面向卓越工程师培养构建校内工程实践教育平台

2014-04-17张弘钧

继续教育研究 2014年3期

张弘钧曹扬

(南京理工大学汤山科研试验中心，江苏南京 210094)

“卓越工程师教育培养计划”(以下简称卓越计划)，是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》的重大改革项目，旨在培养未来优秀的工程师后备人才［1］。该计划着力解决当前高等工程教育中“工程性”和“创新性”不足的问题，强化培养学生的工程能力和创新能力。卓越计划创立了高校与行业企业联合培养人才的新机制。一直强调参与高校还要重视校内实践教学基地的建设，加强校内实践教学条件和设施的投入与建设，使校内实践教育平台与企业工程实践教育中心二者相辅相成、相得益彰。从思想认识、功能定位、机构设置、服务面向、学科交叉、队伍建设、硬件建设、运行管理和管理制度等方面全方位入手，使校内实践教育平台形成与校外资源互补、优势并存的统一体［2］。

在卓越计划实施过程中，工程实践教育存在的问题，如:工程教育按照培养科学家模式实施;工程实践教育仍未摆脱专业教育控制;工科学生工程经历严重缺失;校内实践教学时间严重不足;学校一线工程实践指导教师长期脱离生产实践，重验证轻创新;等等，成为制约工程实践教育发展的内在阻力［3］。如何建设好校内工程实践教育平台，已经成为开展卓越计划工程实践教育的重要内容。本文针对卓越工程师的培养，探讨以南京理工大学汤山科研试验中心为基础，构建校内工程实践教育平台，促进学生创新思维的培养和实践能力的锻炼，实现优秀工程技术人才的培养目标。

一、工程实践教育的本质

工程教育是以工程科学为主要学科基础、以培养工程人才(如工程师)为目标的教育教学活动，它以应用和实践为主，强调实学、集成和创新的原则，其人才培养的方向是综合性、实践性和创造性，涉及全日制工程教育和继续教育［4］。工程教育的培养目标是工程师而不是科学家。当前国际工程教育有两大互认体系:一是由美国工程与技术认证委员会(ABET)制定的《华盛顿协议》;二是由欧洲大陆工程教育体系组成的“博洛尼亚进程”。我国工程教育认证强调“国际实质等效”，这是我国加入工程本科学位国际互认的需要，也是我国高等工程教育国际化的重要举措。以美国工程教育专业认证现行认证标准EC2000来看，工程专业必须证实其毕业生具有以下11种能力:数学、自然科学和工程学知识的应用能力;设计和实验以及分析和解释数据的能力;根据需要设计系统、部件或过程的能力;在多学科团队中发挥作用的能力;识别、系统阐述以及解决工程问题的能力;对职业道德和伦理责任的认知;有效的交流能力;宽厚的教育基础，能够认识到工程对于经济、环境、社会乃至世界的影响;对终身学习的正确认识和学习能力;有关当代问题的知识;在工程实践中运用各种技术、技能和现代工程工具的能力［5］。从工程教育专业认证标准可以看出，现代工程教育实质是理工结合、工程与艺术交融的现代工程师的教育。

工程实践是工程教育的重要环节，是工程教育人才培养的根本要求，是高等工程教育的题中应有之义。通常指工科类专业的学生在现场的实习，把自己所学专业知识用于实践，以此来巩固提高自己的专业知识和实践动手能力，力求通过实践来解决工程问题［6］。工程实践与现代工程训练有明显区别。我国高校中的现代工程训练，大多源自于高校内部金工实习，虽然不断拓宽训练的对象和内涵，扩展到工程领域，包括系统、管理和信息等方面，注重工程意识的培养，但总体仍局限于制造领域，而且绝大多数采用车、铣、刨、磨、钳等传统设备，难以满足现代工程教育的需要。因此，必须强化工程实践教育，以适应具有综合工程素质和创造性人才的培养。

