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大学生工程训练综合创新能力提升策略探索

更新时间:2009-03-28

所谓工程训练概指通过具体的工程实践活动而开展训练的一种教学活动,也称实训,是一种旨在使学生具有工程特长和工程技能为目的而有计划有步骤开展的训练活动,其本质任务是学生工程素养和工程综合创新能力的培养.

“教育回归工程,教学回归实践”是当今高等工程教育的主流趋势.2015年5月,国务院颁布了《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》,把“提高自主创新能力,建设创新型国家”作为重要国家战略,并把培养大学生的创新能力提高到了一个前所未有的高度.在此前提下,国内各高校尤其是工科院校,为加强大学生创新能力的培养,不断加大工程训练中心的建设,高校的工程训练中心已经成为高校开展大学生工程技术、工艺实训与实践的重要基地,为高校培养高素质的大批专业技术人才发挥了积极作用.但是目前来看,高校大学生综合创新能力的培养遇到了许多现实困难,各高校基础建设与办学实力参差不齐;大学生缺少创新项目和创新训练机会;普遍缺乏有效的培养机制等等,不一而足.

有乱君,无乱国;有治人,无治法。羿之法非亡也,而羿不世中;禹之法犹存,而夏不世王。故法不能独立,类不能自行;得其人则存,失其人则亡。法者,治之端也;君子者,法之原也。故有君子则法虽省,足以徧矣;无君子则法虽具,失先后之施,不能应事之变,足以乱矣。不知法之义而正法之数者,虽博,临事必乱。故明主急得其人,而闇主急得其势。(《君道》)

1 工程训练的缘起与特质优势

在我国各工科院校开展的工程训练是在传统工科院校金工实习基础上发展而来的,但是以往的金工实习主要是面向机械类专业开设的一种金属工艺加工技术方面的实习与锻炼,而工程训练则是在金工实习基础上的一种全面创新,它赋予了丰富的教学内涵,创造准工业级的生产环境,通过示范、示教、设计、实训、实验和综合创新制作,使学生自己动手完成一系列工程训练项目,直接获得对现代工业生产方式和生产工艺过程的基本知识,接受生产工艺技术组织管理能力的综合训练,旨在培养学生的现代工程意识、工艺意识、工程实践能力和综合创新能力.

工程训练的理念肇始于20世纪90年代,适时在英美等发达国家工程教育界掀起了“教育回归工程”和“关注工科大学生工程实践能力培养”的强烈呼声与潮流,并迅速在全球得到了广泛而积极的响应.在此背景下,我国政府和工程教育界也开始清晰地意识到“工科学生应该对典型工业产品的结构、设计、制造有一个基本的、完整的体验和认识.这种体验和认识对理解、学习和从事现代社会的任何一种高级技术工作都是必需的基础.这种基础在大学低年级不可能通过校外认识实习获得,需要通过校内工程训练中心的教学获得.”〔1〕1998年初,国家教育部开始实施《面向21世纪的教学改革项目》,同时启动了《世界银行贷款——中国高等教育发展项目》,2006年国家教育部又启动了全国范围的为期五年的“高等学校本科教学与质量工程”(简称“质量工程”).通过上述项目和质量工程的启动与推进,我国各大工科院校掀起了“工程训练”热潮并且持续升温,以往以培养学生实践能力为主的金工实习实验教学从不被重视的教辅地位步入重要的本专科教学的主流层面,实现了我国高等工程教育的历史性飞越,与此相对应的一个标志性成果就是各大工科院校建设了一大批工程训练中心,并且相继遴选出33所国家级工程训练示范中心和一大批省级工程训练示范中心.按照教育部“国家级工程训练示范中心”的评建标准,国家级工程训练示范中心要达到“使用面积万平米、设备资产千万元、面向本科各专业、大学四年不断线”.由此工程训练中心不仅成为我国有史以来在高校实验教学建设方面单项资金投入最大的项目,而且以其优越的软硬件资源优势,成为国内各大工科院校中教学规模最大、学生受众人数最多的实践教学基地,更是在校大学生课外科技创新实践的主要训练和活动基地,是在校大学生体验和完成发明创造和科技竞赛作品设计与制作的第一场所〔1〕.

