基于工程實訓的高等工程教育教學改革探索

劉 忠，戴國洪，郭蘭中，黃 瓊

(常熟理工學院，江蘇 常熟 215500)

基于工程實訓的高等工程教育教學改革探索

劉 忠，戴國洪，郭蘭中，黃 瓊

(常熟理工學院，江蘇 常熟 215500)

通過分析國內外高等工程教育的發展和特點，對我國高等工程教育存在的主要問題進行探討，同時指出，加強工程實訓是提高我國高等工程應用教育質量和培養工程應用創新技術人才的重要手段，并對工程實訓中的教學改革思路與方案以及所采取的措施進行探索研究。

高等工程教育；工程實訓；應用教育；創新能力

一、引言

當今世界，工程技術對經濟和社會的推動作用越來越大，工程技術應用人才的培養直接決定工程技術的水平和發展速度，決定國家的工業競爭力。而高等工程教育對于工程技術應用人才的知識、能力、素質等形成起著主要作用，特別是對創新精神與創新應用能力培養有著決定性的影響。因此，世界各國特別是工業發達國家都在大力推進工程教育的改革與發展，力爭培養出更高質量的工程應用型人才，以保持在競爭中的有利位置。

日本自20世紀70年代起便把許多精力投入到優秀工程技術人才的培養和先進制造工藝的開發與應用，當其他國家許多技術發明出現時，日本卻因工藝先進而最先做成了產品，投入了市場，取得了巨大的經濟效益，在國際競爭中占了上風。

德國則要求工科大學的學生在入學前要有不少于1年的工程訓練經歷。技術師范大學對此則要求不少于1年半。在應用型工科大學的6年內，有一半時間是在企業里進行工程訓練和進行1年以上的畢業設計和撰寫論文，而畢業設計和撰寫畢業論文的過程實際上也包含工業培訓的成分。

美國實行通才教育，學生畢業后就業的選擇很廣。近年來，美國高等院校開始加強了工程培訓的內容，有的學校延長1年學制以加強工程實踐。美國伍士德(WPI)理工學院與工業界有著廣泛的聯系，WPI的本科學生在學習期間至少要做3個項目，每個項目10周時間，項目主要來源于工業界。由于大學生的參與特別是對細小問題的解決，為美國生產的產品日臻完善做出了貢獻。

法國的高等工程教育實施精英教育。學生在兩年預科之后，經篩選入校。在此后的三年培養中，第一年在企業(國內或跨國企業)一個月；第二年在企業兩個月；第三年在企業三個月。總共有半年的工業實踐時間。學生畢業時所獲得的是工程師稱號，而不是學士學位。這樣就構成了國家、學校、社會、教師和學生五位一體的工程教育培養體系，確保了培養質量[1]。

工程科學技術在推動人類文明進步中一直起著發動機的作用，高等工程教育是一個國家科技水平、一個民族科學文化素質的象征，它擔負著為國家培養工程技術高級專門人才的重要任務。我國是發展中國家，工程技術力量相對薄弱，提高我國高等工程教育質量，是培養現代工程科技人才的迫切需要，是高等工程教育可持續發展的基本前提。大力發展高等工程教育，關鍵在于提高學生的工程實踐能力和技術應用能力，增強高校主動適應社會發展需要，致力于培養更多具有較強學習能力、實踐應用能力和創新能力的高素質工程人才。

二、我國高等工程教育存在的主要問題

改革開放以來，我國高等教育事業取得了舉世矚目的成就。作為發展中國家，我國確立了全面建設小康社會、實現工業化發展的戰略目標，為高等工程教育帶來一個難得的歷史發展機遇。“走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮”的新型工業化道路，對高等工程教育所培養人才的要求越來越高，對創新拔尖人才的需求越來越大，這就要求中國高等工程教育必須率先實現現代化。我國已成為高等工程教育的大國，當前中國的高等工程教育包括：工學博士、工學碩士、工程碩士、工學學士的培養和高等職業技術教育。但離世界高等工程教育強國尚有較大差距，世界強國的大學都直接參與工程科技的研發，推動科技進步。高等工程教育對工程技術人員的知識、能力、素質等的形成起著主要作用，特別是對創新精神與創新能力的培養有決定性影響。而我國的高等工程教育在這方面差距明顯。主要有以下幾方面問題[2]：