二、校内工程实践教育平台建设的思路

为了适应卓越工程师的培养，注重理论知识与工程实践相结合，促进校内学习与企业学习的链接和互补，应从功能定位、构建基础、特色优势、运行模式、安全保障等方面审视校内工程教育实践平台的建设思路［7］。既可解决“卓越计划”大规模学生创新实践问题，也可以搭建起高质量工程技术人才培养的平台。

(一)功能定位

校内工程实践教育平台的功能应定位于对卓越工程师的培养起重要支撑作用，以弥补本校在实践教育和职业训练方面的不足，主要承担专业实践内容和部分企业实践内容，以专业实践模块为主，兼顾综合实践模块内容，对提高学生在企业的学习效率十分重要。通过校内工程实践教育平台的锻炼，全面地培养学生的综合素质、工程创新创业能力、工程岗位适应能力和以团队合作为主的社会能力，弥补企业实践的不足。

(二)构建基础

当前，国内高校在工程人才培养条件上的不足主要表现在两个方面:一是实践教学条件不能满足工程人才培养的需要;二是工科教师队伍普遍缺乏工程实践经历，不足以胜任工程人才培养的需要［8］。而南京理工大学汤山科研试验中心却拥有合适的条件满足武器类相关专业实践教育的要求。

汤山科研试验中心是国内常规武器领域实验条件齐全、规模较大的国防科研试验基地，也是实验教学、高层次人才培养的重要基地。已建成1条多功能靶道，4条先进靶道，水下发射、爆炸井、火箭推力试验台等重大设施;建成压药、装药工房，火工品工房，保温工房，机加、装配工房及智能弹药综合研究楼等各类建筑，面积约23000平方米;目前各种仪器设备共计1500余台套，总值达到1．5亿元，其中80多套大型设备性能达到国内领先或世界先进水平。同时，通过低成本、针对性、补充性地购置一些辅助性设备、耗材，可以有效地弥补高端设备的不足，以适应实践教学的需要。这些仪器设备和设施可有效支撑发射、弹道测试、压药、铸药、装药、爆破等武器类专业大规模学生实践教育的需求。

中心教学队伍由总工程师挂帅，借助带头人的丰富实践经历和教学经验，打造了一支结构合理、勇于创新、理论与实践经验丰富的教学队伍。

(三)特色优势

汤山科研试验中心，作为学校实施“卓越计划”构建的校内工程实践教育平台，有自身特色和优势。

1.平台的综合性。汤山科研试验中心建设内容涵盖枪炮弹箭、火炸药、火工品、高端测试、弹道、先进发射、电磁电热发射等领域。通过平台建设，可以打破原有专业实践教学人为设置的界限，实现武器类相关专业在同一平台进行实践教学的综合共享模式。这是解决大规模工程教育创新实践环节的重要途径，有助于破除原专业教育体系和专业教育控制的影响，实现跨学科发展。

2.平台的先进性。通过平台建设，利用平台内各种先进仪器和设施进行工程实践教育，解决了学生去企业难以自己动手的尴尬情况，学生可以较早接触到日常很少接触到的高端仪器设备，毕业后能够很快适应相应领域内研究所或企业的工作。同时，在完成各项实践教学任务过程中，学生深入到科研试验一线，了解科技前沿，这又实现了本科实验和高端军工实验相联系的通道，在大学生实践能力、创新意识和研究潜能的培养中发挥重要作用。

(四)运行模式

校内工程实践教育平台是基于中心资源的优化整合，为实现卓越工程师的培养目标而构建。因此，必须理顺平台内部管理体制，形成一个有利于大学生工程素质提高、良性互动的运行模式，从而促进平台的高效运行。

(五)安全保障

校内工程实践教育平台建设以国内常规兵器领域学科专业为主，而这些学科专业工程实践大都具有一定的危险性，稍有疏忽可能造成人员伤亡，后果不堪设想。因此，需要采取多种有效措施，保障平台运行安全。安全教育和培训是工程实践的重要环节，提高师生安全意识，也是共享平台运行的重要保障。培训学生了解实践过程的危险，掌握应急事故处理方法。对任课教师要定期进行安全培训和演练。在实践过程中，尽量采用惰性模拟物替代危险品，以消除安全隐患，同时可以实现教学要求。

