新時代背景下工程訓練中心建設的探索與實踐

付 鐵，宮 琳，丁洪生，馬樹奇

（北京理工大學 機械與車輛學院，北京 100081）

進入 21世紀，我國高等教育事業發展迅速。特別是黨的十八大以來，我國正在從高等教育大國向高等教育強國邁進，高等教育的地位和作用在新時代背景下也越來越重要。同時，創新驅動發展戰略、中國制造2025、“雙一流”建設、“六卓越一拔尖”計劃、工程教育專業認證、新工科建設、“互聯網+”、工業4.0、智能制造、人工智能以及大數據等新戰略、新概念、新技術和新標準的出現和發展[1-8]，引發了新一輪科技革命與產業變革和以高素質人才培養為核心的高等教育教學改革。

在這種形勢下，對于工科類人才培養而言，應注重品格、知識、能力和素質的融合[9-10]，注重實踐創新能力、解決問題能力、自主學習能力和綜合素質的養成，以培養出能夠面向工程發展需求，甚至引領未來新產業和新經濟需要的高素質工程科技人才。這些特征和要求，對于進一步推進高校工程訓練中心的建設和發展具有指導意義。

1 建設目標及定位

北京理工大學工程訓練中心的組建基于 1999年教育部世行貸款“高等教育發展項目”。2002 年，因學校學科調整、學院重組，工程訓練中心歸屬機械與車輛學院，2006年獲批為國家級實驗教學示范中心，2009年工程訓練教學團隊獲批國家級教學團隊。中心面向全校機械類、近機械類以及經、管、文、理等相關專業本科生進行工程訓練、自主研究和創新創業實踐活動，是我校實施工程實踐教育的重要基地和優質資源，擔負著實踐創新能力與綜合素質培養的重要使命，是貫徹落實實踐創新育人的重要途徑。

依據我校總體發展規劃，“十三五”期間教學主體從中關村校區向良鄉校區轉移，工程訓練中心作為我校實踐育人的重要基地也一并遷往良鄉校區。因此，結合當前新時代背景下國家、行業、產業及社會對高素質創新人才培養的發展需求，并服務于我校“雙一流”建設及人才培養目標，工程訓練中心從戰略全局統籌規劃，以良鄉校區工程訓練中心建設為契機，以培養具有家國情懷、創新思維、探究精神和實踐能力的多元化、創新型工程科技人才為目標，將工程訓練中心建設成為常態化的公共實踐教學平臺、教學科研協同發展的綜合素質培養平臺、靈活多樣的創新創業實踐教育平臺、多位一體的校企協同創新平臺以及優質的工程實踐教育教學資源開放共享平臺，以期在人才培養、科學研究、產學合作、社會服務以及示范輻射等方面發揮積極作用。

2 建設內容及思路

2.1 工程訓練實踐教學體系

工程訓練實踐教學是面向學生開展的與工程意識、工程技能、工程素質以及工程創新能力培養相關的一系列實踐活動，是工程訓練中心的核心業務，其教學體系、理念和質量直接影響著教學目標的達成和工程訓練中心的發展。因此，首先應該構建工程訓練實踐教學體系，其建設思路遵從目標導向理念。基于當前新工科、工程教育專業認證標準和我校人才培養目標定位及畢業生要求，依據高等學校工程訓練類課程教學質量標準[11]，構建了由工程認知實踐、工程基礎實踐、工程綜合實踐和創新創業實踐4個層次組成的工程訓練實踐教學體系，具體如下。

（1）“工程認知實踐”模塊。主要面向一、二年級本科生，重在強調學生的體驗、感受和自主思考。依托工程訓練中心的通識教育資源平臺，通過專題講座、演示觀摩、項目體驗以及討論交流等方式，讓學生了解工業過程，感受工匠精神，拓寬認知視野，體驗工程文化，激發興趣潛質，形成初步的工程意識、創新創業意識和工程思維。該模塊屬于通識性工程素質教育，通過科學與人文的交叉融合，為提升學生的綜合素質奠定基礎。

（2）“工程基礎實踐”模塊。主要面向二、三年級本科生，重在強調學生做項目過程中的獨立思考、自主學習和實踐技能。根據特定產品對象的任務要求，利用工程訓練中心的實踐教學資源，完成產品對象的分析、規劃、制造、管理和評價等內容，使學生在工程環境下，掌握工業產品生產、管理、質量、經濟、安全、環保等方面的知識和流程，具有儀器、設備和工具的實踐操作能力和實驗技能，具備初步的工程素質和創新思維。該模塊針對不同專業特點，量身定做教學內容，并以項目方式開展實踐活動，兼顧各專業的人才培養目標和學生的個性化發展。

