以大学生科技竞赛为抓手 构建新型工程训练模式

刘伟民+李耀刚+郑爱云+裴未迟+孙秋艳+薛全会

摘要：工程素质与创新能力的培养是高等本科院校机械类专业重要的培养目标。本文以河北联合大学机械类专业工程训练为例，从改革思路、实践教学方案设计、教学效果等多个角度，对新形势下以科技竞赛为抓手的工程训练实践教学模式进行了探讨。

关键词：机械专业、科技竞赛、工程训练

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）44-0062-03

一、序言

我国科技发展与综合国力的提升，迫切需要大量工程技术人才，工科大学机械类专业的首要任务就是培养学生的工程素质和创新能力，工程素质是基础，创新能力是内在动力，应贯穿工科大学教育的全过程。目前工程训练中心成为工科大学生的工程培育平台，探索新形势下实用、高效的工程训练模式是高校实践教学急需解决的课题。如果在工程训练过程中将工程素质教育与创新精神的培育有机结合，再加之大学教育各个环节的创新思维训练，那么，大学生的创新能力将会得到巨大的提高[1]。以竞赛为抓手，将工程素质教育与创新精神培育有机结合，成为工程训练中心培养未来高质量工程技术人才的有效途径。河北联合大学作为河北省内重点本科高校，在机械类专业实践教学中，以工程训练中心为平台，深化实践教学改革，以大学生机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力竞赛为抓手，将竞赛与工程训练教学相衔接，秉承“竞赛为人才培养服务，竞赛为教育质量助力，竞赛为创新教育引路”的宗旨，培养学生的创新设计能力、综合设计能力、工程实践能力、工程管理能力和团队合作能力，促进学生基础知识与综合能力的培养、理论与实践的有机结合，养成良好的学风。本文将针对河北联合大学机械类专业，以两个大赛为抓手，将工程素质与创新能力培养贯穿各年级、各层次的工程训练实践教学模式的探索，并对教学改革效果与思考进行探讨。

二、思路

科学技术是第一生产力，而工程技术是第一生产力中最重要的因素。工程师是开发和掌握核心技术、以技术创新推动国家工业发展的领军人物[2]。作为创新能力的重要组成部分，工程素质与创新精神是工程师必备的素质，同时它又是工程训练中心实现功能的着力点。因此，工程训练应以培养学生的工程素质和创新精神为主要目标，并且以此为出发点设计和具体运行工程训练中心的训练方法。从工程素质和创新精神的内涵出发，也就是从培养工程知识、工程意识和实践能力着眼，从培育创新意识、创新激情和创新行动开始。基于此，我校工程训练中心提出“面向工程、依托竞赛、注重实效”的实践教学思路。

1.提高认识、转变思路。“面向工程”就是要重视工程师基本素质的培养，工程师的基本素质中工程素质和工程意识密切相关、互为条件，工程素质中包括了知识、技能和能力三者之间的关系，在时代、竞争、实践、经济和社会、管理、职业道德等工程意识中最突出的就是创新意识，要使学生树立现代工程观念，努力学习工程基础知识，养成较强的工程实践能力，具备一定的工程创新能力和工程管理能力。只有这样才能实现高等工程教育人才培养目标的要求[3]。“依托竞赛”就是要实现科技竞赛在工程训练的全过程日常化、规范化、实用化。创新精神是科技竞赛的核心，要将这一核心以不同形式始终贯穿工程训练的各个层次、各个阶段。

2.完善以培养工程素质、创新能力为目标的工程教育体系。“注重实效”就是要切实提高学生的动手实践能力。提出新型的工程实践教学理念，以学生为主体，教师为主导，实验技术人员和实习指导人员为主力，理工与人文社会学科相贯通，知识、素质、能力协调发展，着重培养学生的工程实践能力、综合素质和创新精神[4]。