情况三:如图6,作△ADB的外接圆⊙E,假设E在AB上,连接DE,在⊙E中,∠DEA=2∠DBA=60°,又因为DE=AE,所以△ADE为等边三角形,所以AD=AE,因为AB=2AE,AC=AB,所以AC=2AE,因为AD=AE=CD,所以AC=AD+CD,在△ACD中AC

由于对制造业类型的企业出口二元边际,尤其是为扩展边际的定义具有差异性导致以往研究不一致。所以,在检验中间进口同制造业企业出口的二元边际影响效应时,应对二元边际进行合理的设置以及运算分析(张翊等,2015)[11]。通常认为,出口的扩展边际中包含创新型新企业、创新型新产品与创新型新市场三种创新因素,所以本文首先对企业的创新能力进行研究,即以企业出口扩展边际为主。对扩展边际的研究分部进行:通过年计企业出口的产品—国家关系对的数量描述扩展边际,通过年计企业出口中间品—国家关系对的出口额描述集约边际。为了检验中间品进口对企业出口行为的影响(Waribugo等,2016)[12],设计的计量模型为:

(1)训练目标的先进性.在注重和强调工程实践能力的同时,更加重视工程意识和工程创新能力的培养,建构了相对完整的现代“大工程”培养目标和方向.

(1)加强工程训练教学团队建设,配置结构合理、高素质的师资队伍.师资队伍毋庸置疑是培养创新人才的最关键核心要素.这是培养大学生工程训练综合创新能力的充分必要的前置条件和基础,没有这个条件和基础一切将无从谈起.但是并不是说学历高、职称高就必然素质高.任何事物只有配置合理才是最优的,结构决定功能.就好比一支优秀的排球队必须有主攻手、二传手、后卫等,每一类队员都应该是基本功扎实的优秀队员,且协作配合优秀,才能是一直优秀的排球队.如果全都是主攻手肯定不是优秀的队伍,哪怕主攻手再优秀也只能是“一木独秀不成林”.其他诸如外科手术团队,如果都是主刀手,恐怕根本不能开展手术.这种例子不胜枚举.对于培养大学生的工程训练综合创新能力亦然,必须配置合理的“三师型”的师资队伍.没有高学历尤其是博士毕业的理论功底坚实、学术视野宽泛深邃的教学型教师,难以开展高水平的前沿性科研工作,没有高水平的科研支持,新的高水平实验难以开发、教学内容难以创新;没有工程师型的教师,难以培养学生的意识力或设计力,开发再好的实验也只能束之高阁,难以设计出优秀的可实现的执行方案;同理,即便有了再好的设计,如果没有技师型(工匠型)教师也只能望图兴叹,难以落实设计路线.因此,对于高校工程训练中心引进师资而言,必须配备结构合理的“三师型”队伍才能真正实现培养大学生工程训练综合创新能力之目的.对于技艺精湛的工程师型教师和工匠型教师也应该给予与理论功底坚实的博士学历教师同样的引进或使用待遇,才能真正发挥吸引人才、留住人才、发挥人才的作用〔9〕.

(5)训练方法的现代性.将教师的启发、引导与学生的主动体验、积极探究有机结合,在训练基本工程实践能力的过程中培养学生的创新兴趣、创新精神和创新能力,把综合创新能力训练融入工程训练全过程.

(4)训练对象的多样性.工程训练超越了传统的金工实习以大学一、二年级的金工实习范畴,不断向高年级的生产实习、毕业实习甚至向指导研究生教学的方向转变,逐步打通了本科生、硕士研究生、博士研究生的综合培养通道.

(3)训练安排的层次性.工程训练以传统基础工程技术训练为起点,以现代工程技术训练为核心,以工程创新能力与创新精神训练为重点,进行分层次的渐进性综合训练.

2 国内高校工程训练的现状及不足

基于国内高校的工程训练脱胎于传统的金工实习,尽管近20年来国内绝大部分高校在原有“金工实习工厂”的基础上进行了改革与拓展,但现代工程训练的理念就普遍意义而言还远未建立起来,大部分高校的工程训练仍然带有传统金工实习的影子,是典型的形似而神不似.总的来讲,仍然是碎片化和相互脱节的车钳铣刨磨铸锻焊等常规基础制造技术的训练,偶或有一些现代先进制造技术的训练,难以满足培养学生综合创新能力的迫切需求,难以满足现代工业界对未来人才的工程素质要求.具体表现如下:

工程训练无论是过去、现在还是将来,都旨在培养具有工程意识、工艺意识、工程实践能力和综合创新能力(两实两力——简称“实力”)的高素质工程技术人才.其中,工程意识和工艺意识是一个高素质工程技术人才应具备的基础素养,可以称为“意识力”或“设计力”.工程实践能力是应该具备的操作能力,可以称为“实现力”或“操作力”.综合创新能力则是核心,是顶端,更是结果,可以称为“创新力”或“发展力”(见图1).因此,提升大学生的工程训练综合创新能力必须在扎实稳健地通过常规制造技术和现代先进制造技术等环节培养学生具备良好的“意识力”和“实现力”的基础上,着力以创新力或发展力为终极目标和着眼点.为此,我们认为应着力从以下几方面着手:

