新工科教育背景下工程训练实践教学体系的建设

廖维奇　黄嫦娥　刘建伟　吕汝金　卢健

【摘 要】本文分析当前工程训练实践教学普遍存在的工程训练实践内容有待更新、工程训练实践时间安排不合理、工程训练中心师资力量不足等问题，从构建四层次、全覆盖实践教学模式和工程训练课程体系，搭建新工科教育理念实践教学平台，改革机制和整合资源，基于新工科背景加强师资队伍建设等方面论述新工科背景下工程训练实践教学体系的建设。

【关键词】新工科  工程训练  实践教学体系  建设

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）10C-0166-02

随着科学技术的进步，新科技经济不断引领社会的进步和经济的发展，新工科则反映了当今时代多学科交叉融合、多主体参与个性化发展的特点。在新工科背景下如何进行工程训练实践教学体系的改革，这首先需要对新工科内涵、核心和要求进行准确理解，这样才能顺利地开展工程训练实践教学的改革。目前，新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略性、创新性、系统化、开放式的特征。随着时代的不断发展，未来人才市场需求的变化，机械工程训练实践教学应当有所转变，即在新工科的大背景下，以培养创新型卓越工程人才为目标，改革和创新工程训练实践教学的内容和理念，培养符合当代需求的高素质综合型人才。

一、当前工程训练实践教学普遍存在的问题

当前工程训练实践教学理念跟不上当今时代的变化，时代不断地涌现一些新的加工方法，而工程训练一直停留在传统的加工方法的教学，也没有开设先进加工制造方法的实训，这样的模式和教学理念是落后的，不符合未来的需求。即使很多学校意识到教学理念的变化，但是对于新理念的理解和实施还不到位，表现在：创新能力培养的理念未能完成融入训练过程，多学科交叉融合的理念有待融入实践教学过程，以学生为中心的工程训练过程有待提高等，具体的还有以下几个方面。

（一）工程训练实践内容有待更新。工程训练中让学生现场体验产品设计、工艺设计、加工操作的实践，一直以来都是安排车削加工、铣削加工、钳工、焊接、热加工、数控车削、数控铣削、特种加工等工种，但是这样的实践教学内容多年来一直变化不大，甚至有些还是沿袭着最初的机械工程训练的内容：榔头零件的加工。这说明工程训练内容一直未更新，并且各工种顺序实习完毕后，没有安排综合实训的项目，各工种间没有工艺的关联，学生得不到创新训练的体验，这也限制了学生在实践过程中自主创新能力的培养。

（二）工程训练实践时间安排不合理。由于人才培养的规划安排不合理，工程训练课时被不断地压缩，从而导致学生实训时间短。同时，由于参加工程训练课程的学生数量多，训练批次和每批次训练学生都较多，实训项目也比较多，导致用于机床操作的工程技能训练时间非常短。由于训练课时少，没有更多的时间来熟悉机床操作，很多时候学生对于机床的操作还不熟悉，只能按照老师的加工步骤，重复老师加工的内容，这样的实践教学安排必然导致工程训练教学效果、学生的工程实践动手能力和创新能力等进一步下降。

（三）工程训练中心师资力量不足。专业的工程实践教师队伍是提高实践教学水平的重要方面，直接决定实践教学效果和应用技术型人才培养的质量。由于院校区域局限性以及学院、院系的制约引起各种师资不足，工程训练中心往往缺乏专业的实践教师队伍。实验教学单位作为一个小的院系单位，往往得不到学校的重视，另许多高校的实践教学中心的教师是由一些高级工程师、技师组成，这之中年龄、学历、学源等存在不合理的方面。

二、新工科背景下工程训练实践教学体系的建设

（一）构建四层次、全覆盖实践教学模式和工程训练课程体系。工程训练应针对不同专业、不同程度学生的学习，采用如图1所示的四层次、全覆盖实践教学模式，根据不同层次学生紧密而连贯地安排训练内容。为实现新工科背景下人才培养的目标，让学生在不同阶段切身体验工程实践的真正内涵，以制造过程认知训练为基础，突出基础知识的培养;以基础制造技术训练和先进制造技术训练为重点，强调工程实践能力和工程素质的培养;以工程综合创新训练为突破，倡导综合、创新和协作的全面培养;针对不同专业、不同阶段和不同层次（全覆盖）的教学需要，将传统技术训练和现代技术训练、基本技能训练与综合实践能力培养、课内训练与课外创新有机结合，构成四层次、全覆盖的工程训练课程体系。

