面向新工科的工程训练体系建设与实践

全松柏

摘要：新工科是国家战略发展的必然要求，是高等工程教育的里程碑。工程训练作为高校工程实践教学的主要模式，如何适应新工科要求变得刻不容缓。在分析当前工程训练现状的基础上，根据新工科的特点，提出“2+X”创新训练和工程图书馆模式并付诸实践，为各高校新工科背景下的工程训练体系建设提供参考与借鉴。

Abstract： New engineering disciplines（NEDs） is the inevitable requirement of the national strategic development and the milestone of the higher engineering education. As the main mode of engineering practice education in university， it is urgent to adapt to the requirements of NEDs. Based on the analysis of the present situation about engineering training，we put forward and practice the innovative training model of "2+X" and the model of engineering library for NEDs， so as to provide references for the construction of engineering training system under the background of NEDs in universities.

關键词：新工科；工程训练；“2+X”创新训练模式；工程图书馆

Key words： new engineering disciplines；engineering training；the innovative training model of "2+X"；engineering library

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0298-02

0 引言

“一带一路”、人工智能、“中国制造2025”、创新驱动发展、“互联网+”等重大国家战略的实施，缩短了科学发现转化成技术或产品的时间，加快了知识产生、学习、更新的速度，提高了现代工程技术人才的能力素质要求。为了应对产业转型升级，支撑新经济的快速发展，培养造就创新型卓越科技工程人才，加快高等工程教育改革和创新的步伐，2017年教育部启动了新工科建设工作[1]。随着“复旦共识”[2]、“天大行动”[3]、“北京指南”[4]等指导性文件的出台，各高校纷纷响应，掀起了一阵工程教育改革的热潮。工程训练源于“金工实习”，经过多年发展，内容更多，辐射更广，具有基础性、通识性、实践性等教学特征，面向各专业本科生，给大学生工程实践教育、工业制造了解、工业文化体验，是培养学生实践能力和创新意识的重要教育环节，是适合现阶段工程实践教学的主要模式[5]。新工科引领性、交融性、创新性、跨界性、发展性的特征[6]对工程实践教育提出了更高要求，现有的工程训练体系显然难以适应，传统工程训练中心的升级、面向新工科的工程训练体系的构建成为了新工科建设不可回避的问题。

1 当前高校工程训练存在的问题

近年来，高校工程训练中心的规模化、先进性和综合性，以及工程训练的专业全覆盖性，让学生在工程训练的过程中提高了工程实践能力、创新创业能力及就业能力，为国家培养了一批又一批高素质的工程科技人才。但是，在开展新工科建设的新形势下，我们不难发现，处于迅速发展中的高校工程训练中心依然存在一些值得重视的问题。

1.1 平台升级问题 传统工程训练仍占据平台主流，对接产业行业严重不足。跨学科创新应用项目平台，集教育培训、科技研发于一体的协同育人平台，服务国家战略、引领未来发展的前瞻平台亟待搭建。

1.2 体系重构问题 面对交叉学科、边缘学科快速涌现，新知识快速发展，成果快速转化的现实，工程训练依托学科力量薄弱、实训时间短、内容陈旧、交叉融合不足、创新创业遇阻、滞后市场需求等弊病暴露无遗。

1.3 教学模式问题 当前，以网络化、全球化为代表的一系列颠覆性技术的不断涌现和快速发展，使个人学习方式变得灵活化、碎片化、网络化和多维度，这对现有教学模式提出了严峻挑战。

1.4 体制机制问题 师资队伍建设堪忧，结构失衡，特别是高级专门人才严重匮乏，教授级高工严重不足，无法发挥其在工程训练教学及发展上的领头雁作用。面对新工科对工程训练的新要求，现有的用人模式亟待改进。如何做到以学生为本，提供良好的开放共享服务值得探讨。

2 面向新工科的创新型工程训练体系建设路径

湖南大学一直以来重视学生的工程实践教育，学生的实践动手能力、创新创业能力及就业能力得到了社会的广泛认可。“十二五”期间，学校加大本科实验室建设投入，在大众创业、万众创新的时代背景下，以大工程观、“准工厂、实车间”的理念为指导，摒弃工程训练等于金工实习的旧理念，打造了一个集工程训练中心、支撑服务中心、创新创业基地、学科竞赛基地于一体的公共实践教学服务平台——新型综合性工程训练中心。中心分布在学校两个校区，现有场地面积21000余平方米，可同时容纳近3000名学生参加工程训练和创新创业。建有机械、电工、电子、控制、机电一体化、材料、化工、艺术、经济管理数据仿真训练单元，设备总数7000余台（套），总价值7500余万元。面对新工科的要求，我校在创新型工程训练体系的构建上做了有益的探索与实践。

2.1 在新型综合性工程训练中心基础上，搭建以互联网+为代表的多学科交叉创新应用平台

以创新创业教育为引领，在新型综合性工程训练中心基础上，面向新工科，搭建支持工程认知、工程综合及工程创新训练、学科竞赛、创意原型产品开发、创业项目建模路演、技术成果产业化等模块，以互联网+为代表的创新应用平台。平台主要包括互联网+智慧校园实训平台、互联网+创新实训平台和机器人创新应用平台。互联网+智慧校园实训平台、互联网+创新实训平台主要培养学生主动学习、独立思考、自主创新的能力，切合用户至上、平台开放、知识共享等互联网+的精神。机器人创新应用平台是一个智能机器人科普平台，从事各类型机器人设计、制作、研究的实践创新和机器人相关学科大赛的培养。内容涵盖人工智能、控制工程、机械工程、材料科学、数学建模、应用物理、应用化学、工业设计等。以学生为主体，培养其创新设计、解决实際问题和动手操作能力。

