新工科教育背景下工程訓練實踐教學體系的建設

廖維奇　黃嫦娥　劉建偉　呂汝金　盧健

【摘 要】本文分析當前工程訓練實踐教學普遍存在的工程訓練實踐內容有待更新、工程訓練實踐時間安排不合理、工程訓練中心師資力量不足等問題，從構建四層次、全覆蓋實踐教學模式和工程訓練課程體系，搭建新工科教育理念實踐教學平臺，改革機制和整合資源，基于新工科背景加強師資隊伍建設等方面論述新工科背景下工程訓練實踐教學體系的建設。

【關鍵詞】新工科? 工程訓練? 實踐教學體系? 建設

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）10C-0166-02

隨著科學技術的進步，新科技經濟不斷引領社會的進步和經濟的發展，新工科則反映了當今時代多學科交叉融合、多主體參與個性化發展的特點。在新工科背景下如何進行工程訓練實踐教學體系的改革，這首先需要對新工科內涵、核心和要求進行準確理解，這樣才能順利地開展工程訓練實踐教學的改革。目前，新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，具有戰略性、創新性、系統化、開放式的特征。隨著時代的不斷發展，未來人才市場需求的變化，機械工程訓練實踐教學應當有所轉變，即在新工科的大背景下，以培養創新型卓越工程人才為目標，改革和創新工程訓練實踐教學的內容和理念，培養符合當代需求的高素質綜合型人才。

一、當前工程訓練實踐教學普遍存在的問題

當前工程訓練實踐教學理念跟不上當今時代的變化，時代不斷地涌現一些新的加工方法，而工程訓練一直停留在傳統的加工方法的教學，也沒有開設先進加工制造方法的實訓，這樣的模式和教學理念是落后的，不符合未來的需求。即使很多學校意識到教學理念的變化，但是對于新理念的理解和實施還不到位，表現在：創新能力培養的理念未能完成融入訓練過程，多學科交叉融合的理念有待融入實踐教學過程，以學生為中心的工程訓練過程有待提高等，具體的還有以下幾個方面。

（一）工程訓練實踐內容有待更新。工程訓練中讓學生現場體驗產品設計、工藝設計、加工操作的實踐，一直以來都是安排車削加工、銑削加工、鉗工、焊接、熱加工、數控車削、數控銑削、特種加工等工種，但是這樣的實踐教學內容多年來一直變化不大，甚至有些還是沿襲著最初的機械工程訓練的內容：榔頭零件的加工。這說明工程訓練內容一直未更新，并且各工種順序實習完畢后，沒有安排綜合實訓的項目，各工種間沒有工藝的關聯，學生得不到創新訓練的體驗，這也限制了學生在實踐過程中自主創新能力的培養。

（二）工程訓練實踐時間安排不合理。由于人才培養的規劃安排不合理，工程訓練課時被不斷地壓縮，從而導致學生實訓時間短。同時，由于參加工程訓練課程的學生數量多，訓練批次和每批次訓練學生都較多，實訓項目也比較多，導致用于機床操作的工程技能訓練時間非常短。由于訓練課時少，沒有更多的時間來熟悉機床操作，很多時候學生對于機床的操作還不熟悉，只能按照老師的加工步驟，重復老師加工的內容，這樣的實踐教學安排必然導致工程訓練教學效果、學生的工程實踐動手能力和創新能力等進一步下降。

（三）工程訓練中心師資力量不足。專業的工程實踐教師隊伍是提高實踐教學水平的重要方面，直接決定實踐教學效果和應用技術型人才培養的質量。由于院校區域局限性以及學院、院系的制約引起各種師資不足，工程訓練中心往往缺乏專業的實踐教師隊伍。實驗教學單位作為一個小的院系單位，往往得不到學校的重視，另許多高校的實踐教學中心的教師是由一些高級工程師、技師組成，這之中年齡、學歷、學源等存在不合理的方面。

二、新工科背景下工程訓練實踐教學體系的建設

（一）構建四層次、全覆蓋實踐教學模式和工程訓練課程體系。工程訓練應針對不同專業、不同程度學生的學習，采用如圖1所示的四層次、全覆蓋實踐教學模式，根據不同層次學生緊密而連貫地安排訓練內容。為實現新工科背景下人才培養的目標，讓學生在不同階段切身體驗工程實踐的真正內涵，以制造過程認知訓練為基礎，突出基礎知識的培養;以基礎制造技術訓練和先進制造技術訓練為重點，強調工程實踐能力和工程素質的培養;以工程綜合創新訓練為突破，倡導綜合、創新和協作的全面培養;針對不同專業、不同階段和不同層次（全覆蓋）的教學需要，將傳統技術訓練和現代技術訓練、基本技能訓練與綜合實踐能力培養、課內訓練與課外創新有機結合，構成四層次、全覆蓋的工程訓練課程體系。