（一）我國培養的工程技術人才“面向工程實際應用”的能力不強

工程教育的人才培養必須面向工程實際，這是我國經濟發展的迫切需要，也是工業發達國家高等工程教育和工業發展的經驗。而這恰恰是我國高等工程教育的主要欠缺。它突出反映在學科專業劃分過細，知識面太窄，又沒有足夠的工程實踐訓練，導致學生缺乏對工程設計在工程及工程教育中的重要地位和作用的認識；缺乏對現代工程所必須具備的有關經濟、社會、交往等方面知識的了解；缺乏參與管理現代工程的初步能力和管理素質。

（二）我國高等工程教育培養層次、結構體系與人才類型不合理

我國當前高等工程教育的學歷、學制和多層次教育的培養要求之間不夠協調，多層次教育的培養目標不甚明確，分工不夠清楚，沒有形成多種特色，且存在追求高層次的傾向。按照國家對人才的需求層次和人才培養的規律，工程教育的四個層次，即高等職業技術專科、工學學士、工學碩士、工學博士等，都需要進行工程科學、工程技術與應用、工程管理的教育。

（三）許多高校并未真正做到產學研相結合

高等工程院校必須面向工業企業，工業企業必須依靠高等工程教育，雙方密切合作，共同解決應用型技術型人才的培養問題。但目前，我國工業界不像美國工業界有對畢業生進行必需的工程師崗位培訓的系統，我國的工科大學生也不像德國工科大學生具有參與工程項目的實踐經驗。總之，我國高等工程教育的培養規格比較單一，缺乏一定的靈活性，不能適應我國高速發展的現代化經濟對工科應用型人才的要求。

（四）高校學生創新應用能力培養未得到重視

技術創新問題是高等工程教育界研究討論的“永恒課題”。創新，不僅僅是一個學校的校風問題，而且是高等工程應用型人才的培養目標問題。我國高等院校工程教育教學內容陳舊，方法死板，聯系實際不夠，鼓勵和培養創新精神與能力不足，不適應現代企業技術創新對人才的要求。顯然，我國的高等工程教育遠未能自覺地把增強工程創新意識和技術創新能力的要求貫穿于人才培養的全過程。

三、高等工程教育必須重視工程實踐

近年來，我國高等教育發展迅速，取得了長足的進步，但一些高校大規模擴大招生，片面追求大而全的辦學模式。由于教育經費不足、師資隊伍建設滯后、教育觀念偏差等因素的影響，高等工程教育中實踐環節的實施受到嚴重的削弱，實驗基地設備老化，工廠實習難以落實，設計環節不被重視，教師缺乏相應的工程實際經驗，學生實踐能力、創新能力不強，培養出來的工程技術人才與企業需要和社會需求有較大的差距。導致許多大學生畢業后難以勝任用人單位的工作要求，這一現象已成為擺在工程教育界同行們面前一個必須解決的棘手問題。

我國走新型工業化發展道路，迫切需要大批應用型、復合型、創新型的高級工程技術人才。知識積累是創新的前提，工程實踐是創新的基礎，因此，必須在加強基礎、拓寬學生知識面的同時，加強工程實踐與訓練。

目前“實踐才是工程專業的根本”已成為國際高等工程教育界的共識。美國麻省理工學院提出了高等工科教育要“回歸工程實踐”的教育理念[3]。鑒于此，我國的高等工程教育必須重視實踐教學，重視工程應用教育，樹立工科專業“實踐教學與理論教學同等重要”，“實踐應用是工科專業人才成功之本”的教育理念。為突出實踐應用教學的重要性，工科本科專業的理論教學與實踐應用教學應該“平分秋色”，亦即理論教學與實踐應用教學要各占總教學時數之半；而專科層次的工科高職教育，實踐應用教學的時數則要高于理論教學的時數。必須轉變觀念，推出適應現代社會要求的，突出實踐教學，有利于學生實踐應用能力培養的專業教育計劃[4]。

