探討實驗教學示范中心建成后工程訓練亟待解決的問題

馬鵬舉, 邱玉婷, 張興華

(北京航空航天大學 工程訓練中心, 北京 100191)

探討實驗教學示范中心建成后工程訓練亟待解決的問題

馬鵬舉, 邱玉婷, 張興華

(北京航空航天大學 工程訓練中心, 北京 100191)

在分析實驗教學示范中心建成后存在的問題的基礎上,提出了高校工程訓練教學改革的方向,如建設分類、層次化的實驗教學體系,滿足實驗教學實踐性和綜合性的要求；建立學生工程訓練的自主開放平臺,滿足開放性和學生個性化訓練要求；注意吸引高學歷的教師從事實踐教學等。特別指出校企合作有助于解決工程訓練的一系列問題,是一個值得嘗試的改革方向。

工程訓練實踐教學； 課程體系； 師資隊伍建設； 校企合作

1 實驗教學示范中心建成后亟待解決的問題

1.1 硬件水平顯著提高,內涵建設相對滯后

從1998年至今,高校的工程訓練教學有3個重要的建設期:(1)1998年開始進行聯合國貸款項目建設；(2)2006年開始進行本科生教學水平評估；(3)2007年開始的省市級、國家級實驗教學示范中心建設。在這3個階段的建設中,工程訓練的教學定位、教學理念、教學體系和教學內容得到梳理,教學內涵建設得到發展,而最突出的變化是工程訓練的硬件條件普遍得到改善。高校投入數億元資金購置數控加工設備、機器人、先進測量設備、增材制造設備等并形成規模[1-6]。

實驗教學示范中心的硬件建設相對容易,并具有顯示度；而內涵建設見效慢,是一個長期的積累過程,不可能一蹴而就。因為工程訓練課程體系和內容的建設既要體現其實踐教育的特征(如工程訓練的綜合性、開放性和個性化,而不僅僅是單一的技能訓練),又要體現其“量大面廣,人人動手”的基本要求,往往需要教學團隊、儀器、設備、場地、運行經費等多種資源協同配合,而不是工程訓練中心一個部門所能完成的。

1.2 實踐教學教師隊伍建設有待加強

目前的工程訓練教師隊伍主要由兩類人員構成:(1)技能型實踐教師,主要是技術工人和少量工程師或高級工程師,他們具有嫻熟的操作技能,對實踐教學有突出的貢獻,但是一般年齡偏大,面臨退休；(2)合同制教學人員,他們是在實踐教學教師不足的情況之下,高校的工程訓練中心以合同制的方式招收的專科生和本科生,在人數上已經達到相當規模。合同制指導教師理論基礎好、年輕而富有朝氣,但缺乏實踐經驗、也缺少嚴格的技能培訓,而主要的問題在于他們不能納入學校正式編制、待遇又不高,存在不穩定性,可能使正常的工程訓練教學受到影響。

另外，年齡逐漸老化的以工人為主體的技能型指導教師常年滿負荷工作,逐漸脫離了生產一線,技術水平難以進一步提高,對于先進制造技術更是不適應；而年輕教師缺乏工程實際經驗,也難以獨立進行實踐教學改革。因此,在實驗教學示范中心建成后,工程訓練教師隊伍建設仍然有待加強。

1.3 先進設備應用率偏低,未充分發揮作用

經過本科生教學水平評估、實驗教學示范中心建設、“985工程”建設以及各種專項資金支持,高校工程訓練的硬件條件得到了一定程度的改善,特別是增加了數控機床、增材制造設備(3D打印)、三坐標測量、反求設備等先進設備[1],在一些高校工程訓練中心也不乏各種4軸、甚至5軸數控加工中心等,且具有一定規模,資金占用量數以億計。

但是,在一些高校中,硬件資源還沒有充分發揮作用,大量先進制造設備利用率低。有的學校雖然將數控加工實習納入工程訓練的課程體系,但只涉及基本的數控加工技術。數控加工技術是機、電、控、信息技術等多種技術的高度綜合,數控加工工藝設計與傳統制造工藝有緊密的聯系,但又有很大的區別,其工序高度集中,夾具系統、刀具系統、自動測量系統、數控系統具有高效和高可靠性,實現了傳統制造設備所不能實現的功能,是學生必須掌握的內容,是現代工程訓練教學改革的一個重要方向之一。

先進設備利用率偏低的主要原因是缺乏高水平的教師,設備更新后的課程設計跟不上,工程訓練的課程內容、課程體系滯后。此外,一線指導教師對數控加工技術的系統學習不夠、所掌握的數控加工技術不全面也是重要原因。數控設備、3D打印設備運行成本高也是先進的數控設備使用率偏低的一個原因。數控機床等先進設備的維修、保養、運行成本都遠遠高于普通加工設備。