三、构建校内工程实践教育平台的实践探索

以造就未来优秀的工程师为目标，南京理工大学集聚了校内高精尖科研资源，构建了独具特色的校内工程实践教育平台，打造与企业相同的工程教育环境，在基于军工试验项目的体验式教学改革和课程综合化改革等方面进行了积极实践，已成为实施卓越计划培养高质量后备技术人才的有力支撑。

(一)构建与企业相同的工程教育环境

为满足卓越工程师培养要求，实现培养大学生优秀工程素质的目的，必须给大学生提供与企业相同的工程教育环境。这里企业主要指研究所和从事科研生产、试验、研究等专业活动并具有独立法人资格的组织［9］。学生在这样的环境下才能真正进行实践，体验与企业一样的工作流程和管理内容，达到培养学生的目的。

工程教育若能被置于工程实践环境中进行，将会更加有效。因此，校内工程实践教育平台日常运行，按照企业实践要求管理。通过一系列实际工程教育环境的体验，使学生在实践中感受到解决问题的过程，体验服务理念、安全意识、团队协作、人际沟通等，在良好的工程环境中得以锻炼和培养。实践表明，良好的实践环境能大幅度地提升实践课程的教学质量。

(二)依托平台开展课程改革

课程是工程实践教育活动的核心，是实现教育目标的系统性计划。中心开展课程和教学内容改革，开设“军工专业实践教学”，含有火炮弹丸高速摄像测速等16项可选择的单项实验;开设“兵器试验工程概论”，含有综合设计的可选择的7项大型试验内容，如枪械、火炮分解及射击精度测量综合实验;压药、装药模拟试验;火炮弹丸发射技术及膛压、膛口噪声测量综合实验等。教学内容涉及内弹道、外弹道和终点毁伤等，实验手段上采用了光、电、声、压等多种信号测试方式，基本上涵盖了常规武器装备研制的主要测试过程。通过课程改革，学生普遍反映“既提高了我们的实际动手能力，又提高了创新思维能力”。这些课程的设计，减少了总课程门数，增加综合课程的比例;在学生选课过程中不受学科专业体系限制;吸收了现代工程测试技术发展成果，在真实的工程实践环境中锻炼，确保学生实践能力和创新能力的培养。

(三)创新开展基于军工试验项目的体验式教学改革

基于项目的体验式教学是以工程项目从研发到运行的整个周期为教学载体，让学生在主动实践、完成任务的过程中掌握相关知识的学习方式，它是近年来国际推崇的CDIO工程教育模式的集中体现［10］。

结合中心承担大量国防“973”、“863”等军工试验项目的特点，平台以中心及其他教师承担的在中心进行试验的项目为基础，确定适合教学的实践项目，使相关专业学生参与试验项目实施的整个过程，开展体验式教学。

在开展军工试验项目体验式教学过程中，同时进行军工试验项目工程管理的实践教学活动。使学生熟悉中心实施军工试验项目管理的整个过程，了解危险试验管理的内容，提升学生工程管理的知识和能力，促进学生综合素质的提升。

(四)建设高素质双师型教师队伍

校内工程实践教育平台需要一支既有理论水平又有工程实践经验的双师型教师队伍。这是实现卓越工程师培养目标的保证。这支教学队伍由总工程师挂帅，由中心技术保障部的主要成员构成，涵盖了火炮、轻武器、引信、材料、光学等专业。他们有着在企业研发部门，或研究所，或工厂工作的丰富经验，通过为军工科研项目测试提供技术服务保障，强化理论研究水平;通过进行火炮发射与测试等武器类综合实验的实践，形成自身的技术特色，积累了丰富的工程实践经验;通过培训均具有辐射操作、危险品作业等特种设备操作资格;形成了一支基础扎实、理论与实践经验丰富、勇于创新的师资队伍，成为高素质工程技术人才培养的保证。