创建工程教育中心 培育农业院校学生的工程素养和创新能力

王海林, 杨 洲, 赵文锋, 陈建军, 郑丁科

(华南农业大学 a.工程学院; b.教务处，广东 广州 510642)

0 引 言

教育部2012年4号文《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》[1]以及2011年1号文《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》[2]等相关文件中对大学生的实践和创新能力都提出了更高的要求。同时，全面工程教育的理念近年来也得到普遍的认同和关注，将学生的工程素养和创新能力的培养纳入培养计划予以实施和保障，多所学校建立了工程训练中心[3-6]。所谓工程素养，就是使学生能独立思考各种工程问题，抓住复杂多变的实际问题的主要矛盾，具备工程简化能力，建立合理、经济、简便地解决实际工程的能力以及结合实践自我学习自我完善的能力，使他们成为合格的高级工程技术人员。而创新人才培养是教育的根本目的，通过工程教育，培养出具有创造精神与能力的工程技术人才是工科教育的目标[7-11]。

随着时代的进步和科学技术的发展，单一的学科不利于学科的相互渗透、学科的发展和人才的培养，国内各农业院校相继开设了非农工科专业以适应现代社会对人才的需求。作为传统农业院校，为发挥农业院校的特色和优势，充分利用工科专业的条件，资源共享，培养满足社会需求的综合性人才，华南农业大学参照教育部有关精神[12]组建了以“工程基础”加“学校特色”为特点的工程教育中心，着力培养学生的工程素养和创新能力。

1 工程教育中心的理念和功能

华南农业大学是广东省和农业部共建“211工程”全国重点大学，是教育部本科评估优秀学校。至今已有103年的办学历史，形成了优良的办学传统、鲜明的办学特色，营造了“修德、博学、求实、创新”的优良校风，建立了本科教育、研究生教育、继续教育多层次、多形式的办学体系。

学校一贯重视学生工程实践能力和创新能力的培养，始终坚持“理论教学与实践能力培养相结合”、“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，将工程实验教学纳入到人才培养目标中，工程实践教学与理论教学并重。在实践教学方法研究及工程教育教学活动中认真落实“传授知识、培养能力、启发创新，提高素质，提高质量，注重实效”的教育理念，建立符合创新性人才要求的实践教学体系。

为了加强工程教育实践，学校以“工程训练中心”为基础，整合资源，建设了“工程教育中心”。工程教育中心以建成全面贯彻落实素质教育和创新实践教育的校内实习基地为目的，以培养“卓越工程师”和“富于创造性的复合型人才”为目标，按照“依托学校学科优势，实现完整育人功能，培养学生工程素质，引导学生探索创新”的理念加快发展建设。

1.1 打造学生工程实践能力培训平台

以学生为中心、以工程实际需要为原则，系统分析工程实践及卓越工程师基本素质框架，围绕学生能力拓展和知识结构开展实践教学，按照整体优化的思想来构建实践教学体系和教学内容，强干削支、整合集约，培养学生工程实践基本技能及创新性工程师基础素质。

1.2 “产学研用”相结合，提高人才培养质量

建设“工程教育中心”，探讨工程技术发展的新途径，研究区域性工程发展战略、模式、目标、方向，以行业标准为切入点，以南方农业工程实践为目标，构建“产学研用”的平台；“工程教育中心”以推进现代科学技术在工程中的应用为目标，开展基础研究，进行理论创新，从经济社会发展的需求出发，针对制约工程技术发展的主要瓶颈技术，采用现代科学技术，加速工程科技成果转化，解决企业工程技术问题，为华南区域企业技术创新、打造核心竞争力服务。同时，在研究中学习，在应用中实践，提高人才的培养质量。

1.3 校企合作，构建知识的应用渠道

在华南农业大学前期工程教育、校企共建基础上，通过“工程教育中心”建设，整合校内外科技及工程教育资源，促进工程、科技方面人力及设备资源的整合，增强学生理论知识的实际应用能力，提高在工程领域的科技创新能力[13-15]。