1.4 不能滿足綜合性、開放性、個性化工程訓練需求

在實驗教學示范中心建設中,有些工程訓練的體系和內容的設計在滿足綜合性、實踐性、開放性、個性化的要求上尚有很多不足之處,這也是目前工程訓練不能令人滿意的重要原因,工程訓練還停留在技能訓練的初級層面,不能滿足學生工程能力、創新意識培養的需求。雖然學校已經意識到這些問題,也在不斷努力改變這種狀況,但從體系內容的設計、訓練的方式方法上仍然缺少必要的措施。

2 工程訓練課程體系的個性化和開放性體現

2.1 要體現工程訓練綜合性的教育特征

傳統的金工實習和電子實習強調對學生進行技能訓練,而工程訓練應該根據現代工程技術的發展而增加和優化訓練內容,例如自動控制技術。北京航空航天大學經過多年的努力和堅持,結合工程訓練的課程設計要求,自主研發教學設備,逐漸形成了覆蓋機、電、控技術的綜合課程體系,在綜合性工程訓練中心的建設上進行了改革并得到教育界同行的認可。

同時,硬件水平的提高為繼續深化教學改革夯實了基礎,大量數控機床等先進制造設備和儀器的使用,為課程體系的重構提供了巨大空間。數控加工技術、精密測量技術等是現代工業中不可缺少的關鍵技術,是現代工業發展的必然結果,具有不可取代性,因此開發和設計以數控加工設備等為基礎的工程訓練課程應該是綜合性工程訓練中心教學改革的重點。高校的工程訓練中心應該根據學校的學科特點和培養目標,建設新的工程訓練課程體系和內容[7]。

2.2 教學體系要體現工程訓練實踐性的特點

有不少學校正在建設分階段、層次化的實驗教學體系[2],例如北京航空航天大學在課程體系的建設上實現了分類、分層次的教學:

(1) 大一年級的工程認識教育,面向全校大多數學生；

(2) 大二年級的技術訓練,其中制造技術訓練是在原來金工實習的的基礎上,通過優化內容、保留基礎,增加特種加工、數控加工、增材制造、測量技術等；電子技術訓練不但包括電子工藝實習,而且通過一個典型的實習產品,將訓練過程作為一個工程項目,訓練學生的工程能力；

(3) 控制技術訓練是大三年級的綜合創新訓練(大規模的、項目驅動的、包含機-電-控內容的個性化綜合訓練)。

通過以上分類、分層次的訓練,最后與大四階段的畢業設計接駁,實現學生在校4年實踐教學不斷線,充分體現工程訓練實踐教學的實踐性特征。

2.3 體現工程訓練的開放性和個性化特征

無論是選修課還是必修課,工程訓練課程建設的基本要求都是面向多數學生,而目前在滿足學生的個性化需求上有一定難度,開放性的特征體現也不明顯。為了突出工程訓練的開放性和個性化要求,需要另一層次或類型的教學組織模式,使工程訓練對學生完全開放。學生可以在這個平臺上自主發揮,實現個性化的學習,這就需要為學生建立開放性的自主環境或平臺,在這個平臺上應提供必要的資源。這些資源主要包括:

(1) 儀器設備:設計、加工和檢測儀器設備；

(2) 材料庫房:常用材料,標準件等；

(3) 刀具及簡單工裝庫房:機械加工常用刀具如車削刀具、鉆削刀具、銑削刀具,裝夾虎鉗、平口鉗、卡盤；百分表、千分表等；

(4) 電子元器件庫房:常用電子元器件、各種單片機、PLC控制芯片、脈沖及伺服電機；

(5) 機房:計算機、設計軟件、上網環境等；

(6) 指導教師團隊:負責解答學生設計和制作過程的疑難問題、平臺管理、課程安排及資源配置等；

(7) 管理模式:學生自主管理,教師監督。

完全滿足個性化和開放性的工程訓練是一個大的課題,也是一個大的難題。受師資隊伍、儀器設備、課程安排、運行經費等條件的約束,要滿足工程訓練量大、面廣的需求,滿足大多數學生的要求比較困難。北航工程訓練中心面向機類和近機類專業學生所開設的必修課“綜合創新訓練”,就是按上述原則設計和運行的,已開設多年,取得了很好的效果,受到學生的歡迎。

3 師資隊伍建設

工程訓練師資隊伍建設是重要的問題,如果師資隊伍建設受到制約,工程訓練的所有方面幾乎都會處于維持或停頓狀態。

近幾年出現的可喜現象是:具有多學科背景并具有博士或碩士學位的青年教師主動加入實驗教學隊伍,對促進工程訓練等實踐教學的發展具有積極作用,他們是工程訓練中心的寶貴財富。這些青年教師分布在工程訓練的各個部門和崗位,是工程訓練原則、理念的落實和執行者。他們制訂學生實習方案,負責實習過程的協調和資源配置,進行實習效果的監督、檢查,并根據實習效果對實習過程作出必要的調整。高校工程訓練教師隊伍的建設需要加強,合同制教學人員也將逐漸成為一線教學指導人員的主體。