(2)综合创新设计训练严重不足.工程训练教学中大部分工种仍然以“临摹”练习为主,学生受益面很小,为大部分学生提供的自主创新设计训练机会很少〔3〕,多数高校的大学生创新创业教学还仅仅停留在认知层面上〔4〕.尽管表面上轰轰烈烈,花样繁多,甚至个别学校投入巨资建立了“高、新、贵”的工程训练中心,并且都声称“开放型中心”,但总的来看,形式多内容少、投入多收效少、尝试多推进少、授课多开放少.即便是在上海这种处于我国发展前沿的地方,依然是“各类学校本科培养计划千篇一律,工程训练的能力培养定位同质化,反映到工程训练的模式、教学内容和教学时数上几近相差不大.各种不同类型的高校工程训练从形式到内容,存在严重的趋同性倾向,制约了各校工程训练特色的形成、学生个性的发展”,“总体尚处于由传统单一的技能训练向现代的工程实践综合训练的发展、提高阶段”〔5〕,“根本谈不上‘创新’、‘创造’、‘创业’”,最终导致“我国工科大学毕业生大多缺乏实践能力和创新精神,缺乏解决工程实际问题特别是综合性较强的复杂的工程技术问题的能力”〔6〕.

(2)样品的Ba/Sr比值为2.35~50.47,U/Th比值为1.32~24.37,其稀土元素分配模式、∑REE、LREE/HREE和(La/Ce)N值表明硅质岩主要形成于大陆边缘,沉积时还受到热水作用影响。

(3)缺乏真实生产环境,与实际工程实践距离甚远.目前国内高校的工程训练普遍存在重理论轻实践、重知识轻能力的倾向,有限的一些实践训练不仅学生实际动手机会很少,而且距离实际生产环境和生产实践差距很大.更有甚者,提供给学生的用于训练的材料都是一些模拟材料、替代品,如用塑料产品代替钢铁材料等,锻焊等传统制造技术更是以观看录像来代替,学生难以体验真实生产实际的“真情实感”.就是这些林林种种的“假把戏”还被某些高校美化为节约成本、安全第一!殊不知,这种“因噎废食”的“假把戏”耗时、耗材、耗钱、耗人,与其有还不如取缔更省时、省材、省钱还省人.

(4)师资队伍存在明显的“两高一低”倾向.近些年来各高校工程训练中心的教师不断趋于高学历、高职称.高学历、高职称原本无可厚非,确实是教学的客观需要,有利于教学质量的提高.但是,这些从学校到学校的高学历、高职称的教师没有对现代工业生产实际的深刻体验和感悟,缺乏解决复杂工程问题的能力,加之科研任务较少,难以将最新的工程技术与丰富的工程经验精准地传授给学生〔7〕.诚如英国著名工程教育专家齐斯霍姆所指出的那样:“只有由具有外科医生资格的教师在外科手术室里才能培养出真正的外科医生.培养工程师亦然,只有由具有工程师资格的教师,在一个充满活力的工业环境中才能培养出真正的工程师.”〔8〕事实上,鉴于高校的工程训练中心是一个极其特殊、极其重要的创新人才培养场所,对师资队伍的要求有其独特性,应该合理配置教学型、工程技术开发与应用型(工程师型)、技能型(技师型、工匠型)的师资,有学者称其为“三师型”师资队伍.其中,工程师型教师国内各高校普遍紧缺〔5〕.据此我们可以推导或判断出目前我国高校工程训练的质量和水平究竟如何.

3 工程训练综合创新能力的提升策略

(1)知识体系陈旧、缺乏先进性,训练模式单一、学生实际动手操作训练不足.目前国内绝大部分高校的工程训练仍然是传统金工实习的衍生,拘泥于传统制造技术的训练,且技术领域相互间脱节,车是车、钳是钳等等,学生根本不知道车与钳之间的衔接关系,难以形成集成性知识体系.虽然几年来许多高校的工程训练中心增加了数控车、数控铣、电火花、线切割等新技术和新工艺的内容,但总体改观甚微.同时由于绝大部分高校的工程训练还居于事实上的“附属”或“教辅”地位,普遍面临场地狭小,设备陈旧不足,学时分散且严重不足,师资短缺且偏重理论型、工程技能型师资严重缺乏等,导致目前绝大部分高校的工程训练处于“一人动手大家观看”的尴尬境地.

