关于高校工程训练中心的几点思考＊

张小兵,李建明

(湖南工程学院工程训练中心,湖南湘潭 411105)

关于高校工程训练中心的几点思考＊

张小兵,李建明

(湖南工程学院工程训练中心,湖南湘潭 411105)

工程训练是高校工程教育的重要组成部分,要培养为地方和区域建设服务的应用型人才,必须强化实践教学环节,创新实践教学理念,建设好工程训练中心。本文简要介绍了工程训练中心的发展,结合工程训练中心建设中存在的一些具体问题,就如何建设高校工程训练中心提出了几点思考。

工程训练中心;工程实践;思考

18世纪末,法国巴黎理工学校最初开展了高等工程教育,20世纪 90年代美国麻省理工学院掀起“回归工程实践”的浪潮,德国从工业学校、实训工厂一步一个脚印踏踏实实地走出“面向工程实际”高等工程教育。英国也在大学内设立工业中心。世界各国都将“工程训练”作为高等工程教育的重要组成部分。一般工程教育可以分为两大块,即工程理论教育与工程实践教育,由于工程人员的知识体系和能力结构源自于社会生产实践的实际需求,因此工程教育比其它高等教育门类更注重实际和实践,我国著名工程教育家刘仙洲认为《公羊传》中的名句“巧心劳手成器物曰工”是对“工”下的最好定义,他说:对工程人才,这里的“巧心”是指学习工程理论,“劳手”是指工程实践训练,工程理论与工程实践能力具有同等重要的作用,“巧心”和“劳手”两种条件,实在是非兼备不可。工程教育的核心特征就在于其实践性,中国科学院院长路雨祥指出“改革中国工程教育就要营造宽松和谐的创造性环境,重视工程实践训练”。清华大学校长顾秉林院士指出“实践教育是创新人才培养过程中贯穿始终的、不可缺少的重要组成部分”。教育部周济部长强调:要“大力加强实践教学。实践对于大学生成长至为关键”。

中国早期工程实践教育是模仿前苏联的下厂实习模式,学生在生产劳动的过程中获得工艺知识和动手能力,并得到心灵的改造,其模式以教学为主体,以生产促进教学。改革开放后,“生产劳动”式的实习逐渐恢复为传统的金工实习,即部分校办工厂的金工实习。进入 90年代,由于我国高等教育规模大幅度扩张、高等学校合并、“2ll工程”和“985工程”的实施,以及某些传统观念和外部环境的影响,使高等教育出现了一些新的问题,我国高等教育逐步实现由应试教育向现代综合教育的转化,工程教育的目标转变为学习工艺知识、增强工程实践能力、提高综合素质、培养创新精神和创新能力[1],传统的金工实习已不能适应现代的工程教育,同时由于实现市场经济,校办工厂效益开始下滑。由于生存压力,校办工厂挤兑学生训练时间,挪用学校下拨用于学生训练的经费。鉴于此,很多学校纷纷从体制上改变这种状态,成立直属校本部的工程训练中心,变金工实习的单一教学为教学、科研、社会服务于一体的多功能组合。相关数据显示,截至 2008年,国家共建立了 33个国家级工程训练中心,其中仅 2007,2008年就评审通过了 22个。伴随着大大小小的工程训练中心如雨后春笋般涌现出来,如何建设现代工程训练中心,充分发挥它在 21世纪人才培养中的作用,已成为高等工科教育研究的热点问题之一。

一、工程训练中心的几点思考

(一)工程训练中心的特点

工程训练中心与实验室既有区别又有联系,均属实践教学的范畴,都强调对实际的了解和对技能的掌握,强调提高学生的实践能力,教学目的都是为了培养学生掌握所学专业的知识和能力。亦有区别,其区别在于教学环节安排的时间、地点、内容不同,实验强调对所学课程理论知识的掌握和验证,时间一般与理论教学同步,地点一般在校内。一般认为工程训练中心具有以下特征[2]:

