工程实践教学的现状分析与对策研究[1]

马鹏举󰀁王󰀁亮󰀁胡殿明

󰀁摘󰀁󰀁要󰀁󰀂我国多数以工科为主的大学都建立了层次化、模块化的实践教学内容,教学内容在传统金工实习的基础上进行了扩展和延伸,注重了综合性教学内容的开拓。存在的主要问题是缺乏系统理论的指导,教学内容陈旧、雷同,教学改革严重滞后,是教师队伍后备堪忧,特别是高级专门人才严重匮乏。实践教学需要更多高层次人才的参与,在更高理论层次对实践教学的规律进行研究,并结合不同类型学校的特点进行教学内容和教学体系的构建,从而在学校的决策层面建立信心,为进一步加大人力物力投入创造条件,形成良性循环。本文结合北京航空航天大学工程训练中心的实践,深入探讨了上述问题的解决之道。󰀁关键词󰀁󰀂工程训练󰀁教学体系󰀁教师队伍󰀁对策󰀁收稿日期󰀁󰀂2009年7月

󰀁作者简介󰀁󰀂马鹏举,北京航空航天大学工程训练中心副主任、副教授、博士;王亮,北京航空航天大学工程训练中心主任、教授、博士生导师;胡殿明,北京航空航天大学工程训练中心常务副主任、高级政工师。󰀁󰀁目前我国的工程训练正处在从传统金工实习到现代工程训练的转变时期,只有正视目前工程训练所遇到的困难,积极寻求解决问题的方法和措施,才能为学生创造更优良的学习环境,在培养学生的实践动手能力、综合素质和创新意识和能力上发挥更大作用。一、我国高校工程训练的现状1.工程训练取得了可喜的发展。1997年教育部世界银行工程训练中心贷款项目伊始,历经󰀁985󰀁一期建设、各种专项基金、本科生教学水平评估等资金投入以及2006年开始的实验示范中心建设,在10年的发展过程中,工程训练中心在硬件设施和环境建设上得到了质的发展。在实验示范中心的不断建设与带动下,传统金工实习的教学内容在深度和广度上都发生了深刻的变化,在原来车、铣、刨、磨、钳、铸、锻、焊的传统工艺方法上普遍增加了基于网络技术的数控加工技术实习、特种加工技术实习,有些学校根据自身的特点增加了特色教学项目。这些变化主要表现在:(1)指导思想适应了人才培养目标的实现。传统金工实习课程目标是学习工艺知识、提高动手能力、转变思想作风。传统金工实习(制造技术实习)未能跳出制造技术的范畴,内容覆盖面小,更勿论学科的交叉;而现代工业装备(产品)的最大特点是高复杂、高精度,其研发过程也是多种技术和技术手段的综合、多学科交叉综合。这些特点决定了工程实践教学的目标,不仅是学习工艺知识、增强工程实践能力,而且要着力提高综合素质(包括工程素质),培养创新精神和创新能力。(2)某些高校已建立了层次化、模块化的工程训练教学体系,教学内容不断丰富。以北航工程训练中心为例,在1998年工程训练中心建设总体方案中,明确提出了󰀁层次化、模块化󰀁的教学体系建设方案,并在以后的教学过程中逐步实现,现在已经形成了系统化的教学体系󰀁󰀁󰀁综合创新训练(如图1所示)。这一教学体系纵向贯穿三个年级,与后续的生产实习和毕业设计相衔接,实现学生实践训练不间断,教学内容从󰀁工程认识󰀁到󰀁基础训练󰀁,最后到󰀁综合创新训练󰀁,由低到高、由单一到综合、在不同阶段和理论课有机结合,满足󰀁实践󰀁认识󰀁再实践󰀁再认识󰀁的认识论规律。在教学内容上,结合北航的办学特色,在每一个阶段都覆盖机械、电子、控制等多学科内容,体现现代工程技术的基本要素,与北本文得到国家级实验示范中心建设资金、北京市实验示范中心建设资金和北京航空航天大学重点教改项目资金资助。