  

图1 工程训练综合创新能力架构Figure 1 Comprehensive innovation capability framework for engineering training

(2)训练内容的综合性.在常规制造技术训练的同时,纳入了先进制造技术训练、综合与创新实践训练以及综合素质训练,并且将机械、电子、信息及其系统各方面内容相结合,融入并突出了工程设计、制造、管理、创新实践等现代科学思想与高新技术相结合的全方位认知与实践.

(2)重构工程训练教学体系、创新教学模式、增加教学时数.教学内容是实现培养目标的核心媒介和载体,没有良好的设计科学的教学内容体系对于培养大学生的工程训练综合创新能力无疑是画饼充饥,教学成为无源之水和无本之木.因此,高校工程训练中心的教学内容我们主张应该设计为“层级递进式”教学单元:一是基础工程训练,加强以常规制造技术和现代先进制造技术为核心的基础工程训练,奠定和夯实坚实的工程技术基础.在此阶段,除了开展正常的基础理论和基本技能训练之外,还要通过承担实际生产业务等强化基本技能.二是开展综合工程训练,通过设计创新项目、开放型实验、参与高水平科研活动等实现综合工程训练.三是以大学生创新竞赛活动等为抓手开展产品全生命周期的训练.此外,在教学模式方面还应该将目前离散、间断、局部的训练变为集中、连续、全面、系统式的教学模式,避免三天打鱼两天晒网.同时,还必须保证有充足的教学时数.没有时间保障的训练无疑等于形同虚设.此外,通过开展“互联网+教育”不失为一个创新性的教学模式,“互联网+教育”作为一个不可逆势的改革方向为许多学习者、教育者提供便利〔10〕.

与传统的金工实习相比,工程训练具有以下显著特点〔2〕:

(3)大力开展和推进实际生产业务.发达国家工程训练的成功经验之一就是“工学结合”,学生在校学习基础理论和基本技能,然后进入企业开展实习,“校内打基础、校外求提升”.但是,在我国谈校企合作或工学结合对于绝大部分高校而言恐怕是“天方夜谭”.以我国最为发达的上海为例,“由于高校对学生下企业实习组织管理不力和企业受经济利益及安全生产等因素的制约,企业一般不愿意接纳学生,即使接纳了学生,但不安排实质性的具体实习岗位”〔5〕.这个调查结论是一种很文言的表述,实际上这里除了企业本身不愿接纳有其诸如影响生产进度和秩序等客观原因以外,还存在影响生产安全,甚至还可能影响工人师傅的工资收入等,而万一出现安全事故,企业各级领导和责任人还存在被“一票否决”的风险,影响其个人前途.从学校角度而言,教师和学校至少从其个人角度(学校层面是指校内各级领导)在心理上也不是很情愿开展校企合作或工学结合的,其中最大担心就是安全问题.安全是我国各行各业的“生命线”,也是事关个人发展(无论是教师抑或是学校各级领导)“一票否决”的底线.在这背景下,教师抑或是学校(各级领导)的心理压力无疑是巨大的,随之而来的还有繁重的艰辛付出,并且多付出还不一定能多得.因此,在我国目前的现实背景下谈校企合作或工学结合是不切实际的,绝大部分高校的“生产实习”也只是徒有虚名、走马观花式的过场戏而已.真正意义上的校企合作或工学结合还需要通过不断地发展与改革、不断地完善体制机制来逐渐解决和实现.

我们认为,在目前现状下大力开展推进高校工程训练中心的实际生产业务不失为一剂良方.我国高校的工程训练中心通过近二十年来的大量投入甚至是巨额投入,装备都很齐全、很先进,也摸索出了一套良好的管理制度,为开展和推进实际生产任务奠定了良好的物质基础和条件.开展恰当的和力所能及的实际生产任务,一是有助于盘活国有资产存量.大量百万级、千万级的设备如果仅仅是为了上上课、观观摩、简单的练练手(大部分还是一人干多人看),无疑是巨大的浪费,甚或是学校“不作为”或“渎职”的表现之一.二是有助于解决部分企业加工能力不足的实际困难,力所能及地为地方企业服务,助推企业的发展.三是有助于锻炼和提升现有师资队伍的实践操作技能,有助于大学生真正身处生产环境,实现角色转换,体验并实际参与生产任务的开发、设计和产品的实现.真正的创新实践永远是实现综合创新能力提升的最重要源泉,百闻不如一见、百见不如一做.

