基于工程实训的高等工程教育教学改革探索

刘 忠，戴国洪，郭兰中，黄 琼

(常熟理工学院，江苏 常熟 215500)

基于工程实训的高等工程教育教学改革探索

刘 忠，戴国洪，郭兰中，黄 琼

(常熟理工学院，江苏 常熟 215500)

通过分析国内外高等工程教育的发展和特点，对我国高等工程教育存在的主要问题进行探讨，同时指出，加强工程实训是提高我国高等工程应用教育质量和培养工程应用创新技术人才的重要手段，并对工程实训中的教学改革思路与方案以及所采取的措施进行探索研究。

高等工程教育；工程实训；应用教育；创新能力

一、引言

当今世界，工程技术对经济和社会的推动作用越来越大，工程技术应用人才的培养直接决定工程技术的水平和发展速度，决定国家的工业竞争力。而高等工程教育对于工程技术应用人才的知识、能力、素质等形成起着主要作用，特别是对创新精神与创新应用能力培养有着决定性的影响。因此，世界各国特别是工业发达国家都在大力推进工程教育的改革与发展，力争培养出更高质量的工程应用型人才，以保持在竞争中的有利位置。

日本自20世纪70年代起便把许多精力投入到优秀工程技术人才的培养和先进制造工艺的开发与应用，当其他国家许多技术发明出现时，日本却因工艺先进而最先做成了产品，投入了市场，取得了巨大的经济效益，在国际竞争中占了上风。

德国则要求工科大学的学生在入学前要有不少于1年的工程训练经历。技术师范大学对此则要求不少于1年半。在应用型工科大学的6年内，有一半时间是在企业里进行工程训练和进行1年以上的毕业设计和撰写论文，而毕业设计和撰写毕业论文的过程实际上也包含工业培训的成分。

美国实行通才教育，学生毕业后就业的选择很广。近年来，美国高等院校开始加强了工程培训的内容，有的学校延长1年学制以加强工程实践。美国伍士德(WPI)理工学院与工业界有着广泛的联系，WPI的本科学生在学习期间至少要做3个项目，每个项目10周时间，项目主要来源于工业界。由于大学生的参与特别是对细小问题的解决，为美国生产的产品日臻完善做出了贡献。

法国的高等工程教育实施精英教育。学生在两年预科之后，经筛选入校。在此后的三年培养中，第一年在企业(国内或跨国企业)一个月；第二年在企业两个月；第三年在企业三个月。总共有半年的工业实践时间。学生毕业时所获得的是工程师称号，而不是学士学位。这样就构成了国家、学校、社会、教师和学生五位一体的工程教育培养体系，确保了培养质量[1]。

工程科学技术在推动人类文明进步中一直起着发动机的作用，高等工程教育是一个国家科技水平、一个民族科学文化素质的象征，它担负着为国家培养工程技术高级专门人才的重要任务。我国是发展中国家，工程技术力量相对薄弱，提高我国高等工程教育质量，是培养现代工程科技人才的迫切需要，是高等工程教育可持续发展的基本前提。大力发展高等工程教育，关键在于提高学生的工程实践能力和技术应用能力，增强高校主动适应社会发展需要，致力于培养更多具有较强学习能力、实践应用能力和创新能力的高素质工程人才。

二、我国高等工程教育存在的主要问题

改革开放以来，我国高等教育事业取得了举世瞩目的成就。作为发展中国家，我国确立了全面建设小康社会、实现工业化发展的战略目标，为高等工程教育带来一个难得的历史发展机遇。“走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥”的新型工业化道路，对高等工程教育所培养人才的要求越来越高，对创新拔尖人才的需求越来越大，这就要求中国高等工程教育必须率先实现现代化。我国已成为高等工程教育的大国，当前中国的高等工程教育包括：工学博士、工学硕士、工程硕士、工学学士的培养和高等职业技术教育。但离世界高等工程教育强国尚有较大差距，世界强国的大学都直接参与工程科技的研发，推动科技进步。高等工程教育对工程技术人员的知识、能力、素质等的形成起着主要作用，特别是对创新精神与创新能力的培养有决定性影响。而我国的高等工程教育在这方面差距明显。主要有以下几方面问题[2]：

（一）我国培养的工程技术人才“面向工程实际应用”的能力不强

工程教育的人才培养必须面向工程实际，这是我国经济发展的迫切需要，也是工业发达国家高等工程教育和工业发展的经验。而这恰恰是我国高等工程教育的主要欠缺。它突出反映在学科专业划分过细，知识面太窄，又没有足够的工程实践训练，导致学生缺乏对工程设计在工程及工程教育中的重要地位和作用的认识；缺乏对现代工程所必须具备的有关经济、社会、交往等方面知识的了解；缺乏参与管理现代工程的初步能力和管理素质。

（二）我国高等工程教育培养层次、结构体系与人才类型不合理

我国当前高等工程教育的学历、学制和多层次教育的培养要求之间不够协调，多层次教育的培养目标不甚明确，分工不够清楚，没有形成多种特色，且存在追求高层次的倾向。按照国家对人才的需求层次和人才培养的规律，工程教育的四个层次，即高等职业技术专科、工学学士、工学硕士、工学博士等，都需要进行工程科学、工程技术与应用、工程管理的教育。

