教育的結(jié)合，滿足不同專業(yè)對工程教育的差異化需求，推動工程創(chuàng)客教育和雙創(chuàng)人才培養(yǎng)。

我校在不斷的改革創(chuàng)新中，始終堅持“以學生為中心”“目標導向”和“持續(xù)改進”的OBE專業(yè)認證理念[5]，探索實施多學科交叉的工程教育，并逐步改進優(yōu)化，向著以人為本的智能化方向轉(zhuǎn)型升級[6]。目前，已取得了一定的成效：（1）在工程教育實施目標方面實現(xiàn)：普惠教育與專業(yè)教育相結(jié)合；工程訓練與創(chuàng)新相結(jié)合；工程教育和專業(yè)勞動相結(jié)合；傳統(tǒng)工業(yè)感知與現(xiàn)代工業(yè)感知相結(jié)合。（2）在工程教育實施效果評價方面實現(xiàn)：主觀評價與客觀評價相結(jié)合；重復勞動與創(chuàng)新勞動相結(jié)合；產(chǎn)品設(shè)計制造與創(chuàng)新創(chuàng)意相結(jié)合；產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造相結(jié)合。

參考文獻

［1］劉楊，楊雪峰，徐林，等.“五位一體”的“雙一流”高校工程訓練中心建設(shè)路徑探索[J].實驗技術(shù)與管理，2022，39（05）：244249.

[2]胡萬欣，雷敏，王曦照.工程認證背景下工程訓練課程教學改革探究[J].西部素質(zhì)教育，2024，10（05）：162165.

[3]趙作福，陳翔，何為，等.基于多層次模塊化的金工實習教學改革與實踐[J].高教學刊，2024，10（02）：127130.

[4]陳靜，朱華炳，李偉.工程訓練課程多學科交叉項目式教學改革實踐[J].高教學刊，2024，10（S2）：124127+134.

[5]孫薇，張立昌.基于OBE理念的工業(yè)設(shè)計工程訓練教學設(shè)計與實踐[J].機械設(shè)計與制造工程，2024，53（01）：121125.

[6]朱峰，李雙壽，楊建新，等.工程訓練以人為本的智能化轉(zhuǎn)型升級[J].高等工程教育研究，2024，（01）：3034+47.