第一,真实性。训练内容紧扣学科技术素质和学科工程素质,其以工程环境为背景,以工程内容为载体,以实际操作为手段的实践性训练,成为一个“准工业现场”,缩短了课堂和工程实际的距离,为学生提供了一个具有工程背景,并与实际接触的环境尽可能贴近生产、技术、管理、服务第一线,努力体现真实的现场环境,得到实际操作训练和综合素质的培养,扭转“学生在校只读书本,失之以空”的弊端。

第二,技术含量高。能够开设追踪时代发展前沿的综合性训练项目,体现新技术、新工艺,瞄准实际操作人才缺乏的高技术含量和新技术行业的职业岗位,在技术要求上要具有专业领域的先进性。使学生在实训过程中,学到和掌握本专业领域先进的技术路线、工艺路线和技术实际应用的本领。

第三,开放性好。即能够与“中心”发展的利益相关者建立密切的联系与合作,进行有效的信息、物质等资源的流动,在实现与利益关系者“多赢”中促进全面、协调、或持续发展。在环境和总体设计上具有社会开放性,打破专业与班级界限,给予学生更加广阔的自主空间,不仅为校内学生提供基本技能实训场所,而且承担各级各类职业技能的培训任务,为社会提供多方位服务,成为对外交流的窗口和对外服务的基地。

第四,适应性强。充分利用有限资源,最大限度地节约资金,尽可能使所建设的实训中心适用性强,能进行多学科的综合实训,相关专业尽可能通用。训练中心建设应针对机电类、近机电类、非机电类等各种不同要求的学生以及不同层次学生的不同需求,按模块、分层次组织教学的功能,以适应机械工程基本训练、机械综合实践技能训练和创新能力培养的不同要求。

(二)工程训练的阶段性及培养层次、目标

由于工程科学是在不断的造物实践中发展出来的,工程知识的认知过程是从具体到抽象。研究表明,先实践后理论对问题有个工程感性认识,往往会更加加深对于理论的理解和掌握,有助于学生理解理论与实际的关系、知识与能力的关系,更有助于学生发现自己的优势和兴趣[3]。因此,工程训练的第一个阶段,应该为早期工程认知实践,此阶段面向全校学生,主要是让学生了解工业生产流程及产品加工过程等。在此,笔者更愿意用工程体验来描述第一阶段,体验的概念来源于心理学,体验强调的是在系统学习之前的实践体验[4]。一方面,早期体验过程为随后的学习提供了丰富的背景,建立专业视角。另一方面,早期体验过程中获得的成功和奖赏会使学习者建立起兴趣和自信。为了给学生营造一个早期工程实践的环境,提供早期的工程体验。国外许多大学在大学一年级中开设了工程体验项目,比如瑞典的林克平大学、美国哈佛三一学院。借鉴国外经验,第一阶段工程训练主要针对大学一年级的学生,时间安排不宜过多,可安排一周的时间。当学生学完一些基本的工程基础课比如工程制图,机械工程基础后,具备一定的理论知识,具有工程方面的一些基本知识,就可以进行第二阶段的工程训练,即工程实践训练阶段,可采用教学内容及时间固定的方式进行,让学生掌握了各训练项目的基本知识、基本操作技能,这阶段的训练宜安排在大学二年级进行,安排 4-5周为宜。工程的价值源于创新精神,工程训练的最终目标是培养学生的创新能力与精神[5]。工程训练的第三阶段,我们称之为工程创新。这阶段主要针对理工科的相关专业大三、大四的学生及研究生,不具体安排时间周期,把实习分为若干个时间段,分批次纳入学校的选课系统,由学生像选理论课那样,选择适合自己的实习时间和内容,从而建立学分制下全方位、开放型的工程训练体系,以适应时代发展和创新教育的要求。

美国麻省理工学院 Edward Crawley在《反思工程教育:CD I O方法》一书中,用一个石拱门的建造过程形象地说明工程导引课程对工程人才培养的作用[6]。在此,我们可以用一个金子塔来形象的比喻工程训练三阶段之间的关系 (如图 1所示),兴趣可以说是创新的“催化剂”,所谓兴趣是“积极探究某事物或进行某种活动的倾向。”(《辞海》),因此工程体验如同金子塔之根基,工程实践则如同建造金字塔的石料,假如没有石料,金子塔是无从谈起,而工程创新则为金字塔之顶部。

