基于“一轴两翼三平台多课堂”工程能力培养体系的研究

彭丽泓，伍 权，徐卫平，任甜芳

（贵州师范大学 机械与电气工程学院，贵州 贵阳 550025）

0 引言

新产业、新业态、新模式、新技术“四新”经济的发展格局下，对人才的知识随着人工智能、大数据、云计算等前沿科技逐步取得技术性的突破，以智能产业牵引的新一轮科技革命和产业革命方兴未艾，正深刻影响着世界经济运行方式，也进一步加快了全球制造业的的发展与转型[1]。新技术、新体系、层次类型、能力结构等也提出了“新”的需求，为此国际上掀起了高等工程教育改革的浪潮。“新工科”的提出，是中国面对国际工程教育改革做出的“中国模式”“中国经验”的具有中国特色的工程教育改革回应[1]，因此，传统工程教育改革势在必行。

作为地方高校，工程人才的培养既要立足于“地方”，以“应用型人才”培养为主，服务于区域经济发展和产业的转型升级[1-2]。同时，也要注重“工程”，进行“真刀真枪”的操练。因此地方高校在推进新工科建设的过程中，应坚持扎根地方，切实以区域产业需求为导向，密切跟踪区域产业需求变化，改革人才培养模式，注重工程能力的培养，无论是知识、能力还是素质都要有自身特点[3]。培养的应用型工程人才既要具备扎实的专业理论知识，同时要兼备工程实践创新、工程适应变化、工程素养等综合能力，能够为区域经济发展做出服务与贡献。

因此本研究基于“新工科”背景下，突出强调地方特色，即“立足地方现实，总结地方经验，服务地方发展”，在分析当前地方性高校工程教育现状及问题的基础上，从教学理念、教学体系、教学模式、教学方法等出发，构建“一轴·两翼·三平台·多课堂”新教学体系，对工科本科生的工程能力进行系统、全面、深刻的滋养。

1 地方性高校工程教育中存在的问题

地方性高校培养的工程人才是以“应用型人才”为主，非常强调学生的工程实践能力，但经调查研究发现，大多数的学生是空有理论的“伪工程师”，他们毕业后由于实践知识经验和实战能力的不足，完全不符合用人单位对工程人才的要求，导致大多数人毕业就转行，甚至失业。反观地方性高校对工程人才的培养模式，大多都出现与工科优势高校、综合性高校的培养模式同质化，完全忽视了地方特色与办学属性，且缺乏系统性建设布局。通过简单的课程加和，专业联培，产业对接，并不能完全激发出新工科建设对人才的新需求动力[1]。因此地方性高校要立足自身特色，从整体出发，改革创新教学体系，系统性的设计课程结构，深化以实践能力为主导的理论与实践相结合的教学理念，使工科学生真正体会到“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的真谛。

缺失人文素养，难以全面发展。在“实用主义”思想的影响下，高校对工程人才实践能力培养更多的是师徒制模式下的模仿沿袭，即所谓的一技之长，而忽视了看似不太有用的文学素养的提升，即使开设了相应素质修养课程，但缺乏相应的工程情境性，学生听课也会产生厌倦、枯燥，对于个人综合素养的提升只停留在认同层面，并未达到内化层次。真实的工程环境下，面对诱惑与挑战，大多数工程人才还是会做出让步与妥协，甚至会做出不理性的做法，这样的人才队伍对社会发展会带来严重的损失。经研究发现，新型的经济环境对未来工程师在工程素养方面的要求甚至超过了工程能力，因此，高校对工程人才的培养既要强调工程能力，也要注重工程素养，二者相辅相成，缺一不可，最终实现人的全面发展。

2 “一轴两翼三平台多课堂”新体系建设

新工科背景下，地方院校在办学和人才的培养上要更新观念，要做到专业教育和素质教育齐抓共管，理论教学与实践教学互为一体[2]，培养学生的工程实践能力和工程素养。基于此，本研究以“价值引领、实践导向、追求创新”为指导，构建了“一轴·两翼·三平台·多课堂”人才培养新体系，如图1所示。这个体系从宏观到微观、从抽象到具体，全方位、系统性地建构，旨在培养大批具有较强行业背景知识、工程实践创新能力的高素质应用型人才，助力产业转型升级，服务区域创新发展[1]。