三、方案

工程训练的教学目的是使学生建立工程概念，体验工程过程，增强工程实践能力，培养创新精神和创新能力，从而提高学生的综合素质。教学中结合我校自身特点，将依托竞赛的创新训练融入工程训练的全过程。除训练学生的基本工程意识与能力以外，培养学生的创新思维，使学生在实践中发现问题、分析问题并解决问题[5]。将竞赛精神创新意识贯穿课程各个阶段、各个层面的竞赛式工程训练，也恰恰能够解决目前以竞赛作为面子工程、亮点工程而不能面向大多数学生，使大多数学生的整体素质得到提升，解决工程训练普遍存在的共性问题。

1.环境建设。我校工程训练中心的前身为校办工厂，在学校和学院的关注与大力支持下，经过近十年的发展，形成面积3500m2，加工中心、3D打印机、特种加工设备等各种培训设备百余台套，能够承担全校机械类20个班、近机类约40个班、模块类40个班的制造技术基础训练教学工作的综合实训基地。信息化建设。建立中网站，搭建功能涵盖教学信息发布、教学运行管理与教学评估的开放式信息平台，建设网络化的设计制造系统，实现数控设备的远程编程和加工，建成加工与控制仿真教学平台。突破传统金工实习单工种、纯技能训练，在构建现代工业培训的基础综合硬件平台上，精选传统训练内容，重点加强“新技术、新设备、新工艺”的应用，并利用工程训练中心建设的网络系统，结合数控技术和网络技术，实现远程设计、网络传输、数字化制造等现代制造理念。创新实训园地建设。为鼓励学生创新，工训中心专门开辟面积为50m2的创新实训园地，配备网络电视、10台微机、局域网和各种机电实验设备，对全校所有学生开放，实行项目进入、学生自主管理制度，为学生自主性学习、研究性学习和创新性学习提供了一块试验基地。开放型工训基地建设。创新实训园地、材料库、工具库向全校开放。工程训练与学科和科研建设密切结合，利用大实训平台的概念，开设综合性、开放性和研究性的实训内容，提供包括认识实习，工程技能训练，开放实验，学生创新课外活动小组，教师教改基地，直至专业课程设计和毕业设计等多种实训任务，使学生掌握系统工程技术知识与技能，提高学生素质，启发学生的创新思维。

2.课程建设。目前建设形成分阶段、模块化、多模式的实践课程体系，全过程突出日常教学竞赛化，以大学生团队为基础，分阶段进行能力训练。基础训练阶段，主要面向大一学生，包括铸、锻、焊、车、铣、钳等模块，以观摩模式和操作模式为主，在操作模式中，学生以小组为单位在掌握基本操作基础上开展工种竞赛，优胜小组获得自主加工自创零件的机会，以此达到接触工程概念，普及基本工程知识，激发工程学习兴趣和形成创新热情的目的。技能训练阶段，主要面向二三年级学生，包含电子组装与设计模块、数控模块、电火花线加工模块、冷热加工模块，以操作模式和创新设计模式为主。在操作模式下，指导教师除进行示范性教学，对学生小组分项目指导，小组每人设计工艺方案，推选最优方案，鼓励创新，充分发挥学生的想象力。在创新设计模式下，指导教师对学生小组进行启发式指导，充分发挥学生的创造性，独立完成产品的设计、加工全过程，提高学生参加实践活动的兴趣，培养学生的创新意识和综合能力。同时充分发掘学生的创新潜能，培养学生的团队意识、组织管理能力和综合实践能力，进而达到建立工程概念，掌握基本工程知识，形成创新视角的目的。能力提升阶段，主要面向三四年级学生，包含加工中心模块、机电一体化模块、装配模块等，以创新设计模式为主。通过课内外结合、校企结合、课程与竞赛结合的教学模式，鼓励学生跨学科、跨专业自主选题，综合运用工程知识，激发创新思维，分项目小组完成产品设计制作全过程，在教学过程中有意识选拔全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛参赛团队，将竞赛与教学有机结合在一起，使竞赛成为串联各阶段、各模块的主线，从低年级就开始竞赛意识、创新意识和团队意识的训练。此外，以三年级学生为主体的大学生创新试验计划项目入驻工训中心，依托创新平台开展研究；以四年级学生为主体的认证化的大学生职业技能培训纳入机械类专业培养方案，以职业活动为导向，以职业能力为核心，学生通过听讲解、看过程、亲动手，强化对理论知识的理解和认知，小组操作竞赛、工种技术比武等多种形式，既激发了学生的兴趣又提高了学生的技能水平。endprint