1.制造過程認知訓練。本階段主要對全校新生進行工程訓練的入門教育。通過此環節，學生對工程訓練建立初步的了解，為后續的基礎學習做好鋪墊。

2.基礎制造技術訓練。本階段主要面向一年級或二年學生進行傳統制造訓練項目的教學，在此環節，學生可以親手操作車、銑、刨、磨、鉆、鉗、鍛、焊等各種加工設備。

3.先進制造技術訓練。本階段主要面向高年級學生進行現代制造訓練項目的教學。在此環節，學生可以親手操作數控車、數控銑、加工中心、激光加工、電火花加工、超聲波加工、3D打印等各種加工設備。通過基本的操作訓練，學生的工程視野、工程意識、工程能力得到進一步提高。

4.工程綜合創新訓練。本階段主要是針對高年級學生基于工程目標的專項訓練，通過各種典型的工程項目或具有一定代表性的學科競賽的訓練，學生對工程項目的實施過程有一個全面的了解，大大提高工程意識和工程綜合素養。

（二）搭建新工科教育理念實踐教學平臺。新工科教育理念的內涵，既強調“新”又不脫離“工科”，這就意味著其核心是要與時俱進，不僅能夠不斷地適應未來的變化，保持先進性，而且其教育理念培養的人才，能夠把自己作為社會的主體，主動改變世界，成為推動經濟社會發展的革命性力量。這一過程中就強調了“學生主體、教師引導”的方法，開展“項目驅動、競賽搭臺”的團隊訓練的教育活動，建立了新工科教育的長效運行模式，為大學生提供了交流、學習、展示自我的教育平臺。通過新工科教育教學平臺的搭建，為學生課外科技活動的開展創造優越條件，同時為促進新工科教育的發展奠定基礎。

（三）改革機制、整合資源。新工科教育背景下的工程訓練模式若要組織有序，需要創新管理機制、采取機動靈活的運作機制來確保實訓目的及效果的達成，同時需要精心設計實訓教學內容，形成一個規范化的、特色鮮明的工程實訓教學體系。因此需要加大資源整合、優化資源配置，促進機制改革，保證工程訓練教學安全有效進行。將實踐虛擬仿真教學平臺與現場操作實訓環節相結合，加大工程實踐項目教學以及實踐環境和場所的改進力度，針對工程訓練的教學方式單一、學生疑問多等情況，以理論教學和現場輔導為主，整合多媒體教學資源、網絡教學資源、現場操作示范教學等多種現有教學資源，優化教學內容及安排，以取得更好的實訓教學效果。多方面相結合突出學生的實踐操作能力和自主設計能力的培養，資源合理配置，不斷提高學生的創新意識和創新實踐能力，實現資源有效利用。

（四）基于新工科背景加強師資隊伍建設。新工科的建設對教師提出了新的挑戰，對教師的業務素質的提高提出了新的要求，因此需要加強教師隊伍的建設。工程訓練中心承擔著學校的基礎實驗課程的教學，這就需要一批有工程背景的教師。近年來許多教師都是剛畢業的碩士、博士，一畢業就直接走上了大學教學的講臺，這就導致了許多教師缺少相關的工程實踐經歷，導致出現工程訓練從書本到書本的教學。對此，可引進具有工程背景的工程專業人員或是鼓勵青年教師到企業進行實踐鍛煉，獲取工程實踐經歷，更好地為教學服務。與傳統的課堂相比，工程訓練中心的教師不再是課堂的指導者，還應該是參與者，不僅要有扎實的理論基礎，還應具有強硬的實踐操作能力以及工程實踐背景知識。這樣高要求的專業素養，需要教師不斷地學習，將自身培養為專業型實踐教師。高校工程訓練中心除了一些生產制造經驗豐富的教師，還需要引進一些不同學科，具有工程實踐背景的工程專業人員，對此，要加強與企業間的合作與交流，相互促進，發展新工科教育。通過師資隊伍建設，更好地引入新工科教育，促進新工科工程訓練教育教學的發展。

總之，在工程訓練實踐教學體系的建設上，要把新工科教育融入工程訓練實踐教學的全過程，努力建成具有深度、有特色的新工科實驗教學，構成四層次、全覆蓋的工程訓練教學體系，以系統的、有層次的教學環節配合創新項目和學科競賽，采用靈活有效的組織模式，注重能力訓練，倡導實踐創新，培養學生的創新能力、動手能力、合作能力、科研能力、管理能力和工程意識。同時，探索在工程實踐能力訓練中，配合課程改革機制，整合資源，多方面多角度結合，培養具有多學科思維、創新性能力與工程素質的綜合型人才。在這過程中還要注重教師教學理念、教學方法的更新，促進教師教育教學能力的提高和專業發展。

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【基金項目】2017年桂林電子科技大學教育教學改革項目“工程訓練創新實訓模式的研究與探索”（JGB201745）;2017年廣西高等教育本科教學工作改革工程項目“基于‘雙創教育背景下工程訓練的研究與探索”（2017JGB222）

【作者簡介】廖維奇（1968— ），廣西桂林人，桂林電子科技大學機電綜合工程訓練國家級實驗教學示范中心教師，高級實驗師，研究方向：機械工程基礎實驗教學;黃嫦娥（1989— ），廣西田東人，桂林電子科技大學機電綜合工程訓練國家級實驗教學示范中心講師，研究方向：機械工程基礎實驗教學。

（責編 蘇 洋）