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高等工程教育研究󰀁2011年第1期

航培养目标紧密相连。校相继成立了工程训练中心,学生受益面从单纯的机械类学生,逐步扩展到近机类、电类、管理类、理科类等大部分专业,教学内容突破了传统的金工实习,涉及电子技术、控制技术等多个学科领域。普遍实现了󰀁量大面广󰀁的教学目标。以北航工程训练中心为例,结合学校的培养方针,前所未有地突出了实践教学的重要性。2005年北航在规划本科课程体系时,󰀁基础工程训练󰀁和󰀁大学语文󰀁、󰀁高等数学󰀁、󰀁数学分析󰀁、󰀁大学物理󰀁、󰀁大学英语󰀁被列为6门校级公共基础核心课程。校级公共基础核心课程的确立,巩固了工程训练教学的地位,拓宽了工程训练教学的发展空间,赢得了图1󰀁北航工程训练中心教学体系

学校的教学󰀁立法󰀁支持,取得了政策支持优势,为现代工程训练内涵建设问题提供了尽可以发挥想象的广阔空间。2008年北航将工程训练中心建设纳入󰀁按学院建置管理的教学科研单位󰀁,解决了能够按照工程实践教学自身教学规律建设的发展空间问题,为教学队伍建设等一系列问题的解决,保证工程训练中心可持续发展奠定了基础。2.工程训练存在的问题。(1)课程体系结构与内容高度雷同,教学内容陈旧,教学效果不明显。据不完全统计,在已经取得国家级实验示范工程训练中心的高校和其他一些兄弟院校中,明确提出层次化、模块化教学体系的占67.6%;没有特别提出、但思想内容上基本相同的占93.7%;最后一个层次落实到󰀁综合󰀁、󰀁创新󰀁训练的占100%;制造技术实习教学内容(包括大纲、教案)除学时数略有不同外,其他都惊人的相似;从吸纳学生人数和学时数分析,教学体系中金工实习占据全部教学内容的70%以上,有些学校甚至是100%。查阅近几年不同学校的实验示范中心申请书和教学成果申请书也可以发现,在回答课程的特色和创新点时,结论如上述调查。各学校在同一门课程上的特色和创新点相同就意味着都不是特色创新点或者根本就没有特色和创新点。科学技术的发展日新月异,新的学科、交叉学科不断涌现,教学内容仍然以几十年前所进行的金工实习为主要内容,没有有效地吸收和提供反映科学技术最新发展成果的实习内容,不能体现现代工业技术的基本要素,说明我们的创新不够,教学改革差强人意。全国高校几千所,办学各具特色,专业设置各有所长,侧重有别,培养目标定位各异,或(3)进一步重视综合性实验,强化创新能力培养成为共识。为了实现新的课程目标,各高校纷纷开设综合性的工程训练课程,强化对学生综合素质和创新能力的培养。以北航的󰀁基础工程训练󰀁的第三层次󰀁综合创新训练󰀁为例。与多数学校开设的类似课程不同,北航的󰀁综合创新训练󰀁是一门必修课,是󰀁基础工程训练󰀁的最高一级训练内容,面向大三开设,综合考察学生在接受机械技术训练、电子技术训练和控制技术训练后解决实际问题的能力,在一定程度上它比毕业设计更全面,因为,课程不但要求学生将自己的思想转化成图纸,还必须制作、调试出来,让其设计思想以实物形式展现,充分享受成功的喜悦,这对他们的自信心是一次极大的提升。与󰀁基础工程训练󰀁相配套的󰀁开放制作中心󰀁、󰀁电子开放课堂󰀁、󰀁机械设计创新基地󰀁及专门面向学生的󰀁材料库󰀁、󰀁电子元器件库󰀁、󰀁工具库󰀁不但支持了正常的课内教学,还支持学生的各种课外科技活动,实现开放性教学。󰀁综合创新训练󰀁开始于20世纪90年代,先是以选修课的形式试运行,在2000年正式纳入本科生教学计划,它与同时期的CDIO(Conceive-De󰀁sign-Implement-Operate)教学思想不谋而合,从一个侧面说明了其先进性。(4)实践教学的重要性得到重新认识。工程训练对于提升学生的综合素质和培养学生的创新能力的作用是其它教学手段不能完全替代的。为此国家在此方面不惜重金投入,加强实践教学,从2006年开设的国家试验示范中心建设就说明了对其重视。在学校层面,在各级各类学󰀁144󰀁工程实践教学的现状分析与对策研究