3.师资队伍建设。在师资队伍建设中，注重引进具有硕士、博士学位的青年教师和企业中具有实际工程经验的工程师。目前教学团队中有高级职称以上5人，中级职称2人，高级技师1人，技师8人，高级技术工人7人。已初步形成“三师型”（讲师型、工程师型、技师型）师资队伍，师资结构趋于合理，逐步形成由高水平学术带头人领衔，理论课教师、实验教师、技术人员、助教组成的阶梯式实践教学队伍。学院对工训中心教学、科研项目建立激励机制，实行校院两级立项奖励，全额资助教工发表学术论文，支持教工参加研讨会、调研、培训、进修等学术活动等。竞赛指导教师团队稳定化。竞赛指导要求教师既要有扎实而宽泛的专业系统知识，又要有敏锐的学术眼光与创新思维，这需要指导教师在课内外付出大量心血和劳动。通过指导教师引进与聘用制度和研究型工程训练教师队伍两条腿建设，逐步构建了稳定的竞赛指导团队，使得以竞赛为主线的实践教学有了制度和组织的双重保障。

四、效果

通过近年来持续不断的建设推进，我校学生形成依托工程训练中心，关注竞赛，积极参加竞赛，以竞赛提高自身综合素质的创新活动热潮。近三年，我校学生获得全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛省级以上一等奖7项，二三等奖12项。创新作品已获发明专利5项，实用新型专利30余项。毕业生工程素质与创新能力得到企业认可，机械类专业学生的“双证率”（毕业证书和高级技术或技能证书）达65%，机械专业就业率年均95%以上，机械类专业就业率年均91%以上，学生走上工作岗位后能够很快适应角色、发挥专长，为地方经济发展提供了有力的人才支持。

五、结语

高校工程训练中心建设与工程训练教学体系构建是一个系统工程，工程训练实践教学要紧紧围绕工程能力培养和创新能力培养这个核心任务。我校工程训练教学理念先行，走内涵式发展道路，创建了以科技竞赛为抓手，体现工程素质与创新能力培养的，分阶段、模块化、分模式的工程实践教学体系，搭建了学生个性化创新实践平台。同时从学校现有教学条件出发，从环境建设、师资队伍建设等多个方面逐步推进，使工程训练为培养具有工程素质和创新能力，适应企业需求的合格工程技术人才发挥越来越大的作用。我校将进一步总结经验，深化工程训练教学改革，将改革推广到理、工、文、管等各个专业，使我校成为地方经济发展的人才培养摇篮。

参考文献：

[1]崔海，任正义，韩永杰.基于创新人才培养工程训练体系的构建与实践[J].实验技术与管理，2008，（5）：29-30.

[2]姜嘉乐.工程教育永远要面向工程实践——万钢校长访谈录[J].高等工程教育研究，2006，（4）：1-7.

[3]苏玉波，梁莉，朱正威.工科大学生工程意识与工程素质的培养[J].西安交通大学学报（社会科学版），1999，（6）：73-75，78.

[4]傅水根，武静.深化工程实践教学改革，全面促进可持续发展[J].实验技术与管理，2008，（1）：7-10.

[5]马鹏举，王亮，胡殿明.工程实践教学的现状分析与对策研究[J].高等工程教育研究，2011，（1）：143-147.

基金项目：河北省省级教改项目“大工程训练教育教学模式的改革与应用”（104023）

作者简介：刘伟民（1974-），男，博士，讲师，教学秘书；李耀刚（1962-），男，博士，教授，教学副院长，工程训练中心主任。endprint