独立学院创新工程人才培养探索与实践

杨 斌， 王振玉， 易雪峰

(成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007)

0 引 言

当今世界经济竞争主要是科学技术的竞争，归根结底是人才的竞争。在世界综合国力的竞争中，拥有高素质工程技术人才的多少已成为衡量一个国家科学技术进步、经济实力、生产力发展水平的重要指标和依据[1]。在2013年5月30日瑞士国际发展研究院公布的《2013世界竞争力报告》中显示，美国仍然位列第一，中国内地排名第21位；在经过量化处理后，中国人才的国际竞争力仅相对于美国的48%，日本的62%，德国的75%，与世界经济强国相比还有相当的差距。党的十八大明确提出要实行人才优先的战略布局，进一步提高全民受教育程度和创新人才培养水平，使中国进入人才强国和人力资源强国的行列。因此，培养大批量具有高素质和创新能力的工程技术人才，对提高我国经济竞争能力和科技化水平有着重大的现实意义和深远的战略意义。至1997年教育部世界银行工程训练中心贷款项目启动至今中国各高校工程训练中心在16年的建设和发展过程中，为高等工程教育和工程人才培养积累了宝贵而丰富的经验[2-3]。

成都理工大学工程技术学院是由中国核工业西南物理研究院与成都理工大学在“产、学、研”全面合作的基础上强强联合，于2000年在亚洲最大的受控核聚变实验基地创办的全日制普通高等本科院校，是一所全国有、公办的独立院校。学院发展至今在校生人数已经达到18 000余人，经历了跨越式的发展。为了更好地培养具有工程背景的应用型、创新型人才，2006年学院果断地决策创建工程训练中心，2009年被列为四川省高等学校工科实验教学示范中心建设项目。经过3年的建设，中心下设有机械与工业工程训练部、自动化与电气工程训练部、电工与电子训练部、网络与通信工程训练部、三维数字化教育培训部、科技创新训练部等6个训练部和一个中国核聚变博物馆，拥有52个实验分室，实验室总面积约14 600 m2，各类型实验仪器设备4 200台套，仪器设备总价值约合6 500万元。中心开设的实践教学内容覆盖了机械、电气、自动化、电子以及网络和通信等现代工业技术；现已成为一个大型、综合性的实施创新工程人才培养的教育基地。

学院工程训练中心创建之初，为适应新一轮人才培养方案修订，结合学院创新工程人才的培养目标，提出了以特定产品或对象作为实践教学载体，贯彻以“做中学和学中做”的训练思路，通过特定产品或教学对象来确保了专业实践教学环节间的连续性，发挥“任务引领”在实践教学中的主导作用，激发学生的创新能力，培养具备工程能力和创新精神的应用型人才，即创新工程人才，作为中心实践教学的指导思想。围绕这一指导思想，中心开始了历时3年的实践教学改革。

1 创新工程人才培养中存在的主要问题

(1) 工程训练中心实验教学体系建设。

(2) 工程训练中心项目开发要与创新工程人才培养目标相适应的问题。

(3) 在创新工程人才培养过程中，中心实践教学方法改革的方向问题。

(4) 工程训练中心实验仪器设备如何获得最充分利用的问题。

(5) 工程训练中心师资队伍建设问题，即：中心管理团队、中心教学团队以及中心科研团队，这3支队伍的建设问题。

2 创新工程人才培养的探索与实践

在开启工程训练中心实践教学改革的大门以前，我们首先要搞清楚创新工程人才究竟是一类什么样的人才？众所周知，工程是人类综合应用科学理念与技术手段改造客观世界的实践活动，综合性和实践性是工程活动最基本的特征。工程活动与科学活动有着各自不同的特点，科学的目的是“求真”，工程的目的是“求用”，工程活动具有更强的实践性[4-6]。很显然，创新工程人才就是要努力培养学生工程设计能力、工程应用能力、团队协作与创新精神。我院工程训练中心和学院各系部在充分理解和认识到创新工程人才本质的基础上，展开了一系列的探索与实践。

(1) 顶层设计。工程训练中心以实践教学体系的改革为重点， 根据我院学生自身特点，借鉴国内外有关高校的经验与教训， 建立了与学院人才培养定位相适应的实践教学体系。该体系是一条主线贯穿3个层次的开放式实践学体系，如图1所示。一条主线是指以培养学生应用能力、创新精神和协作意识为主线贯穿于实践教学的全过程、贯穿于实践教学体系的3个层次(即：工程认知、专业技能和综合创新这3个教学层次)；在每个层次的实践教学环节，都要注重对学生实践动手能力和创新创造精神的培养，激发学生的学习兴趣，引导学生由被动学习转变为自主学习和主动实践。