曰培养技能型人才,或曰研究型、或曰领导型、领军型,唯独工程训练的内容却是惊人的相似,不能与学校特色和专业培养目标有机结合。如此课程内容设置,停留在对学生的技能培训层次,谈不上素质培养,教学效果当然不能满足培养创新型人才的需求。(2)缺乏系统理论的指导,工程训练教学定位不准。传统󰀁金工实习󰀁过分强调其为理论课服务的功能,没有从素质和能力培养的总目标中定义自己的角色,一直以来仅仅是一个教学环节,未能形成系统的、独立的、反映工程实践教学自身规律的教学体系。教室的理论课学习和工程训练中心的实践教学,同时支撑学生的素质和能力培养,二者不能相互替代,都有各自的教育规律,既有机结合和衔接,又相对独立。实践教学的教育特征体现在体验性、实践性和训练性。这一特征决定了工程训练不是短时间能够󰀁完成󰀁的,而是一个终身的过程,对学生的培养应该靠训练的体系化来保证,体现过程素质和创新能力培养的基础性责任,应该以工程认识为基础,经过基本技能的培训,最后落实到工程项目的具体实现,逐步深入,强调教学内容的多元性、先进性和系统性。(3)工程训练的载体设计和工程实际结合不够,󰀁小榔头󰀁一统天下。在今天的金工实习中,作为工程训练载体的是󰀁小榔头󰀁,全国高校普遍采用,一统天下,多少年一成不变。工程训练必须厘清工程和工程训练的内涵,并通过训练载体的设计加以体现。工程的实质是应用,而应用的根本属性是功能和性能,这就需要综合多种技术去实现。离散的技术片段不能构成工程,独立分割的技术训练也难以达到工程训练的目的,这也是局部的简单累加不能得到整体的道理。学生工程素质和能力的培养目标,需要通过多种技术的综合来实现,其中包含了技术之间的关系、技术与功能和性能的关系,甚至非技术性因素的影响。总工程师或总设计师之所以能够掌握全局,理在于此。能力转化实践的关键是激活思想,使学生在实践中发现问题、分析问题并解决问题,因此训练载体应该是󰀁问题󰀁丰富的载体。能力转化实践所追求的是将具体技术训练作为手段或抓手,训练的内涵是超越于技术本身的能力提升。独立分割的训练载体,更多的是围绕单一技术或方法的训练,所承载的󰀁问题󰀁不够丰富。因此,为了深化工程训练教学内涵建设,工程训练载体改革与创新的方向是,蕴涵有激活思想的丰富󰀁问题󰀁,具有体现工程意义的应用目标,具备技术综合的训练内容。(4)追求短期效应,重视亮点工程,没有为大多数学生服务。有关大学生科技竞赛的项目种类繁多,作为测试学生实践动手能力、综合素质和创新能力的一种方法,做得好可以增加学生的自信心,为学校争得荣誉,引起学校决策层的重视,为进一步获得财力和人力的支持增加砝码,这本来无可厚非。但我们应该明确,各种竞赛绝非工程训练的本质,决不能本末倒置,仅仅着眼于这种少数学生受益的󰀁亮点工程󰀁、󰀁面子工程󰀁。我们的工程训练应该面向大多数学生,使大多数学生的整体素质得到提升。(5)教师队伍建设举步维艰。高校人事制度改革并没有很好地解决实践教学教师队伍的建设问题,多数高校近几年很少有一线指导教师的更新,一线指导教师数量严重不足,实践教学环节有逐渐󰀁消亡󰀁趋势;由于工程训练中心在学科挂靠、职称问题上存在严重问题,从事实践教学理论研究和实践教学课程设计的高层次研究人员也严重不足。所以实践教学教师队伍建设问题是目前工程训练中心最为迫切的问题,也是工程训练所面临问题的根源,关乎󰀁工程训练󰀁的存亡。二、对策研究1.首先解决人的问题。工程训练能否可持续发展,其中首要的问题是教师队伍的建设。一方面,工程训练一线教师全部精力都放在日常教学,没有时间尝试新的教学内容,进行必要的教学改革;另一方面,进行顶层设计和理论研究的教师极度缺乏,不能提出教学改革的设想。以上二者共同作用的结果是,不能提出具有相当理论高度的实践教学改革的设想,即便是提出了改革的设想,也无力推进或无人具体实施。随着时间的推移,问题积少成多,恶性循环。因此,以下两个层面的问题必须得到解决:(1)突破人事制度的限制,谋求更灵活的方法加强教师队伍建设。按现行的高校人事制度,工程训练中心的实󰀁145󰀁󰀁

