基于能力遞進模型的“回歸工程”實踐教學研究

于 仙，鄭 偉，林育茲，陳毅龍

（廈門大學嘉庚學院 機電工程系，福建 漳州 363105）

20世紀80年代，麻省理工學院提出“回歸工程”教育，它強調工程實踐訓練在工程教育中的作用，著重培養滿足企業需求的高質量應用型工程人才［1－2］。目前，越來越多的高校將“回歸工程”教育作為工程人才教育的基本理念［3－4］。但是，有調查顯示：60.4%的受訪企業認為現在我國的工科畢業生工程設計能力和運用綜合知識解決問題的能力不強，不能滿足企業崗位要求［5－6］。因此，根據企業對工程人才的需求來開展“回歸工程”教育至關重要。本文通過企業對工程類人才需求的分析，建立能力遞進式實踐教學模型，并基于該模型進行了實踐教學模塊及教學改革。實踐證明，該模型為實踐教學改革提供了改進方向，最終使學生在實操、工程實踐、創新實踐方面的能力得到提升。

1 能力遞進式實踐教學模型構建

目前工程類企業對人才的需求主要可以分為3種，即：生產型人才、工程設計人才和研發創新人才。

生產型人才主要從事工程項目的制造、產品的生產制造或生產過程的運行，需要具有良好的理論基礎和較強的工程實踐能力。

工程設計人才主要從事產品、工程項目或生產過程的設計與開發，應具有扎實的理論基礎、良好工程實踐能力，具有設計開發擁有自主知識產權的新產品、新生產工藝或新工程項目的能力。

研發創新人才主要從事復雜產品或者大型工程項目的研究、開發及工程科學的研究，應具有精深的專業理論基礎、較強的技術創新能力及豐富的工程經驗，具有創造出有國際競爭力的專利技術、專有技術及高技術含量的工程項目的能力［7－9］。

從生產型人才至研發創新人才，企業對人才能力的需求逐層遞進。為了能夠滿足企業需求、提升畢業生質量，需要采用個性化、多層次的教學模式，建立能力遞進式實踐教學模型（見圖1）。

圖1 能力遞進式實踐教學模型

2 實踐教學模塊

在圖1所示的能力遞進式實踐教學模型中，工程人才的能力分為實操能力、工程設計能力和研發創新能力。筆者根據該教學模型中3個層次能力的要求，構建了與之相適應的實踐教學模塊（見圖2）。從實踐教學模塊中“基本技能訓練—工程綜合能力訓練—綜合創新訓練”的排列可以看出，該模塊具有由淺入深、層次清晰、4年不間斷學習、與理論課程相得益彰的特點，并形成了知識、能力、素質、個性協調發展的實踐教學體系。這有利于培養學生獲取知識的能力、綜合應用知識的能力和探索創新的能力。

圖2 實踐教學模塊

2.1 基本技能培訓模塊

基本技能培訓要求學生能夠分析工件的加工/成型工藝，通過實際操作設備，增強對機械制造工藝的感性認識，并具備一定的安全操作技能。傳統加工工藝（如車、銑、刨、磨等）已經無法滿足生產技術的發展和學生的興趣，故在此基礎上增加熱加工（如焊接）及其他先進制造技術（如數控車、加工中心、電火花加工、激光加工），這使得實踐教學內容更加豐富，更能激發學生在基本技能培訓中的主動性。

在該學習過程中，以學生已有的專業知識和技能為培訓基礎，綜合考慮生產崗位的技能要求、學校資源及學生需求等因素，組織學生考取職業技能證書。通過備考過程的集中訓練，讓學生真正提升實操能力，滿足企業對生產型人才的需求。

2.2 工程項目能力訓練模塊

工程項目能力訓練是以一個部件（如變速箱等）制造全過程為核心的綜合實習，使學生對機械產品的制造過程有完整的認識，鼓勵學生自己設計機械產品，制訂加工工藝，在實習中獨立操作。該過程將傳統制造工藝與現代先進制造技術結合起來，可以培養學生的設計能力、工藝設計能力及動手實踐能力。

在該訓練模塊中，還要組織學生參與企業的科研項目，使學生更好地接受實際工程案例的訓練，對工程項目有全程的了解。教師對學生的工作進行輔導，培養學生的實踐能力和創新能力，科研帶動實踐教學，提高學生應用理論指導實踐的能力，滿足企業對工程設計人才的需求。

2.3 綜合創新訓練模塊

綜合創新訓練是以大學生科技活動為激勵，激發學生的個人興趣，引導學生以科研課題為基礎，積極參加各類學科競賽、各種大學生創新實踐項目、企業合作項目、學生自選的科技創新項目（課題研究、工程設計、發明專利），目的是培養學生的科研興趣、啟迪科研思維、掌握科研方法，提升學生的科學研究和科技創新能力，滿足企業對研發創新人才的需求。