图1 “一轴两翼三平台多课堂”人才培养新体系

2.1 “一轴”确定以”工程能力”培养为轴

“新工科”的提出，着重强调高等工程教育回归工程实践，实践的目的就是为制造业的创新发展培养人才，以满足和服务经济发展需求[1，5]。根据高校人才培养层次的不同，地方院校应构建应用型人才培养模式，具体是指理论学习和技能训练都要围绕“工程能力”为主进行教育改革创新，培养具有良好的工程观念、工程思想、工程观念等工程人才队伍。

2.2 “两翼”面向“两能力”培养

该实践课程教学体系始终以工程能力为轴，落实培养目标，面向工程实践创新能力、工程素养“两翼”重构教学体系，突出以学生为主体的实践教学体系，真正落实人才培养体系的优化与创新。

（1）工程实践创新能力。王沛民（1994）提出工程教育的三个特性质：“实践性、创新性、综合性”[1]，在此基础上，立足地方特色与现实经验，对新工科人才能力结构做了进一步探索与总结，一是工程实践创新能力，具体是指工程应用能力、工程实践能力、工程创新能力、思维判断与分析能力、复杂问题解决能力等[6]。

（2）工程素养。具体包括工程适应变化能力、职业道德与社会责任意识、人文社会素养、主动学习能力等。工程素质强调的是工程师在知识经济时代应该具有的工程师意识及适应变化能力。具体来说工程师意识就是他们在面对实际工程任务时候，做“值不值得做”“可不可以做”“应不应该做”等回答所需要的知识和能力，在承担具体的工程任务时，具有良好的责任意识、成本意识和市场意识[7-8]；同时在面对突发任务或新环境下，能够快速、精准地做出判断与选择，具有较强的适应变化能力。

2.3 “三平台”促进“实践平台”建设

努力打造好的工程教学新模式，走教学模式现代之路，打造高效实践平台，为推动地方高校学生工程实践能力提供了有利的条件和保障。本研究新教学体系是通过专业课程实验、工程实训、工程项目实战“三大平台”相互衔接，层层递进的方式，以“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性化发展”为指导，进行针对性的强化工程实战能力的训练。如图2所示。

（1）专业课程实验平台。实验是科学探索的先导。教师要引导学生以怀疑批判的精神去探究事物的内在规律和本质，培养学生的科学探索精神。学生通过基本实验教学一方面能掌握基本的实验技能，深入理解专业课程中的基本理论知识；另一方面实验教学有助于对专业课程中抽象概念和理论的理解，是培养大学生的研究与探索能力的重要环节[9]。实验教学是工程实战教学的基础和前提，能够使学生逐步意识到作为一名合格的工科师，实践能力是最基本的素养，同时还应兼备多种工程综合能力。

图2 三平台建设

（2）工程实训平台。工程实训是指锻炼学生掌握某一专业课程所必备的操作技能，以模块化的形式进行专项技能训练，将所学的专业理论知识迁移到工程实践中，强化理论实践深度融合，从而达到“知行合一”的教学效果。以本校机械与电气工程学院中的机械专业为例，建立工程训练四年全程贯通，着力打造多方位、多层次、多元化，以任务为驱动为主的实训教学体系。如图3所示，从二学期的工程认知训练、三学期的金工实习、到八学期基于工程项目的毕业实习和毕业设计，遵循工程实践的内在逻辑，完善工程实训培养体系，循序渐进地提升学生的工程实践能力。

图3 工程训练四年全程贯通

（3）工程项目实战平台。工程项目实战旨在培养学生的综合能力，以新经济、新产业、新业态、新模式的“四新”市场环境背景下，仅有“一技之长”能力是不能成为合格的工程师。美国工程与技术认证委员会（ABET）对21世纪新的工程人才提出了11条评估标准，从11条标准可知，现代工程师应具有工程实践创新能力、多学科综合知识背景及多方面能力、职业道德和责任感[10]。