高等工程教育研究󰀁2011年第1期

践教学队伍建设的的确确遇到了难以解决的难题,高学历者不适合,合适的人员又进不来,如果这种状况不能尽快得到改变,本文前述的结果绝非󰀁危言耸听󰀁。本文提出一个设想。根据教学要求,学校确定工程训练中心教学人员的总量,人员不足部分,学校按每人每年3~4万(根据当前社会同等人员的工资水平动态确定)的额度向工程训练中心拨款,人员由工程训练中心向社会招聘,采用人事聘任方式签订用人合同,少一个,补充一个。(2)建立研究型工程训练中心,吸引高层次教师参与工程训练的理论研究和课程设计。实践教学不仅需要大量一线指导教师,更需要进行实践教学理论研究、提出教学改革的思想并进行教学改革的有志之士。工程训练中心教师的学科挂靠长期不能解决,教师职称解决困难,现有教师随着年龄的增长而消磨了锐气,得过且过,更严重的是有些学校金工教研室已经转到其他院系,或者干脆销声匿迹。长此以往,将会使年轻教师望而却步,实践教学每况愈下。问题的关键在于如何体现年轻教师的个人价值,解决其职称问题。按照现行职称晋升的规则就是󰀁科研项目问题󰀁,或者说是󰀁获奖问题󰀁和󰀁论文问题󰀁。科研工作能否取得成绩,关键是个人的专业素质和学术造诣,但也不能抛开具体科研条件。经过多年的建设,对于新进教师而言,工程训练中心已经可以提供比较适宜的科研环境,甚至要优于专业院系。如此分析,各专业院系教师的工作是󰀁理论教学+科研󰀁,工程训练中心的工作是󰀁实践教学+科研󰀁,没有本质区别。工程训练中心的短板是科研积累少,领头人少,目前的关键是要尽快建立科研团队,启动科研,从而为解决职称问题提供条件,逐渐形成良性循环,建立研究型工程训练中心,进行实践教学的理论研究,促进教学改革。教师个人价值得到体现,实践教学水平得以提高,将是一种󰀁双赢󰀁的局面。2.提倡实习与工程实际结合,改善教师待遇。原来普遍存在于高校的教学工厂目前已寥寥无几,给高校的科研工作带来许多不便。就北京市而言,在四环之内很难找到加工厂,为了制作尚处在科研试制阶段的装置或设备,必须花精力到学校外部寻找合适的加工条件,而由于科研过程中所开发的设备和装置存在不确定性,在制作时进。在20世纪50、60年代,金工实习之所以能成为高校工科专业的重要实践内容并得以持续发展,其重要的历史背景是当时机械设计和机械制造技术是工业主流和社会主导产业。科学技术和经济社会发展到今天,工业主流技术和社会主导产业已发生深刻变化,金属切削和机械制造为主的制造技术一枝独秀的格局,随着电子技术、自动化技术、计算机技术、信息化技术等的强势崛起而被彻底打破,实践教学的教学内容要突破以金工实习为主要内容的格局,推进教学改革,尽可能在教学过程中体现现代工程技术的基本要素,开展现代工程能技术训练。教学面向应逐步面向大多数学生,满足工程素质和创新能力培养的时代要求。(2)紧密结合学校的办学特色,教学内容体现其特点。各学校特色不同,专业侧重点各异,培养目标有别,实践教学的内容应该紧紧围绕学校的特点,为学校培养目标的实现创造条件。如,以工科为主的高校可以在现在工程训练中心模式下,加强教学改革,开发更具体面向的实践教学项目;以为文科类经济类专业为主的高校可以建立模拟法需要及时的沟通和修改,增加了科研工作的负担,而且还很难保证加工质量。工程训练中心可以帮助完成这样的加工任务,各方均能受益:其一,方便了学校的科研,如果能与学生实践结合起来,则可以实现教学过程与工程实际的结合;其二,促使教学与科研结合,使一线教学人员不断发现新问题,解决新问题,技术水平不断提高,反过来又促进教学;其三,生产收入可以有效地弥补教学经费的不足,改善办学条件;其四,生产收入又可以在一定程度上改善职工的生活。因此,在工程训练中心,不能采取󰀁一刀切󰀁的办法明令禁止从事生产经营活动,围绕教学过程、为教学过程服务所进行的生产活动不但不会削弱教学,反而会促进教学,达到󰀁一举几得󰀁的效果。北航工程训练中心正是在这样的原则下,实现了教学与生产的统一,不但改善了职工的生活水平,也极大地改善了教学条件,每年更新50台的计算机不但满足了学生上机的需求,而且保证教师人手一台,并做到及时更新。3.加强实践教学理论研究和教学改革。(1)教学内容要与工业技术的发展与时俱󰀁146󰀁工程实践教学的现状分析与对策研究