目前，我國許多高校工學專業已經把工程應用、工業實訓擺在了相當重要的位置，作為工學專業學生培養的必不可少的教學環節。很多高校相繼成立了基于應用型人才培養的二級學院或工業培訓中心，如同濟大學成立了高等技術學院、湖南師范大學在原有的職業技術學院的基礎上成立了應用技術型人才培養的工學院、廣東技術師范學院成立了面向廣東高校開放的工業實訓中心等，這些機構對工科教學和工程技術人才培養起了很大的作用。

四、基于工程實訓的實踐教學改革探索

（一）科學合理建立實踐教學體系

以筆者所在的常熟理工學院為例，該學院擁有江蘇省高等學校實驗教學示范中心（機械工程綜合訓練中心），同時，還有眾多產學研合作伙伴與基地，這些實習機構全方位向學生開放。其實踐教學的理念是：以國內外先進的教育理念和教學理論為指導，從社會對人才的要求出發，以人為本，研究和探索適合應用型本科人才培養的教學模式，進而構建相應地教學體系和管理體系；激發學生的科學精神與學習潛力，提高學習能力、實踐能力、創新能力；在掌握較扎實基本理論知識的基礎上，通過一系列學科綜合訓練，培養富有創新精神的應用型高級專門人才。根據其實踐教學理念，構建了工程實訓教學體系如圖1所示。

圖1 基于工程實訓的實踐教學體系

在實踐教學體系設計中，注重實踐教學與理論教學緊密結合，科學地設置實驗實踐項目，并注重先進性、開放性，形成適應學科特點及自身要求的系統、科學、完整的實踐教學體系，培養學生的科學精神、實踐能力以及分析問題、發現和解決問題的能力。經過多年的建設，在數字化設計與制造、車輛工程、機電控制等方向已形成基礎實驗、專業實踐、綜合訓練、創新實踐四個層次的實踐教學體系。

（二）分階段逐步推進實踐教學目標

學生實踐技能的培養不是一蹴而就的，需要在教學中逐步地熏陶培養。我們將實踐能力目標分解為四個層次逐步推進的小目標。依此，將實踐教學分四個階段進行：第一階段為基本素質能力的培養階段。通過專業基礎實驗，使學生掌握實驗的基本操作方法及技能，正確使用儀器設備，掌握正確的數據處理方法，并能正確地寫出實驗報告，以培養學生嚴肅認真的工作作風；第二階段為技術基礎能力的培養階段，通過技能實訓項目的訓練，提高學生實際操作能力；第三階段為專業能力的培養及綜合訓練階段，在學生掌握了一定的專業方向理論知識和實踐技能后，通過綜合實訓項目的訓練，培養學生實際工程應用能力；第四階段為個性化培養階段，通過創新項目的訓練，培養學生在實踐過程中發現問題、分析問題及解決問題的能力。

（三）建立科學有效的實踐教學考核體系

目前，我院所開實踐課程充分考慮了訓練內容與科研、工程實際相結合的問題，所開設的自主創新訓練、電子創新訓練、機器人創新訓練的選題綜合性強、有實際應用價值，均是從科研、競賽及工程實際中凝煉出的題目。實驗教學的考核在實驗完成后進行，采取平時成績同期末考試成績相結合的做法。平時成績以實驗操作、實驗能力、實驗結果及實驗報告為主要依據，總評成績按百分制綜合評分，鼓勵學生在實驗中有所創新，對于有創見的學生，成績從優。工程實訓教學的考核依據實訓日志、總結、操作能力、成果作品、答辯等方面給予綜合評價。

五、結論

通過加強工程實訓教學以及實施“個性化”培養、學生的創新意識與工程實踐能力的得到明顯地提高，教學效果顯著：

（1）學生經過實驗和工程實訓，掌握了相關實驗設備的使用及實驗方法，掌握了多種機械設備的操作規程以及產品的設計、制作和成型，例如：CAD/CAM、數控設備加工、快速成型等現代設計與制造技術等，能接觸到當今制造業較先進的制造設備和設計理念，提高了學生綜合素質與能力。