工程项目实战体现的是一种综合性的实践活动，是工程师真正意义上的一种创造性的劳动，非常强调工程师的个人综合能力。调查研究发现，大部分工科学生在工程素养方面的缺失远大于工程技能，尤其是在解决复杂工程问题能力、工程应变能力、团结沟通能力、职业责任感等方面亟待加强。以工程项目驱动实战，提高学生工程素养意识的重要性，帮助学生检验自身在成为合格工程师前的优劣势，对自己有清楚的认知，以便在后期继续学习中能够抓弱项、补短板、强优势。以多元项目驱动主要包括学科竞赛驱动、工程综合项目驱动、科研项目驱动、多种技能证书推动等的方式培养学生的综合能力，达到“做中学”的教学效果，将工程素养内化于人的血脉精神力量，最终实现知识、能力、价值观涵养三位一体教育生态系统。

2.4 “多课堂”打造“主课堂+”立体化教学模式

教学内容丰富而教学时空有限，学生思维活跃而教学模式僵化也是影响实践教学的瓶颈之一。基于此，本研究着眼于“新工科”理念，创设“实践驱动”引导的“主课堂+”立体化教学模式，围绕“主课堂”（实践课堂），打造创意课堂、网络课堂、人文课堂、创业课堂“四位一体”的拓展课堂，助力创新“主课堂”，实现主课堂与拓展课堂的有机结合，有效破解教学供给与学生需求之间的矛盾。

（1）创意课堂。以实践课堂为主，搭建创客空间实验室、3D打印实验室、创新创业基地“三室一体”等创意示范基地，为学生提供创新平台支撑保障，促进主课堂与创意课堂对接。

（2）网络课堂。依托“中国大学慕课”网等各种优质教学平台，选取相关教学资源，例如典型工程案例分析、工程经济学多学科交叉等，录制慕课、教辅片、微课等，拓展网络教学空间。

（3）人文课堂。围绕教学目标，开设工程素养方面的选修课、人文通识课，拓展人文视野，为实践教学提供丰富等人文滋养；同时实践课堂中以“做中学”的方式深化学生人文素养，实现专业教育与素质教育有效融合。

（4）创业课堂。面向全体学生开设“创业基础”等课程；科研成果转化促进双创教育；邀请知名教授来院开展有关创业相关的内容；积极举办有关创新创业“双创”比赛活动，实现专业教育与双创教育有机结合；探索“企业实习+创就业一体化链条”促进产业与创业教育相结合。“多课堂群”助力拓展教学时空，有效增强实践教学亲和力和针对性，教学改革取得显著提高。

3 “一轴两翼三平台多课堂”新体系的实施成效

2009年起，本校机电学院针对本科生的工程实践能力获得感不强，不能很快适应工作岗位的现状，经过多年的学习与探究、调研国内知名高校在工程能力培养方面的先进经验，又在2012年率先在国内机械制造及其自动化专业开设了“机械综合能力训练”课程。本着“拓宽知识，保证基础，提高素质，重在应用”的原则，由浅入深、循序渐进，创设“一轴·两翼·三平台·多课堂”新体系技术路线。2012年至今，长达10年的实践探索证明，该模式取得了良好的教学效果。

3.1 教学成果应用广泛、应用程度深入

本教学体系契合本科及高职院校对技术、技能型应用人才的培养需求，为省内外本科、高职院校工科类课程的开发与建设提供借鉴。近年来与贵州省多所本科院校与职业院校进行交流与推广。如华南农业大学工程学院、南通理工学院、贵州交通职业技术学院等。

3.2 实践成果鲜明，育人效果好

本教学体系培养了一大批优秀的学生。在科研实践方面，发表多数论文、教材。在教学竞赛方面，学生获得各类竞赛奖居省内同内院校前列，如“大学生3D打印比赛”多数团队获得一等奖、“互联网+”大学生创新创业比赛省内银奖、“全国大学生机械创新设计”比赛二等奖等，有效提升了学生的学习兴趣与探究能力，增强其自信心。

4 结束语

本研究基于地方性高校工科本科生工程能力现状，在新工科背景下，创设了“一轴·两翼·三平台·多课堂”工科本科生工程能力培养教学体系，打造专业教育和素质教育齐抓共管，理论教学和实践教学互为一体的局面。该体系经过多年的实践检验，显著提高了学生的工程实践创新能力和丰富了工程素养，整体上优化了人才培养方案的目的。