庭、模拟证券交易现场等;对综合性大学可以结合其各专业的特点,对基本技术抽象概括,找出面向多数专业的基本技术要素,据此进行实践教学设计。以北京航空航天大学为例,基于北航的󰀁航空航天特色和工程技术优势󰀁,通过对北航各类专业所涉及工程技术的高度概括,构建了体现航空航天工程技术基础要素的机械技术、电子技术和控制技术三大技术训练平台,建构了一个覆盖现代航空航天基本技术要素的现代工程训练体系󰀁󰀁󰀁󰀁基础工程训练󰀁(如图1所示)。这种教学体系可以规模化地接待学生(每一个训练平台都可以同时满足200名学生同时参训),其突出的优点是学生受益面大、简化教学管理、教学质量容易保证。通过在这一体系的训练,使学生接受完整的机械技术、电子技术和控制技术的基本技术训练,丰富的多学科工程技术训练背景,使学生综合解决实际工程问题的能力大大提高。参

考

文

献

2.王亮:󰀁北京航空航天大学2006年实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。

3.马鹏举:󰀁北京市2006年精品课课程建设报告󰀁,2006年。4.李喜桥:󰀁创新训练中产品方案的审查标准󰀁,󰀁高等工程教育研究󰀁2003年第5期。

5.FUShuigen,AStudyonCultivationoftheComprehensiveA󰀁bilityoftheUndergraduates,the8thinternationalconferenceonmodernindustrytrainingHongKongSAR,China,24-27October2006,1~4.

6.哈尔滨工程大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。

7.西安电子科技大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。

8.大连理工大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。9.北京理工大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。10.太原理工大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。11.东南大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。12.上海工程技术大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。

13.福州大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。14.南昌航空工业学院:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁2006年。

1.李运华:󰀁递进式工程实践教学体系的创建与实践󰀁,󰀁高等工程教育研究󰀁2005年第5期。

15.清华大学:󰀁国家级实验教学示范中心申请书󰀁,2006年。

OnthePresentSituationofPracticalTeachingof

EngineeringandItsCountermeasures

MaPengju,WangLiang,HuDianming

Thehierarchicalandmodularizedpracticalteachingcontentshavebeenestablishedinmostoftheengineeringuniversitiesinourcountry,whichhavebeenextendedandenlargedonthebasisoftradi󰀁tionalmetalworkingpracticeandfocusmoreontheexplorationofcomprehensiveteachingcontents.However,lackingofsystematictheoreticalguidance,old󰀁fashionedandsimilarteachingcontents,se󰀁riouslylaggingofeducationalreform,andthepoorteachingfacultybackupsespeciallylackingofhigh󰀁erprofessionaltalentsarestillthemajorproblemsinthepracticalteaching.Practicalteachingneedsmoreparticipationfromhighleveltalents,in󰀁depthresearchesontheregulationofpracticeteachinginahighertheoreticallevel,andconstructionofteachingcontentsandteachingsystembycombiningthecharacteristicsofdifferenttypesofuniversities.Alloftheactionscontributetoformingavirtuouscir󰀁cleinbuildingtheconfidenceintheschool󰀁sdecisionmakingandcreatingopportunitiestoinvestmorehumanandmaterialresources.ThispapertakestheempiricalcaseinthetrainingcenterofBUAAasanexampletofurtherdiscussthewaystosolvetheaboveproblems.

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