隨著越來越多的具有博士、碩士學位的教師加入工程訓練教學和教學一線指導教師的本科化,特別需要為他們提供職業發展的通道,解決職稱晉升等問題。他們本身已經具備很好的客觀條件,而需要的是后續的發展條件,例如在科研、培養研究生等方面。對于一線指導教師要注重薪酬的合理提高,并充分利用高校優越的學習條件,創造可以施展他們才華的環境。

4 將校企合作作為工程訓練教學改革的方向

校企合作的模式多種多樣,根本是雙方找到利益的共同點,解決各自關心的問題,經過磨合,使雙方利益最大化。企業派出工程技術人員和技術工人,帶著產品、工裝、刀具等走進學校,利用中心的設備,與學校教師和實習學生合作完成現場生產與教學,使工程訓練更具有開放性、綜合性和個性化的特點。這是解決工程訓練所面臨問題的一種有效的手段和方法[8-12]。

(1) 分階段、分層次的工程訓練課程設計,為工程認識課程提供了豐富的教學內容。教師不用再對著靜止的機床設備給學生講解機床的功能,尤其對于加工中心類復雜的機床,課程組織有序,學生興趣盎然。實際加工環境的建立也為相關課程提供了具體、不重復的課程內容,例如三坐標精密測量。

(2) 通過校企合作,參與實習的指導教師，特別是年輕教師,與企業工程技術人員共同解決生產中的實際問題,使技術和技能水平得以提高,滿足教學與科研要求。通過校企合作，造就了一批高水平的數控機床等高精設備的現場指導教師。

(3) 在企業的產品進入學校的同時,有豐富實踐經驗的工程技術人員也隨之進入工程訓練中心。他們既是生產者,也是工程訓練現場的指導教師,更能有效地解決工程訓練指導教師不足的問題,是對實踐教師隊伍建設的一種具有創造性的發展。

(4) 在近幾年工程訓練中心的建設中,大量資金主要投放在先進制造設備上,但普遍的問題是大量的數控設備利用率較低,有些或長期閑置不用。在眾多原因中,一個突出的問題是實習的成本問題。隨著校企合作的展開,一些費用改由企業負擔,因而學校的負擔大大減輕,化解了實習成本高、難以為繼的困境,特別是先進加工設備資源得到充分利用,在工程訓練中發揮了很好的作用。

5 結束語

在工程訓練的所有問題中,最緊迫、也是最關鍵的問題是師資隊伍建設問題。在師資隊伍建設中，要解決好工程訓練教師的薪酬待遇和職稱評定問題。解決好這兩方面問題,才能吸引更多的高學歷、高技術人才主動加入工程訓練教師隊伍,從整體上提高師資隊伍的素質,促進工程訓練各項工作的開展。

在工程訓練課程體系的建設上,分階段、分層次的課程體系設計教學效果明顯,且符合實踐教學的規律,突出了實踐教學的教育特性。在教學內容上,要根據學校的學科特點,盡可能多地涉及多項工程技術領域,體現實踐教學綜合性的特征。在教學時間上,實現實踐教學在本科教學階段的不斷線,體現實踐教學的實踐性特征。通過自主訓練開放平臺建設,滿足開放性和學生個性化實習的要求。

開展多種方式的校企合作,是工程訓練教學改革的一個重要方向。它可以解決多個工程訓練面臨的問題,如提高師資隊伍的技術水平、通過社會資源延伸實踐教學、發揮先進制造設備的作用等。

References)

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[5] 馬鵬舉,王亮,胡殿明.工程實踐教學的現狀分析與對策研究[J].高等工程教育研究,2011(1):143-147.

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[11] 崔軍,汪霞.反思目標 回歸本質:本科工程教育問題分析與改革對策[J].江蘇高教,2009(4):91-93.

[12] 孫立民.關于大工程觀下高等工程教育改革思路的思考[J].教育教學論壇，2010(33):18-19.

Exploration on problems of demanding prompt solution in engineering training after completion of experimental teaching demonstration center

Ma Pengju, Qiu Yuting, Zhang Xinghua

(Engineering Training Center, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China)

Based on the analysis of the problems after completion of the teaching experimental demonstration center, this paper points out the direction of the teaching reform in engineering training, as a result, the teaching system of the different levels and category should meet the requirements of practicalness and comprehensiveness; the contraction of the open and autonomic platform in engineering training fulfills the requirements of openness and personalization in students’ training. At the same time, this paper suggests that it is needed to pay attention to absorbing highly educated teachers into practical teaching, and that the cooperation between schools and enterprises, which is worth a try, is helpful in solving a series of problems in engineering training.

practical teaching of engineering training; curriculum system; construction of teaching team; cooperation between schools and enterprises

2015- 04- 15 修改日期：2015- 06- 25

北京航空航天大學重大教改項目“分類分層次基礎工程訓練課程建設(2014)”資助

馬鵬舉(1961—),男,河北贊皇,博士,副教授,北航工程訓練中心常務副主任,主要研究方向為先進制造技術及裝備、工程實踐教學.

E-mail：mapj@buaa.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0155- 03