1.制造过程认知训练。本阶段主要对全校新生进行工程训练的入门教育。通过此环节，学生对工程训练建立初步的了解，为后续的基础学习做好铺垫。

2.基础制造技术训练。本阶段主要面向一年级或二年学生进行传统制造训练项目的教学，在此环节，学生可以亲手操作车、铣、刨、磨、钻、钳、锻、焊等各种加工设备。

3.先进制造技术训练。本阶段主要面向高年级学生进行現代制造训练项目的教学。在此环节，学生可以亲手操作数控车、数控铣、加工中心、激光加工、电火花加工、超声波加工、3D打印等各种加工设备。通过基本的操作训练，学生的工程视野、工程意识、工程能力得到进一步提高。

4.工程综合创新训练。本阶段主要是针对高年级学生基于工程目标的专项训练，通过各种典型的工程项目或具有一定代表性的学科竞赛的训练，学生对工程项目的实施过程有一个全面的了解，大大提高工程意识和工程综合素养。

（二）搭建新工科教育理念实践教学平台。新工科教育理念的内涵，既强调“新”又不脱离“工科”，这就意味着其核心是要与时俱进，不仅能够不断地适应未来的变化，保持先进性，而且其教育理念培养的人才，能够把自己作为社会的主体，主动改变世界，成为推动经济社会发展的革命性力量。这一过程中就强调了“学生主体、教师引导”的方法，开展“项目驱动、竞赛搭台”的团队训练的教育活动，建立了新工科教育的长效运行模式，为大学生提供了交流、学习、展示自我的教育平台。通过新工科教育教学平台的搭建，为学生课外科技活动的开展创造优越条件，同时为促进新工科教育的发展奠定基础。

（三）改革机制、整合资源。新工科教育背景下的工程训练模式若要组织有序，需要创新管理机制、采取机动灵活的运作机制来确保实训目的及效果的达成，同时需要精心设计实训教学内容，形成一个规范化的、特色鲜明的工程实训教学体系。因此需要加大资源整合、优化资源配置，促进机制改革，保证工程训练教学安全有效进行。将实践虚拟仿真教学平台与现场操作实训环节相结合，加大工程实践项目教学以及实践环境和场所的改进力度，针对工程训练的教学方式单一、学生疑问多等情况，以理论教学和现场辅导为主，整合多媒体教学资源、网络教学资源、现场操作示范教学等多种现有教学资源，优化教学内容及安排，以取得更好的实训教学效果。多方面相结合突出学生的实践操作能力和自主设计能力的培養，资源合理配置，不断提高学生的创新意识和创新实践能力，实现资源有效利用。

（四）基于新工科背景加强师资队伍建设。新工科的建设对教师提出了新的挑战，对教师的业务素质的提高提出了新的要求，因此需要加强教师队伍的建设。工程训练中心承担着学校的基础实验课程的教学，这就需要一批有工程背景的教师。近年来许多教师都是刚毕业的硕士、博士，一毕业就直接走上了大学教学的讲台，这就导致了许多教师缺少相关的工程实践经历，导致出现工程训练从书本到书本的教学。对此，可引进具有工程背景的工程专业人员或是鼓励青年教师到企业进行实践锻炼，获取工程实践经历，更好地为教学服务。与传统的课堂相比，工程训练中心的教师不再是课堂的指导者，还应该是参与者，不仅要有扎实的理论基础，还应具有强硬的实践操作能力以及工程实践背景知识。这样高要求的专业素养，需要教师不断地学习，将自身培养为专业型实践教师。高校工程训练中心除了一些生产制造经验丰富的教师，还需要引进一些不同学科，具有工程实践背景的工程专业人员，对此，要加强与企业间的合作与交流，相互促进，发展新工科教育。通过师资队伍建设，更好地引入新工科教育，促进新工科工程训练教育教学的发展。

总之，在工程训练实践教学体系的建设上，要把新工科教育融入工程训练实践教学的全过程，努力建成具有深度、有特色的新工科实验教学，构成四层次、全覆盖的工程训练教学体系，以系统的、有层次的教学环节配合创新项目和学科竞赛，采用灵活有效的组织模式，注重能力训练，倡导实践创新，培养学生的创新能力、动手能力、合作能力、科研能力、管理能力和工程意识。同时，探索在工程实践能力训练中，配合课程改革机制，整合资源，多方面多角度结合，培养具有多学科思维、创新性能力与工程素质的综合型人才。在这过程中还要注重教师教学理念、教学方法的更新，促进教师教育教学能力的提高和专业发展。

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【基金项目】2017年桂林电子科技大学教育教学改革项目“工程训练创新实训模式的研究与探索”（JGB201745）;2017年广西高等教育本科教学工作改革工程项目“基于‘双创教育背景下工程训练的研究与探索”（2017JGB222）

【作者简介】廖维奇（1968— ），广西桂林人，桂林电子科技大学机电综合工程训练国家级实验教学示范中心教师，高级实验师，研究方向：机械工程基础实验教学;黄嫦娥（1989— ），广西田东人，桂林电子科技大学机电综合工程训练国家级实验教学示范中心讲师，研究方向：机械工程基础实验教学。

（责编 苏 洋）