“大工程观”教育背景下工程训练实践教学体系的构建

闫占辉，王 征，王文忠

(长春工程学院 工程训练中心，长春 130012)

一、前言

美国麻省理工学院前院长莫尔(Joel Moses)于1993年首次提出“大工程观”，现在这一概念已从“回归工程”的初期雏形形成了从理念到实践完整的教育教学理念与教学模式，有效指导美国工程教育，使美国工程教育从“技术模式”“科学模式”实践现在的“工程模式”，并不断探索和深化。

“回归工程”的核心内容就是要改革“过度工程科学化”的工程教育体系，重构工程教育，形成工程模式，更加重视工程实际以及工程教育本身的系统性、完整性、实践性、综合性和创新性。有的也概括为：工程、综合、实践和责任，“工程”表达了“大工程观”回归工程本身的思想，即高等工程教育应该是工程教育，而不是科学教育；“综合、实践”反映了大工程观的主要内容，体现了工程不同于科学的分析和理论；“责任”则点明了大工程观的灵魂，即工程活动所需的品格。

莫尔提出的“大工程观”，是未来工程教育发展的新方向，获得广泛认同。以MIT为首的高校则对工程教育开展了一系列理论研究与教学实践的改革探索。随着“大工程观”理论在实践中逐步丰富与完善，逐渐从概念演变为一门系统学科——“工程系统学”，标志着工程教育逐渐步入成熟。

目前，国内部分大学生的主动学习的积极性不高，有明晰的职业规划，但应对需要付出艰苦努力的困难准备不够；自学能力不强，对实践环节重视不够，急功近利和浮躁心态明显；学生实践能力不强，工程素质不高是当前工程教育亟待解决的问题。

二、工程训练实践教学体系的构建

(一)基础工业创新训练中心建设定位

以长春工程学院工程训练中心为基础，以学校内外部教学科研平台和合作企业为依托，以大学生创新创业学院为载体，以基础工业创新训练中心建设为目标，以工程应用能力和工程素质培养为核心，培养适应地方产业需要的应用型、复合型人才，服务于吉林省装备制造支柱产业等，争取建成智能制造、虚拟仿真、土木建筑等领域省内具有辐射和示范作用的创新中心。

基础工业创新训练中心通过搭建大机电、大土木两个学科交叉平台，针对互联网+专业、人工智能+专业衍生的典型产品，建立以典型产品的新技术应用为总线、工程应用能力和工程素质培养为核心，对学生进行“工程文化与工程认知、工程训练实践、以项目为驱动的自主学习与创新实践”三个阶段的训练；建成集传统工业技术、先进适用技术、新技术(互联网+、人工智能、大数据)+专业、生产组织运行为一体的“四个模块”，形成适应现代工业技术综合性、多学科专业交叉等特点的工程训练实践教学体系和创新创业教育基地；同时，打造学校“安全工程”教育教学特色。形成专兼结合，结构合理，以学科带头人、学术带头人和中青年骨干教师为主体，集实验师、工程师、技师为一体的“三师”型教学团队。

1.以校企深度融合、新技术+专业的建设思路，建设一个面向全校学生进行工程训练、自主学习和课外创新创业活动，先进适用、校企协同推进、资源优质的公共教学实践支撑平台。同时，也为教师科技成果转化、科技服务企业、具有自主知识产权的产品开发提供基地。在立足本校的基础上，面向校外企事业开放，进而在培育区域经济新动能方面起到辐射和示范作用。

2.打破学科和专业界限，完善实践教学体系。整合全校机电类、土木类实践教学资源，改进面向机械类、电气类、电子信息类、计算机类、能源动力类、土木类等不同类别学生的分层式、模块化、网络结构的工程训练实践教学体系。

3.推进互联网+专业的深度融合，建设丰富的信息化实践教学资源。建设机电设备安全、电力系统安全、土木工程安全、水利工程安全、水安全等工控虚拟仿真安全平台，承担全校工程训练工程文化中的工程安全实训，打造学校“安全工程”教育教学特色。