（3）“工程綜合實踐”模塊。主要面向三、四年級本科生，重在強調實踐內容的系統性、綜合性以及與專業相關理論課程的融合性，強調理論與實踐的結合，強調實踐過程中的批判性思維、自主探究和解決問題的能力。根據項目給定的問題或需求，借助于工程訓練中心硬件資源，通過學生的構思、設計、分析、制造、實驗以及評價等內容，最終使項目的問題或需求得以解決，從而使學生具備系統的工程設計、分析、研究、管理以及創新等工程綜合能力與素質。

（4）“創新創業實踐”模塊。主要面向高年級本科生和研究生，重在強調實踐內容上與國家戰略、產業需求及行業需求的融合，強調實踐過程中工程綜合素質和創新創業能力的進一步提升，屬于高階性和挑戰性的實踐活動。該模塊同樣采用項目驅動方式運行，項目需求主要來源于科學問題、工程問題、學科競賽以及課外自主創新活動等方面，學生基于前期實踐中已獲得的相關知識、能力和素質，通過研究、創新與實踐，最終完成整個項目的實施，并積極促進項目成果的轉化。通過實踐活動，學生可進一步提升工程綜合素質、實踐能力與創新創業能力水平。

工程訓練實踐教學體系有如下特點：①符合學生學習和認知發展規律，分層次、分階段、漸進式開展實踐。②實踐內容涵蓋通識性工程教育，同時與興趣、專業、行業需求融合。③實踐能力、綜合素質、創新思維和價值觀教育貫穿于整個實踐教學全過程。④各層次實踐模塊按項目方式運行，分別設有體驗類項目、實操類項目、探究類項目和創新類項目，并強化以學生為中心的教學理念，注重學生的獨立思考、自主學習和探究精神。⑤實施路徑靈活多樣，有必修課、實踐選修課、開放性實驗課以及課外科技創新活動等可供各專業制訂教學計劃時選擇。

2.2 工程訓練實踐教學平臺

工程訓練實踐教學平臺建設是工程訓練中心建設的基礎，也是保障工程訓練實踐教學體系運行的基本條件。依據新時代背景下對新工科創新型高素質工程科技人才的培養需求和高等學校工程訓練中心建設要求的相關精神[12]，在綜合考慮教學目標、教學內容及學生規模的基礎上，規劃和構建了工程訓練實踐教學平臺，如表1所示。其中包括機械加工實踐平臺、材料成型實踐平臺、數控加工實踐平臺、特種加工實踐平臺、機器人實踐平臺、測量與反求實踐平臺、智能制造綜合實訓平臺和虛擬仿真實踐平臺等共8個實踐平臺。

表1 工程訓練實踐教學平臺建設

在工程訓練實踐教學平臺建設過程中，學校先后投入4000余萬元，通過淘汰縮減傳統加工設備（占比約由原來的 75%降至 25%），升級增加先進制造技術裝備（占比約由原來的 25%增至 75%），及新增面向學科交叉融合、綜合素質與創新能力培養的智能制造綜合實訓平臺、機器人產線以及精密鑄造產線等，建成了服務于學校人才培養、科學研究及行業需求的工程實踐資源體系。

2.3 師資隊伍

師資隊伍建設是衡量工程訓練中心建設水平的重要評價指標之一，更是保證人才培養質量的關鍵。近年來，由于高校工程訓練中心的歷史原因，師資隊伍大多面臨著結構不合理、數量不夠用等問題。

結合新時代背景下的人才培養和實踐育人需求，通過優化隊伍結構、完善引育機制、改進評價機制以及健全激勵機制等手段，規劃了一支結構合理、師德高尚、理論扎實、技能突出、教育觀念新、創新意識強且富于開拓精神的專兼職結合的工程訓練特色師資隊伍，對提高工程訓練教學質量以及人才培養具有一定的推動作用。