图1 工程训练中心实验教学体系

(2) 载体教学。坚持以特定产品或对象作为实践教学的载体，有利于实现科研成果应用于实践教学过程，为实践教学注入新的生命力，使实践教学内容更加有的放矢。例如：在机械工程及自动化、电气工程及其自动化等机电类专业的人才培养方案中，通过将放射源抓取机械手这一科研成果引入实践教学，将以往机电类专业相对独立和分散的教学内容系统化、连续化，形成四年不间断的工程训练；在工业设计专业的人才培养方案中，中心将教师与乐山东川机械厂的科研项目“小型碾米机外观新设计”作为学生实践教学的载体，极大地激发了学生的创造性思维；在电子信息工程、电子科学与技术等专业的人才培养方案中，中心将三轴数字陀螺仪模块作为实践教学的载体，使学生通过设计和制作一定功能的产品，掌握现代芯片设计和电路板印刷技术；在材料成型与控制工程专业人才培养方案中，中心将合金材料拉伸试验棒作为实践教学的载体，将合金材料熔炼、铸造、试样分析、硬度测试、机械加工、拉力试验等实践教学环节有机地组成一条内容系统化的连续训练链，学生参与实践的兴趣极大提高，工程能力、团队协作和创新精神也获得充分培养。由此中心依据各专业培养特点，开发了一大批与工程创新人才培养目标相一致的新型实验项目。图2和图3是以特定工业产品作为实践教学载体的工程训练缩影。

图2 以放射源抓取机械手作为实践教学载体

图3 以小型碾米机作为实践教学载体

(3) 方法创新。在过去的实践教学过程中，我们往往忽略了实践教学方法。中心在实践教学方法的改革过程中大力倡导和推广“任务引领”式的实践教学方法，并在多个专业的实践教学环节中获得广泛应用。其示意图见图4。所谓任务引领即将一个大的较为复杂的实验项目看做是一个总任务，并将其细分为多个子任务，让学生通过完成每一个任务而最终获取到需要的工程能力和创新能力。为了使这个总任务更加对学生具有吸引力、激发学生的创造性，让学生们更加接近工程实际，我们可以将教师的科研项目或特定产品等作为实践教学的载体。比如中心引入科研项目成果——放射源抓取机械手，并将其作为实践教学载体，将实践教学内容任务化，以最终完成机电一体化产品作为总的实践教学任务，并分成机械和电气两条线进行，再将机械和电气各分成多个任务，贯穿到实践教学中。机械部分将每一个机械零部件当作实践教学的一项或多项任务，在完成零部件的设计、优化、工艺、加工、检测、表面处理等环节过程中逐步掌握机械制图基本知识、结构设计要点、加工工艺规程的编制、加工所选用的机床及操作程序、检测产品是否满足要求、表面处理方式选择等机械专业所需的基本知识，再将机械零件进行装配、调试，完成机械本体的制作。电气部分根据整个设备的运行动作要求、所选电机功率、控制手段提出，分成多个教学任务，最终由教师指导学生完成电路设计、线路图绘制、元器件选取、控制过程优化、布线、电气安装与调试等环节，使学生在完成任务过程中掌握自动控制原理、继电器控制、PLC控制、单片机控制、交流变频调速技术等所需的实践知识，最终完成机电一体化产品。在完成任务的过程中，学生利用所学知识对这一机电一体化产品可能提出更恰当、更合理的解决方案，这便是学生创造能力的培养。将抓取机械手这一实践教学载体贯穿于机电类专业的实践教学过程中，通过做中学，学中做，大大提高了学生的实践动手能力和设计创新能力。总任务的完成不是一朝一夕的，而是贯穿于相关专业的实践教学计划之中，这就形成了4年不间断的创新工程人才培养链。经过这样工程训练培养出来的学生，更容易与企业接轨。

图4 任务引领实践教学方法示意图

在实践教学中运用“任务引领式”教学的教学方法，能够充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，使学生由被动接受变为主动实践，全面培养学生的动手实践和创新能力，突出创新工程人才培养。

(4) 全面开放。学院工程中心在满足日常实践教学的同时，所有实验室面向全院学生全面开放。具体通过5个方面实施实验室开放：①面向相关专业的学生，各实验室通过开设公共选修实验室课程实现开放；②面向全院优秀大学生，在中心创新训练部的统一组织下，开展各类课外科技活动、竞赛培训等有限范围内的实验室开放；③面向专业大学生，实行指导教师负责制下的毕业设计作品制作开放；④面向全院学生，通过预约制度，实现点对点的实验室开放；⑤面向全院教师提供一个开展各类科研活动的实验研究场所。中心实验室开放，进一步地充分利用了中心各实验室的实验仪器设备。