(二)工程训练实践教学体系的构建

通过三年左右的建设，形成以系统培养学生工程实践能力、创新能力、创业精神为核心，以“大机电”、“大土木”两个实训平台建设为基础，依据“工程文化与工程认知、工程训练实践、以项目为驱动的自主学习与创新实践”三个阶段，建成以开展传统工程训练、先进技术训练、新技术(互联网+、人工智能、虚拟仿真)+专业训练、生产组织运行训练等“四个模块”组成，体现安全工程教育教学特色的“1234”现代工程实训教学体系。成为一个突出工程素质教育，理念先进、模式创新、特色鲜明、环境真实的工程素质教育基地、先进工程技术的实训基地和以典型产品等为对象的协同设计、虚拟仿真、智能制造、应用开发为主线的创新实践活动基地。图1是实践教学体系与运行流程，图2是新技术融入专业实践教学的支撑模块。

图1 实践教学体系与运行流程

(三)支撑工程训练实践教学模块的公共平台建设

建设机电设备安全、电力系统安全、土木工程安全、水利工程安全、水安全等工控虚拟仿真安全公共平台，承担全校工程安全实训，打造学校“安全工程”教育教学特色；围绕智能制造、电力安全、BIM技术打造综合实训和创新训练平台。具体包括：

1.工控安全仿真教学平台建设。主要应用于《工业控制系统信息安全》开放式实验教学，基于工业控制系统信息安全面临的人才需求，开创性地进行工控安全实践教学及科研。

2.智能配电网测控与安全运行技术平台建设。研究智能电网中的结合第三方数据，挖掘设备运行状态监视、状态故障的特征提取、基于全信息的电网设备状态检修等问题。

3.智能制造实训平台建设。它涵盖机器人、物联网、数字控制、总线控制、智能视觉、计算机及大数据等多种技术，也是一个机械、电气、信息及控制等多学科交叉的系统，为机器人工程等学科交叉新专业提供完善的实践教学场所；其中硬件包含：智能仓储系统、智能制造系统、智能检测系统、智能装配系统及智能物流系统、工业机器人、3D打印设备、焊接或装配自动线；软件包括：负责底层的数据管理和信息处理管理WMS系统，处于WMS系统与PLC系统之间的调度监控系统、单元设备实训仿真、基础物流虚拟仿真等，实现对车间内生产设备运行状况进行数字监控和管理的车间生产单元仿真管理和实训系统。

4.装配式建筑技术网络教学平台建设。建设VR虚拟可视化教学平台，促进装配式建筑技术的应用。

5.BIM技术协同创新平台建设。按照建筑工程全生命周期的BIM技术应用为基础，以教学资源平台与“双创”、互联网+应用、实战化软件的融会贯通、实体建筑与虚拟仿真衔接为核心，以实践教学、项目实训、职业培训、创新创业、工程实践为功能定位。

图2 新技术融入专业实践教学的支撑模块

6.水利工程虚拟仿真实训平台建设。构建水利工程虚拟仿真实训教学体系，持续推进实训教学信息化建设和实训教学改革与创新，建设成为面向水利类专业全过程、多层次、系统化的虚拟仿真实训教学基地。

三、结束语

基础工业创新训练中心建设，坚持以工程应用

能力素质培养为核心，按照“大工程、强实践、重创新”的工程教育理念，构建多阶段、多模块的工程训练实践教学体系，培养适应地方产业需要的复合型、应用型人才；中心的建设整合了学校国家级、省级相关教学科研平台，整合后的基础工业创新训练中心，场地环境、仪器设备、人员队伍等基础条件充实；中心教学理念先进、教学体系完整、教学模式特色鲜明，建设方案可操作、可实施，建设目标清晰、明确，建设保障措施得力。