（2）通過較為系統的專業實踐項目的訓練，顯著提高了學生的自學能力、查閱文獻資料能力、實驗技能和動手能力、分析和解決實際問題的能力、寫作科技論文的能力等。

（3）實踐教學與科學研究、工程應用相結合。通過組織學生參加各種競賽活動，如全國“挑戰杯”比賽、江蘇省機械設計大賽、全國大學生電子設計競賽、中國機器人大賽、江蘇省大學生機器人競賽等，激發了學生參與創新實踐的熱情，培養和鍛煉了學生的綜合實踐能力與團隊合作意識。

該學院機械工程及自動化專業的本科生畢業前必須完成為期半年的各類工程實訓，由于特別注重工程實訓的教學環節，緊密結合長三角地區先進制造業的需求，以培養應用型工程技術人才和服務地方經濟為目標，逐步形成辦學特色。在培養人才過程中，注重在理論教學過程中貫穿創新思維，在實踐教學中貫徹應用能力，大學生課外科技活動成果顯著。學生在國家、省機械創新設計和機器人大賽中頻頻獲獎。畢業生廣受社會歡迎，就業率一直在98%以上。

實踐表明，高校在人才培養方面應注重理論與實際應用的結合，加強工程實踐訓練，突出創新應用能力培養；高校工程教育應突出工程特色、注重市場需求、技術水平領先，以培養現代工程師為主要目的。只有這樣，我國高等工程教育才符合我國工業現代化的發展要求，為我國工業技術的發展培養更多更好的高素質的工程技術應用型人才。隨著全世界人口的不斷增長、資源和生態環境壓力的日益增大，工程創新與應用技術在解決人類需求和促進社會發展方面將起著越來越重要的作用。而以信息、生物、新材料等高新技術為代表的科學技術的飛速發展、經濟和市場的全球化趨勢以及國際范圍內的競爭日趨激烈，則對工程技術應用型人才的培養提出了新的更高更廣的要求。以加強工程實踐訓練，大力培養和提高工程技術人才的操作動手能力、思維創新能力的工程應用教育改革，勢在必行[5-6]。

[1]孔寒冰等.國外工程教育發展的幾個典型特征[J].高等工程教育研究,2004,(4):57-61.

[2]張麗娟.關于高等工程教育改革的思考[J].江蘇高教, 2003,(6):49-50.

[3]陶勇芳,等.關于高等工科教育創新的探索[J].中國高教研究,2005,(1):54-56.

[4]李東華,葛真,尚敬梅.現代工程教育理念指導下的工程訓練教學方法改革與實踐[J].中國現代教育裝備, 2011,(5):113-115.

[5]彭可,龍小華,李仲陽.產學研模式下高層次應用型電子人才培養的研究[J].湖南第一師范學院學報, 2011,(3):77-81.

[6]時銘顯.高等工程教育必須回歸工程與實踐[J].中國高等教育,2002,(22):14-16.

An Exploration of Higher Engineering Application Education Reform Based on Engineering Practice

LIU Zhong，DAI Guo-hong，GUO Lan-zhong，HUANG Qiong
(Mechanical Engineering College,Changshu Institute of Technology,Changshu,Jiangsu 215500)

Based on the development and the characteristics of higher engineering education at home and abroad,this paper is to present the major problems of higher engineering education in China,and point out that strengthening engineering training is the significant way to improve the quality of higher engineering education and to train new creative technologists.At the same time some teaching reform measures are put forward.

higher engineering education;engineering training;application education;creativity

TBI-4

A

1674-831X（2012）01-0058-04

2011—11—09

江蘇省高等教育教學改革研究課題(2011JSJG104)

劉忠（1968—），男，湖南長沙人，常熟理工學院教授，博士，碩士生導師，主要從事工程裝備機電液系統集成與節能控制、工業職業教育研究；戴國洪（1966—），男，江蘇吳江人，常熟理工學院教授，博士，主要從事數字化設計與制造技術、高等教育管理研究；郭蘭中（1964—），男，陜西渭南人，常熟理工學院教授，博士，主要從事機械結構有限元分析、高等教育管理研究；黃瓊（1978—），女，江西萍鄉人，常熟理工學院助教，碩士，主要從事高教圖書管理研究。

[責任編輯：胡 偉]