近年來，我校工程訓練中心通過理論與實踐相結合、通識與專業相結合、創新與需求相結合等手段，將教師隊伍、工程實驗技術隊伍以及工人技術隊伍集成為一體，相互依托、彼此融合，形成了一支層次分明的工程訓練實踐教學隊伍。目前，每年均有一定數量的事業編制和非事業編制青年教師及職工補充到實驗技術隊伍和工人技術隊伍當中，逐步完成新老交替。此外，學校還采用外聘形式，從企業聘用具有豐富工程實踐經驗的技術人員，和中心教師一起承擔工程訓練實踐教學任務，有效緩解了人員不足問題，在探索校企協同育人方面，也邁出了積極的一步。

2.4 管理體制

管理體制建設是工程訓練中心系統有效運行的保障。在管理體制建設方面，應以簡約高效和全力提升人才培養質量為原則。考慮到學校和學院特色，工程訓練中心在管理體制上采用校、院共管模式下的中心主任負責制，其下視情況不同設有教學研究部、傳統制造實訓部、先進制造實訓部、綜合創新實訓部和綜合辦公室等部門，分別承擔中心的教學、研究、管理、服務及建設等工作。工程訓練中心管理結構見圖1。

圖1 工程訓練中心管理結構圖

同時，為了更好地促進中心的可持續發展，還成立了校級“工程訓練國家級實驗教學示范中心教學指導委員會”和“工程訓練中心建設指導委員會”。除聘請校內外知名專家外，還將資產與實驗室管理處、教務部及學院相關主管負責人納入教學指導委員會或建設指導委員會，并充分發揮兩委會的作用，對中心的建設和發展進行全面的規劃和指導。

3 建設取得的成效

在改善基本辦學條件專項經費和學校“雙一流”建設經費的支持下，經過5年的規劃與建設，良鄉校區工程訓練中心現已正式投入使用，并取得了初步成效。

（1）初步建成了“教學理念先進、功能定位合理、教學體系完善和儀器設備精良”的工程訓練中心。目前每年接納來自全校約5000名學生的實踐教學、自主研究和科技創新活動，明顯提升了學生的實踐創新能力及綜合素質。近年來累計有130余人次在國家級和省部級科技競賽中取得了41項獎項，其中國家級獎項10項。圖2展示了學生依托工程訓練中心開展實踐教學和科技創新活動的部分場景。

圖2 中心開展實踐教學及科技創新活動情況

（2）加強與新時代高素質人才培養目標的深度融合，積極推進工程訓練教學改革，形成了一批富有特色的改革創新成果。近年來累計獲得各類教育教學成果獎勵8項（其中國家級1項、省部級2項）。教師累計承擔各類教育教學改革項目20項（其中省部級以上 5項），累計發表實驗室建設、教育教學相關論文39篇，出版工程訓練教材1部。

（3）在現有實踐教學平臺的基礎上，加大工程訓練實踐教學資源的建設力度、廣度和深度，研發出20余項不同層次的教學項目資源，有力支撐了學生工程實踐與創新能力的培養。同時還建設了基于現有教學儀器設備的視頻資源庫，并配合樂學、MOOC、微信群及網絡會議等方式，在此次新冠疫情防控期間的教學中發揮了重要作用。

（4）不斷拓展中心與政府、社會、企業及其他院校等合作項目，提高工程訓練中心服務社會及示范輻射的力度。近年來，依托北京市教委“實培計劃”“中學生開放性社會實踐活動”、大學生暑期夏令營、徐特立科學營等項目，承擔了來自中國石油大學、北京信息科技大學、首都經貿大學等北京地區高校約 1500名學生的實踐活動，并接待了來自國內外近百所高校領導、專家及同行等近千人次的調研、考察和交流活動，起到了良好的示范輻射作用。此外，中心還與國內外多家企業展開合作，通過需求對接和多元化資源共享，更好地為人才培養服務。例如，學校采用外聘形式，從智能制造、精密測量、機器人以及數控機床等相關企業聘請具有豐富工程實踐經驗的技術人員，和中心教師一起承擔工程訓練實踐教學任務，并共同開發相關教學資源，在提高工程訓練實踐教學質量和探索校企合作協同育人方面，邁出了積極的一步。

4 結語

針對新時代背景下國家、行業、產業及社會對高素質人才培養的發展需求，構建了分層次、分階段、漸進式的工程訓練實踐教學體系和實踐教學條件，將品格、知識、能力和素質教育融入整個實踐全過程，在培養具有“家國情懷、創新思維、探究精神和實踐能力”的多元化、創新型工程科技人才方面取得了初步成效，產生了明顯的示范輻射作用，并進一步促進了工程訓練中心的建設與發展。