3 實踐教學方法

教學方法是否合適會直接影響教學效果。應選用合適的教學方法激發學生的求知欲及創造性，引導學生主動學習［10－12］。在應用遞進式實踐教學模型進行基本技能、工程項目能力和綜合創新能力等3個模塊的訓練時，也應對教學方法進行變革。在啟發式教學、多媒體教學、數字化學習等傳統教學方法的基礎上，形成了適應新型能力遞進式實踐教學模型的教學方法（見圖3）。

該教學方法配合了能力遞進式、模塊化實踐教學改革，對不同層次、不同能力要求的實踐教學模塊采用不同的教學方法，根據企業需求組織考工培訓，集中訓練、培養學生的實操能力。通過項目模擬及校內、企業的雙師指導，讓學生接觸企業項目或到企業中去，培養學生的工程實踐能力；通過以賽代練、促學促創的方法讓學生參與競賽，在其中激發創新思維，提高創新能力，從而培養出滿足企業需要的工程人才。

圖3 遞進的教學方法

3.1 現場授課，組織考工

鑒于基本技能模塊培養目標為提高學生實際操作能力，故采用現場授課、組織考工的教學方法。

現場授課、組織考工，主要指“專場培訓＋集中訓練”的方法。教師根據企業對工程人才的技能的要求，結合對學校及合作企業的硬件資源統計，對教師資源進行評估，最終確定考工項目及培訓內容。學生在該過程中可以通過集中強化訓練的方式熟練掌握實操技能，并通過獲取技能證書，更好地滿足企業對工程人才的需求。

3.2 項目模擬，雙師指導

工程項目能力訓練模塊的目標是提高學生的工程實踐能力，故采用工程項目轉化成實踐課題，由學校、企業雙師指導的教學方法。

項目模擬主要指“校企項目＋轉化實踐課題＋興趣小組實踐”的教學方法，是以科研成果及企業項目轉化成的教學實例為基礎，通過科創中心、CAD協會、學生會等學生組織來吸收更多學生參加課題研究，實現師生的科技互動。通過這種方法使學生掌握工程問題的解決流程和方法。

“雙師”指導是指“外掛式實踐基地實踐＋業界導師項目指導＋學校導師跟蹤指導”的實習教學方法，讓學生到企業的實際工程設計崗位，親自體驗和實現生產過程，通過學校及企業雙導師的輔導，提升解決實際問題的能力，真正做到“回歸工程”。

除此之外，請企業技術骨干走進校園向學生介紹實踐經驗、研究方法以及科技最新成果，拓展學生的視野和科研途徑，力求做到學習和應用結合、應用與項目結合、項目與產品結合、產品與市場結合。

3.3 以賽代練，促學促創

綜合創新能力訓練模塊的設立是要培養學生的創新能力，通過鼓勵學生參加各項大學生創新競賽，使學生在教師的引導下不斷強化理論知識、開發其創新思維、提高實踐能力、提升團隊合作精神。

學校重視“學會組織＋以賽代練＋教師團隊”相結合的教學方法，組織學生通過全國三維數字化創新設計大賽、全國大學生數學建模競賽、福建省大學生工程訓練綜合能力競賽、飛思卡爾杯全國大學生智能車大賽、信息技術應用水平大賽和大學生創新實驗項目、挑戰杯大學生課外學術科技作品競賽等系列學科競賽和科技實踐活動，強化學生實踐能力的培養。通過開放性的競賽和實踐創新活動，在一定程度上彌補了課堂實踐教學的局限，激發了學生的創新熱情和思維，同時也提高了學生自主學習和自主創新能力。

4 教學改革成果

近年來，廈門大學嘉庚學院的實踐教學體系不斷完善，實踐教學改革與學生創新實踐能力的培養成效顯著。目前僅參加機電類興趣小組的學生就有300多人，在省級以上實操能力類競賽中獲各項獎勵23項；在省級及以上工程實踐類競賽中獲各項獎勵141項。另外，通過參加創新大賽、校企合作項目等取得的成果還有大學生創新項目獲獎75項，申請國家專利32項，發表論文5篇（見表1）。

表1 學生主要學術類成果統計

除上述成績外，在2012年度以“專注，為明天”的中國平安勵志計劃頒獎典禮中，廈門大學嘉庚學院的“瘋行者”創業團隊晉級2012年全國十強總決賽，并獲3萬元創業基金。2013年的“水下清潔機械人”項目獲得（全國）海峽兩岸創新大賽決賽（僅有3支高校隊入選）的優秀獎等。2012年光明日報、海峽導報等6家媒體先后報道了中心的學生創新實踐事跡，稱贊2009級機械設計制造及其自動化專業2班為“發明班”。

5 結束語

通過對工程人才需求的分析，建立了新型能力遞進式實踐教學模型，并完成對實踐教學模塊及教學方法、手段的改革。經過探索與實踐，學院在工程實踐教學中取得了諸多成績，培養了學生實操能力、工程設計能力、研發創新能力，更好地滿足了企業對人才的需求。科學技術飛速發展的今天，高校必須根據企業對工程人才的需求，與時俱進地對實踐教學進行改革，提升工程人才質量、滿足企業需求，真正實現“回歸工程”教育。

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