（三）许多高校并未真正做到产学研相结合

高等工程院校必须面向工业企业，工业企业必须依靠高等工程教育，双方密切合作，共同解决应用型技术型人才的培养问题。但目前，我国工业界不像美国工业界有对毕业生进行必需的工程师岗位培训的系统，我国的工科大学生也不像德国工科大学生具有参与工程项目的实践经验。总之，我国高等工程教育的培养规格比较单一，缺乏一定的灵活性，不能适应我国高速发展的现代化经济对工科应用型人才的要求。

（四）高校学生创新应用能力培养未得到重视

技术创新问题是高等工程教育界研究讨论的“永恒课题”。创新，不仅仅是一个学校的校风问题，而且是高等工程应用型人才的培养目标问题。我国高等院校工程教育教学内容陈旧，方法死板，联系实际不够，鼓励和培养创新精神与能力不足，不适应现代企业技术创新对人才的要求。显然，我国的高等工程教育远未能自觉地把增强工程创新意识和技术创新能力的要求贯穿于人才培养的全过程。

三、高等工程教育必须重视工程实践

近年来，我国高等教育发展迅速，取得了长足的进步，但一些高校大规模扩大招生，片面追求大而全的办学模式。由于教育经费不足、师资队伍建设滞后、教育观念偏差等因素的影响，高等工程教育中实践环节的实施受到严重的削弱，实验基地设备老化，工厂实习难以落实，设计环节不被重视，教师缺乏相应的工程实际经验，学生实践能力、创新能力不强，培养出来的工程技术人才与企业需要和社会需求有较大的差距。导致许多大学生毕业后难以胜任用人单位的工作要求，这一现象已成为摆在工程教育界同行们面前一个必须解决的棘手问题。

我国走新型工业化发展道路，迫切需要大批应用型、复合型、创新型的高级工程技术人才。知识积累是创新的前提，工程实践是创新的基础，因此，必须在加强基础、拓宽学生知识面的同时，加强工程实践与训练。

目前“实践才是工程专业的根本”已成为国际高等工程教育界的共识。美国麻省理工学院提出了高等工科教育要“回归工程实践”的教育理念[3]。鉴于此，我国的高等工程教育必须重视实践教学，重视工程应用教育，树立工科专业“实践教学与理论教学同等重要”，“实践应用是工科专业人才成功之本”的教育理念。为突出实践应用教学的重要性，工科本科专业的理论教学与实践应用教学应该“平分秋色”，亦即理论教学与实践应用教学要各占总教学时数之半；而专科层次的工科高职教育，实践应用教学的时数则要高于理论教学的时数。必须转变观念，推出适应现代社会要求的，突出实践教学，有利于学生实践应用能力培养的专业教育计划[4]。

目前，我国许多高校工学专业已经把工程应用、工业实训摆在了相当重要的位置，作为工学专业学生培养的必不可少的教学环节。很多高校相继成立了基于应用型人才培养的二级学院或工业培训中心，如同济大学成立了高等技术学院、湖南师范大学在原有的职业技术学院的基础上成立了应用技术型人才培养的工学院、广东技术师范学院成立了面向广东高校开放的工业实训中心等，这些机构对工科教学和工程技术人才培养起了很大的作用。

四、基于工程实训的实践教学改革探索

（一）科学合理建立实践教学体系

以笔者所在的常熟理工学院为例，该学院拥有江苏省高等学校实验教学示范中心（机械工程综合训练中心），同时，还有众多产学研合作伙伴与基地，这些实习机构全方位向学生开放。其实践教学的理念是：以国内外先进的教育理念和教学理论为指导，从社会对人才的要求出发，以人为本，研究和探索适合应用型本科人才培养的教学模式，进而构建相应地教学体系和管理体系；激发学生的科学精神与学习潜力，提高学习能力、实践能力、创新能力；在掌握较扎实基本理论知识的基础上，通过一系列学科综合训练，培养富有创新精神的应用型高级专门人才。根据其实践教学理念，构建了工程实训教学体系如图1所示。

图1 基于工程实训的实践教学体系

在实践教学体系设计中，注重实践教学与理论教学紧密结合，科学地设置实验实践项目，并注重先进性、开放性，形成适应学科特点及自身要求的系统、科学、完整的实践教学体系，培养学生的科学精神、实践能力以及分析问题、发现和解决问题的能力。经过多年的建设，在数字化设计与制造、车辆工程、机电控制等方向已形成基础实验、专业实践、综合训练、创新实践四个层次的实践教学体系。