(5) 制度保障。中心制定有74项规章制度，在这些制度的保障下，通过“引、培、轮、挂、聘”等途径，加强教师与企业一线人员的互动，建设中心管理团队、中心教学团队以及中心科研团队，形成学院专职教师为主、企业兼职工程师为辅的高素质教师队伍。另一方面，中心每年都要设立实验教学和实验室建设研究项目，举行实验教学改革和实验室建设研讨会，定期给专职实验教师布置阶段性任务，促进专职实验教师业务能力的提升，不断提高中心管理水平、实践教学质量和服务能力。

3 实践教学改革中的大胆创新

(1) 实践教学项目创新。以工业产品或特定对象作为实践教学的载体，充分调动了学生实践的积极性和创造性。过去的实践教学内容往往是实验仪器设备厂家交付实验指导书中挑选的一些比较固定的验证性实验项目。而改革后的实验项目大多有了一个具体的对象或是载体，更能激发学生的学习兴趣。例如：传统的自动控制原理实验因为没有控制对象，学生只能在示波器或计算机显示器上观察一下仿真结果，对实验本质理解不清。中心在改造实验项目以后，自制了桥式起重机、放射源抓取机械手、直线倒立摆等实验装置，如图5是中心教师自制的桥式起重机实验装置。学生实验过程中通过设计控制器、编写控制算法实现对桥式起重机大车位移、小车位移以及吊钩游摆的控制。这样的实验看得见，摸得着，实验现象更能激发学生的思考，更能促进学生实践与理论的联系，更有益于理论指导实践。

图5 自动控制原理实验中自制的教学实验装置

(2) 实践教学方法创新。任务引领式的实践教学方法充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。例如：机械专业的部分实践教学内容以自行研制的放射源抓取机械手这一机电一体化产品为载体，采取了“任务引领式”实践教学方法，将实践教学内容任务化，即以总的实践教学任务为框架，细分“子任务”并作为支架，使学习者沿着“支架”逐步攀升，其教学方法如图4所示。它打破了传统实践教学中师传生受的旧框框，变被动实践为主动参与，这种教学方法改变了知识的单向传播，强调形成积极、主动的学习态度。在实践教学中既有“教”的设计又有“学”的设计，既有自主学习、实践，又有合作探究。

(3) 实验室开放管理制度创新。实验室开放一直以来都是各个高校实验室管理中的一个比较头疼的问题。中心所有实验室全面实现开放，实行了网站预约登记制度。经审核通过的学生能够在中心实验室自主开展实验。在实验室开放管理过程中，中心实行了专职实验教师聘任制度，规定了专职实验教师每学期必须完成50学时的服务工作量。这50个学时的服务工作量正好可以用于指导学生开展各类科技创新活动。这样做一方面解决了实验室开放过程中的各类管理问题，另一方面也解决了学生自主开展实验或创新活动中教师提供咨询和指导的问题。

(4) 师资队伍建设机制创新。中心探索“管理团队有专家、教学团队有技师，科研团队有工程师”的队伍建设机制，走出一条依托工程训练中心教学平台，成功开展中心队伍建设的新路子[7-8]。

4 创新工程人才培养成效

我院工程训练中心在创新工程人才培养的过程中发挥了重要作用。中心通过上述改革措施，机电类专业学生的创新能力和工程设计能力、工程应用能力获得了空前提高，各年级学生在全国和四川省组织的机械创新大赛、挑战杯大赛、电子设计大赛、大学生工程能力大赛、飞思卡尔智能汽车竞赛等各类大赛中获奖86项，申请专利12项，创新工程人才培养取得了阶段性成果。2013年中心《基于工程训练中心机电类专业人才培养新模式》荣获学校教学成果一等奖；并成功申报第七届高等教育四川省教学成果奖，荣获三等奖。

5 结 语

成绩的取得，并没有让我们停止实践教学改革的步伐，学院领导和工程训练中心清醒地认识到，创新工程人才培养的道路任重而道远，我们还有许多工作可以做，例如：进一步创新教学方法、教学手段，开发出更多与创新工程人才培养接轨的实验项目；努力将“产、学、研”校企合作逐步深入，让更多的企业工程师参与和指导我们的实践教学，力争做到学校培养的就是企业需求的；通过设立学生科技创新基金项目、开通专利申请渠道等，为学生搭建起更加广阔的科技创新平台，鼓励发明创造。

21世纪的中国需要大量与国际接轨的创新工程人才，作为高校的教育工作者，尤其是我们这些独立学院的教师，更有责任、有义务为中国的工程教育贡献自己的一份力量。在创新工程人才培养的道路上，独立学院作为新兴发展的一支教育力量由于其工程教育的起步较晚、人力资源和财力资源有限，且有能力以工科办学为主的独立学院较少，因此其工程教育的发展必然是一个渐进的过程[9-10]。成都理工大学工程技术学院作为一所全国有资产的独立学院在大力开展工程教育的过程中逐步探索了一条适合自身发展的人才培养道路——充分依托工程训练中心，培养创新工程人才。

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