(4)以“大创竞赛”为抓手,组建大学生创新能力训练团队,以点带面,突出和强化综合创新能力训练.在校大学生是工程训练的主体,培养具有现代工程训练综合创新能力的准工程师始终是工程训练的终极目标.但是,不能不看到一所高校的机械工程类专业都是有限的,并且其中的大部分学生或可能是通过高考时的专业调剂而来的,至少“受苦受累受脏”的机械类专业不会是首选志愿专业.其他非机类专业的学生恐怕更不会有兴趣参加工程训练.兴趣是创新的起点.目前我国教育部门组织开展了一系列大学生创新竞赛活动,有些竞赛的证书含金量颇受社会的认可甚至追捧.这些“大创竞赛”活动无疑对在校大学生具有很强的吸引力.因此,各类大创竞赛包括有些考级考证不失为强化大学生工程训练积极性的有效抓手.同时,在机械类专业较少的院校,组建大学生创新能力训练团队,也不失为一个良策,通过以点带面、以老带新,最终推动并实现不断扩大综合创新能力训练的受益面,并通过参加“大创竞赛”等取得的成绩吸引更多的学生参与工程训练活动.突出的业绩及其现实的利益永远是激发和吸引学生参与工程训练的首要动力.

目前开展的“大创竞赛”(如全国大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国三维数字化创新设计大赛等),学生参与面比较广泛,积极性也非常高.但是,这些“大创竞赛”中究竟有多少是真正由学生设计、开发、加工、制作的?如果学生不能通过大创竞赛等亲自体验和参与产品的全期训练,即从产品的构思、设计、实施、操作等全过程参与训练怎么能得到应有的综合创新能力训练.因此,在以“大创竞赛”等创新活动为抓手实施综合创新能力训练的过程中,教师必须置身于“指导者、激励者、启发者”的地位,而不能是“合作者、设计者、实施者”.与此同时,合理地安排时间、设置教学场地对于大学生的创新实践具有显著的影响作用〔11〕.

从整体上看,东营市农业产业化科技创新水平还比较低,农村一、二、三产业融合的物质技术基础还比较薄弱,整个产业融合后劲明显不足。

AJPE 2003年出版4期,2004-2005年出版5期,2006-2008年出版6期,2009年出版8期,2010年后每年出版10期[4]。2013年文章总数为257篇,2014年为217篇,2015年为181篇,2016年为204篇,2017年为196篇,平均每年的文章数达到211篇。包括评论、研究、信件、AACP报告、回顾、教育简介、ACPE报告、会见主席、ALFP声明:观点/对比、更正、教学设计和评估、会议摘要、学校海报、教学革新、声明、教师专题、观点/对比、书评、收到的书籍、地址等栏目,还有一些主题栏目,如公共卫生、教师的发展、学生领导力及认证教育的未来[5]。

大学生工程训练综合创新能力是大学生未来开创事业、为国家建设发挥人才价值的根本所在.现代工程训练已形成研究、开发、设计、制造、运行、营销、管理和咨询为系统的工程训练价值链.科学家研究已有的世界,工程师创造未有的世界.因此,培养学生具有工程训练综合创新能力始终应该是我们高校追求的目标和努力的方向.

参考文献

〔1〕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.

〔2〕吴庆宪.高等工程教育发展与高校工程训练中心功能定位〔J〕.南京航空航天大学学报(社会科学版),2006,8(1):68-71,86.

〔3〕鞠晨鸣.“卓越工程师”视域下的工程训练教学发展思路探析〔J〕.南京理工大学学报(社会科学版),2015,28(4):73-78.

〔4〕夏人青,罗志敏.论高校人才培养框架下的创业教育目标—兼论高校创业教育课程的设置〔J〕.复旦教育论坛,2010,8(6):56-60.

〔5〕吴国兴,符跃鸣,李忠唐.上海市高校工程训练的现状、问题与发展〔J〕.实验室研究与探索,2013,32(9):149-153.

〔6〕徐建中.创建国内一流的工程训练中心的建设实践〔J〕.实验技术与管理,2006(5):97-99.

〔7〕马鹏举,王亮,胡殿明.工程实践教学的现状分析与对策研究〔J〕.高等工程教育研究,2011(1):143-147.

〔8〕谢晓梅,王凤平,汤曙明,等.实验教学中心的建设思路与运行模式〔J〕.实验室研究与探索,2005,24(2):103-105,114.

〔9〕杜海玲.应用型高校人才培养模式改革研究与实践〔J〕.长春大学学报,2017,27(8):55-58.

〔10〕郝连科,鲁琪.“互联网+教育”的创新模式构建研究〔J〕.长春大学学报,2017,27(8):74-78.

〔11〕温明明,袁梦,李建贺,等.基于AMOS分析的大学生培训意愿影响因素分析及对策—以黑龙江八一农垦大学为例〔J〕.黑龙江八一农垦大学学报,2017,29(3):139-144.

 
陆兴发
《内蒙古民族大学学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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