（二）分阶段逐步推进实践教学目标

学生实践技能的培养不是一蹴而就的，需要在教学中逐步地熏陶培养。我们将实践能力目标分解为四个层次逐步推进的小目标。依此，将实践教学分四个阶段进行：第一阶段为基本素质能力的培养阶段。通过专业基础实验，使学生掌握实验的基本操作方法及技能，正确使用仪器设备，掌握正确的数据处理方法，并能正确地写出实验报告，以培养学生严肃认真的工作作风；第二阶段为技术基础能力的培养阶段，通过技能实训项目的训练，提高学生实际操作能力；第三阶段为专业能力的培养及综合训练阶段，在学生掌握了一定的专业方向理论知识和实践技能后，通过综合实训项目的训练，培养学生实际工程应用能力；第四阶段为个性化培养阶段，通过创新项目的训练，培养学生在实践过程中发现问题、分析问题及解决问题的能力。

（三）建立科学有效的实践教学考核体系

目前，我院所开实践课程充分考虑了训练内容与科研、工程实际相结合的问题，所开设的自主创新训练、电子创新训练、机器人创新训练的选题综合性强、有实际应用价值，均是从科研、竞赛及工程实际中凝炼出的题目。实验教学的考核在实验完成后进行，采取平时成绩同期末考试成绩相结合的做法。平时成绩以实验操作、实验能力、实验结果及实验报告为主要依据，总评成绩按百分制综合评分，鼓励学生在实验中有所创新，对于有创见的学生，成绩从优。工程实训教学的考核依据实训日志、总结、操作能力、成果作品、答辩等方面给予综合评价。

五、结论

通过加强工程实训教学以及实施“个性化”培养、学生的创新意识与工程实践能力的得到明显地提高，教学效果显著：

（1）学生经过实验和工程实训，掌握了相关实验设备的使用及实验方法，掌握了多种机械设备的操作规程以及产品的设计、制作和成型，例如：CAD/CAM、数控设备加工、快速成型等现代设计与制造技术等，能接触到当今制造业较先进的制造设备和设计理念，提高了学生综合素质与能力。

（2）通过较为系统的专业实践项目的训练，显著提高了学生的自学能力、查阅文献资料能力、实验技能和动手能力、分析和解决实际问题的能力、写作科技论文的能力等。

（3）实践教学与科学研究、工程应用相结合。通过组织学生参加各种竞赛活动，如全国“挑战杯”比赛、江苏省机械设计大赛、全国大学生电子设计竞赛、中国机器人大赛、江苏省大学生机器人竞赛等，激发了学生参与创新实践的热情，培养和锻炼了学生的综合实践能力与团队合作意识。

该学院机械工程及自动化专业的本科生毕业前必须完成为期半年的各类工程实训，由于特别注重工程实训的教学环节，紧密结合长三角地区先进制造业的需求，以培养应用型工程技术人才和服务地方经济为目标，逐步形成办学特色。在培养人才过程中，注重在理论教学过程中贯穿创新思维，在实践教学中贯彻应用能力，大学生课外科技活动成果显著。学生在国家、省机械创新设计和机器人大赛中频频获奖。毕业生广受社会欢迎，就业率一直在98%以上。

实践表明，高校在人才培养方面应注重理论与实际应用的结合，加强工程实践训练，突出创新应用能力培养；高校工程教育应突出工程特色、注重市场需求、技术水平领先，以培养现代工程师为主要目的。只有这样，我国高等工程教育才符合我国工业现代化的发展要求，为我国工业技术的发展培养更多更好的高素质的工程技术应用型人才。随着全世界人口的不断增长、资源和生态环境压力的日益增大，工程创新与应用技术在解决人类需求和促进社会发展方面将起着越来越重要的作用。而以信息、生物、新材料等高新技术为代表的科学技术的飞速发展、经济和市场的全球化趋势以及国际范围内的竞争日趋激烈，则对工程技术应用型人才的培养提出了新的更高更广的要求。以加强工程实践训练，大力培养和提高工程技术人才的操作动手能力、思维创新能力的工程应用教育改革，势在必行[5-6]。

[1]孔寒冰等.国外工程教育发展的几个典型特征[J].高等工程教育研究,2004,(4):57-61.

[2]张丽娟.关于高等工程教育改革的思考[J].江苏高教, 2003,(6):49-50.

[3]陶勇芳,等.关于高等工科教育创新的探索[J].中国高教研究,2005,(1):54-56.

[4]李东华,葛真,尚敬梅.现代工程教育理念指导下的工程训练教学方法改革与实践[J].中国现代教育装备, 2011,(5):113-115.

[5]彭可,龙小华,李仲阳.产学研模式下高层次应用型电子人才培养的研究[J].湖南第一师范学院学报, 2011,(3):77-81.

[6]时铭显.高等工程教育必须回归工程与实践[J].中国高等教育,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

江苏省高等教育教学改革研究课题(2011JSJG104)

刘忠（1968—），男，湖南长沙人，常熟理工学院教授，博士，硕士生导师，主要从事工程装备机电液系统集成与节能控制、工业职业教育研究；戴国洪（1966—），男，江苏吴江人，常熟理工学院教授，博士，主要从事数字化设计与制造技术、高等教育管理研究；郭兰中（1964—），男，陕西渭南人，常熟理工学院教授，博士，主要从事机械结构有限元分析、高等教育管理研究；黄琼（1978—），女，江西萍乡人，常熟理工学院助教，硕士，主要从事高教图书管理研究。

[责任编辑：胡 伟]