专家们在研究高等工程教育思想观念转变时认为:①以承传知识为教育目标的教育观念,应转变为以培养创新思维和能力为教育目标,承传为创新服务:②以认知验证为主工程实践教学体系,应改革为以培养创新思维和能力的综合性、设计性、研究性实验为主的教学新体系,认知性实验为设计创新性实验服务。可见培养学生的创新意识、能力已成为高等工程实训的最高层次。通过各学校的工程训练中心的网站上,可以发现各学校的工程训练培养目标均具有趋同性,词汇含义过于宽泛,培养目标均强调创新能力,显示不出工程训练的培养目标阶段性差异及专业特色。因此,工程训练中心作为具体实施工程实践教育的机构,应根据学生状况、专业、培养目标等差异,制定不同的工程训练培养目标,设置不同的训练项目,充分开发学生个体潜能,这样分阶段和分专业的培养目标组成一张纵横交织的“网”,而培养目标则由这张“网”上的“结点”组成 (见图 2)。

图1 工程训练三阶段关系图

图2 培养目标网

(三)工程训练中心职能及体制建设

高校工程训练中心职能一般有如下几种职能:纯教学型,教学科研型模式,教学科研生产一体化模式[7]。在金工实习工厂基础上建设的初期的工程训练中心行政上一般依托相关学院管理,有利于理顺关系,争取发展时间和机遇,实现教学资源共享和技术资源、场地设备的综合利用,提高工程训练的教学水平,完善工程训练的教学内容。但是,随着工程训练中心的发展,这一体制的缺点在于作为学院和工程训练中心在管理模式上存在差异,一方面作为学院管理工程训练中心需要投入很大精力,另一方面工程训练中心隶属于相关学院,在开发其他院系的工程培训项目时可能会受限制。所以待工程训练中心建设得比较完善时可以作为学校与院系平等的教学单位,建立相对独立的教学体系,设立相应的专职、兼职管理人员,包括教学和设备管理人员,建立和完善自成体系的各项管理制度和考核制度,建立由相关学科专家组织的教学委员会监督指导、中心主任与中心工作委员会全面负责、高水平教授领衔建设、有较强的实验技术队伍支撑的独立实验教学单位,统筹规划“中心”的教学内容、人员、设备等资源。这样能够集中精力做好中心的建设和各项工作,能够减少管理层次直面校内外两个市场,取得各个利益相关者的支持和扶植。

(四 )师资队伍

师资队伍建设是工程训练中心建设的重要基础工作。一些高校在对实践教师的上岗条件不断提高,比如北京航空航天大学工程训练中心实践指导教师的上岗条件之一是要求本科生和具有专业技能的专科生,东南大学要求具有硕士以上文凭、上海交大要求具有本科以上文凭。香港理工大学的“工业训练”,直接指导学生的是具有较高学历的工程师、训练主任和技术员,技工只做辅助性的准备工作,在人员结构中所占的比例也不高。

目前,多数本科院校直接指导学生实习的主要以技术工人为主,而且年龄偏大。随着工程训练中心教学功能的不断扩大,先进的教学设备和教学手段的广泛应用,教学内容不断更新,现阶段的师资水平已不能满足工程训练中心发展需要。如何改善与提高工程训练中心师资队伍年龄结构、知识结构、学历层次、工程素质等已成为摆在高校教育管理层面前的一个待解决的问题。然而在实际的操作过程中却面临着问题,问题成因可以从以下几方面来分析[2]。

①从思想认识层面来看,传统的教育思想把工程实践教学从属于理论教学,工程实践教学比理论教学低一等,在职称评定以及待遇方面均不如理论教师,使得工程实践教师队伍学历职称偏低,有才干的教师不愿进工程训练中心,从而影响教学质量的提高。