2.2 建设面向新工科的创新型工程训练体系

根据人才培养需要分类、分层次进行工程训练，构建“二三四”创新型工程训练体系。即重视理论、实践二条获取知识路径，做到理论与实践并重，有机融合、良性互动，克服以往理论与实践脱节的弊病。通过三阶段递进式工程训练，如一年级主要通过参观生产现场、观摩教学模型及实物、动手进行简单的拆装、焊接等工艺体验训练进行工程认知与基础训练；二三年级主要根据自己的专业特点，自组团队、自选项目进行工程综合训练；高年级重点在工程创新训练，进行项目研究性训练。学生个人组团预约中心项目或者自带感兴趣的前沿技术项目或企业实际项目，中心教师指导实施。体现了教学层次化、模块化、柔性化。实现工程能力培养四年不断线。建设现代化的电子产品生产线、甲醇合成生产线、纯净水制备及灌装生产线等“准工厂、实车间”。优化传统训练项目，拓展教学内容，提高实训项目的技术含量和工艺水平。中心通过教材更新、慕课、微课、虚拟仿真、网站、微信公众平台、APP等多种手段，开设综合性、设计性、创新性工程训练项目和一批技术前沿实际研究项目（如：智能制造、互联网+、机器人、生物材料等），实行菜单式训练。

2.3 将创新融入日常教学，深入实施“2+X”创新训练模式2.0版

以项目驱动、学生主体、教师指导的“2+X”即“基础训练+项目研训”模式，已在我校实践多年，在提升学生工程综合能力、创新创业能力及就业能力等方面效果良好，并获评2016年湖南省高等教育教学成果奖一等奖。面向新工科，充分利用新方法、新手段、新技术，深入实施“2+X”创新训练模式2.0版。

基础训练（“2”）重在基本技能实训。在网上安全教育之后，通过实训视频、影片、慕课、微课等多种形式观摩学习，激发学生的兴趣和好奇心，培养创新思维，完成认知训练。在安全教育、基础理论考核通过后，通过2周时间进行加工方法、工艺设计、创新作品设计制作等基础训练。在项目研训（“X”）阶段，以项目为载体，按时间、内容、程度不同分别设计实施方案，确定不同的必选和任选内容，突出自主研究式学习。通过项目研训，让学生在工程环境中接触实际问题，亲身体验实施过程，自主推进生产环节和项目过程。

2.4 建立专兼职结合的师资队伍和灵活多样的开放共享机制

采取专兼职结合的方式，建立一支具有交叉学科背景、互补知识结构、合理年龄结构、多样工作经历的师资队伍。《中共中央国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》强调，百年大计，教育为本；教育大计，教师为本。坚持兴国必先强师[7]。“卓越计划”对师资队伍的总体要求是兼具大学教师和准工程师两种形态。具体而言，“卓越计划”要求参与高校建设一支专业基础扎实、学科涉猎广泛、工程实践经验丰富、教学能力强、综合素质高的师资队伍。新工科作为卓越计划的升级版，在师资队伍建设的要求上应具备：满足“卓越计划”对师资队伍的要求，同时强调多学科专业的交叉融合和学科专业的产业性[8]。工程训练师资队伍作为其中的一部分，更应强调工程素质和解决实际问题的能力。

以学生为中心，转变运行机制。将“实验室模式”转为“企业模式”、最终发展为“工程图书馆模式”。在完善现有工程实践教学的基础上，开展“模拟企业”的项目式教学，让学生介入企业的产品研发和生产过程，熟悉其运作模式，提高技术素质、工程实施及管理能力。大众创业，万众创新，随着卓越计划推进、新工科建设等高等工程教育改革的进行，工程图书馆模式的建设与推广势在必行。通过设立多个基础训练、创新开放、工程服务、交叉创新、校企合作等中心，辅之3D打印、切割、设备租借等服务项目，以无人机、机器人、智能制造、互联网+等开放研究项目为载体，为学生创意、创新、创业提供场地、设备和技术支持，把工程训练中心建成学生身边的“工程实践图书馆”，让他们真正实现自我管理、自主服务、开放共享。

参考文献：

[1]教育部高等教育司.关于开展新工科研究与实践的通知[Z].教高司函[2017]6号，2017.

[2]教育部高等教育司.“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[3]教育部高教司.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：24-25.

[4]教育部高等教育司.新工科建设指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（6）：20-21.

[5]梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J]，实验技术与管理，2013，30（6）：6-8.

[6]林健.面向未来的中国新工科建设[J].高等工程教育研究，2017（2）：26-35.

[7]中共中央 国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见http：//www.gov.cn/zhengce/2018-01/31/content_5262659.htm.

[8]林健.新工科建设：强势打造“卓越计划”升级版[J]，高等工程教育研究，2017（3）：12-13.