②从教学政策来看,在校内教学管理过程中,“重视课堂教学、轻视实践教学”的管理思潮占主流,学校的教学奖励通常倾向于课堂理论教学,实际操作技能训练的教学成果奖励和专项奖励则寥寥无几。

③从科研政策来看,研究工作中的奖项与科研指标的分配,均偏向于理论教学系部。普遍持有“重学、轻术”、“重视科研学术、忽视实验实训”的教学观念。

因此在工程训练中心的建设中,必须采取有力措施,制定科学有效的激励政策,创造有利于青年教师成长的学术环境和科研氛围,不断提升实践教学在人才培养中的地位,吸引具有较高学历的青年教师补充教师队伍。同时,需加强教师培训和青年教师的培养工作,使他们不仅有较高的理论水平和业务能力,还要有很强的实际动手能力。

(五)教学方式及教学内涵扩展

传统金工实习长期以来采用以师傅为主体的“填鸭式”、“师傅带徒弟”等教学模式,从零件图纸、材料选用到加工工艺全部由教师统一给出,学生只需“依葫芦画瓢”,处于被动的机械操作状态,缺乏思维创新空间[8],不利于创新教育的实施。因此必须改变过去单纯的师傅带徒弟式的教学方法,采用启发式、自学式、讨论式等新的教学方法,鼓励学生自行设计作品零件、编制加工工艺并完成制造过程。实现“以多元化学科技术为导向、多选择自主创新性实验环境、多维化考核方法与手段与多平台开放式实验管理”为基本特征的实践教学方式,引导学生由过去的“学习、考试”型向“学习、思考、研究、实践、创新”型转变。

过去对工程训练内涵的理解存在片面性,对其概念构成因素缺乏明确的界定,大多数教育者认为培养学生的动手、操作能力就是培养学生的实践能力,而忽视了表达能力、管理能力、组织能力、交往能力等一般性的实践能力,同时,缺乏工程伦理教育,工程伦理教育应属于职业道德教育范畴,由于工程伦理问题普通存在于现代工程活动之中,这些问题如果处理不当,势必危及工程专业的健康发展。

三、结语

目前,工程实践教学受到国家的高度重视,为工程训练改革及其基地建设和发展提供了机遇,工程训练中心的建设与发展是搞好高校工程实践教学改革的基础,是能否全面贯彻落实素质教育和进行创新实践教育的关键,也是能否培养出基础宽、能力强、素质高和具有创造性的复合型和应用型人才的关键[9]。作为工程训练中心的教育工作者,应积极探索和研究关系到工程训练中心的建设与发展的诸多因素,建设一个适合学校发展,培养符合行业发展需要的高素质人才的工程训练中心还需要不断的研究和探索。

[1]王金学.工程训练中心建设与教学管理改革探讨[J].实验室科学,2008,(4):1-5.

[2]胡剑慧.应用型本科院校实训中心建设中的问题及其对策研究——以若干所上海应用型本科院校为例[D].上海:华东师范大学,2007.

[3]SingerW.Development and plasticity of cortical processing architectures[J].Science,1995,(270):758-764.

[4]费跃农,邱建.早期工程体验课程的设计与实践[J].实验室技术与管理,2008,(12):13-16.

[5]吴敏生,高诚辉.加强工程教育改革,打造新型工业化需要的工程师[J].中国高等教育,2004,(18):13-14.

[6]Edward Crawley,et a1.Rethinking Engineering Education:The CD I O Approach[M].New York:springer,2007.

[7]张辉.高校工程训练中心管理体制与运行机制——以南京航空航天大学工程训练中心为个案[J].南京航天航空大学,2006,(1):13-16.

[8]周雄,谢东.论传统金工实习向现代工程训练转型[J].中国冶金教育,2008,(4):51-52.

[9]王勇.工程训练教学改革与创新初探 [J].机械,2004,(4):42-43.

2010-10-13

张小兵 (1978-),男,湖南衡阳人,讲师,硕士。