2 工程教育教学体系与教学方法

2.1 教学体系与内容

工程教育中心本着既要实现完整育人功能，又要为全校工、理、管、文、经、法各种学科专业服务，还要为学生提供比较宽阔的大工程背景，尽量拓宽学生的工程意识和视野，着力构建以学生为主体、教师为主导，以培养学生实践能力、综合素质、探索精神、创新能力为宗旨，分层次、多模块的工程实践教学体系。该体系的要件是：①一条主线：以培养学生工程素养和创新能力为主线；②两个促进：实践教学与科研生产相互促进；课内工程训练与课外科技创新相互促进；③三个层次：基础训练；综合训练；创新实践；④四个结合：工农管相结合；软硬新相结合；产学研用相结合；规定实习与自主实习相结合；⑤五种意识：结合华南农业大学的“农业工程”特色，注重培养学生的五种意识，即团结协作意识、开拓创新意识、服务三农意识、现代工程意识、质量保障意识。

根据学校特色和工程教育的特点，中心构建了“四个模块、三个层次”的实验教学内容，即：

(1) 四个模块。机电工程模块；食品工程模块；计算机与信息工程模块；水利与土木工程模块。

(2) 三个层次。工程基础实践；综合技能实践；创新实践；图1所示为机械类专业的工程教育层次内容。①工程基础实践。重在培养学生的工程素养，针对低年级学生，主要是以基础课程实验为主的基础实验和工程训练，并根据学生兴趣提供3～5个选做实验，目的是熟悉了解实验仪器的操作方法和实验材料的性能，掌握实验原理。②综合技能实践，重在培养学生解决问题的能力，以项目和问题性综合实验为主，着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究型学习方法，加强学生创新能力训练。目的是把实验教学与科研、生产、社会服务结合起来。它的主要形式是通过吸收学生作为科研助手，组织学生参加生产、科研工作的综合性实验；和企业合作，根据工程实际问题，制定和工程实践结合的实验体系和内容，深入开展工程实践活动。③创新实践,重在培养学生发现问题，分析问题，解决问题的素养，以创新能力和团队合作为目标。以综合性开放实验室为平台，由学生自由结队、自主开发、参与科研，并鼓励学生参与全国性学科竞赛。

图1 工程教育层次结构(以机械类专业为例)

分模块、分层次、系统化的实验教学内容为学生提供了由浅到深、由粗到精、由表到内的循序渐进的实践过程，有利于培养学生实践能力、创新意识和工程综合素质，有利于提高实践训练水平。

工程实践能力、创新能力的培养与提高是一个循序渐进的过程，通过全面、系统的工程技术教育和工艺技术训练，使学生全面了解工业生产方式和工业过程，完成生产工艺技术、方法和工程实践能力的系统训练，得到设计、工艺、加工、信息、质量、成本、效益、安全、环保等工程素质的培养。

同时，工程教育以工程素养和创新能力为培养目标，以能力培养为核心，对教学内容不断进行改革，主要包括：①注重以能力培养为核心，分层次的教学体系，注重将基础型实验、综合设计型实验和创新探索型实验相结合，注重内容和手段创新；②教学内容注重内容的应用性，与科研和社会实践密切联系，充分发挥学科的应用性，注意将传统手段与现代手段相结合，注意应用最新的智能化化和自动化的实验和科研手段；③按照教学指导思想，不断修改和完善实验教学大纲，改进实验课程和实验教材，突出改革创新，便于培养学生的自主创新能力；④增强综合性实验和设计性实验项目。综合性、设计性实验是实验教学的一项重要改革，对培养和提高学生的创新精神和实践能力有重要意义。

2.2 教学方法与教学手段

工程教育的教学方法和手段以有利于学生的工程素养和创新能力为目标，在基础工程训练和实践的基础上，重点在以下方面进行了有益的探索：

(1) 实验教学始终以学生为中心，提倡自主式、合作式、研究式学习方式。成立了学生科技联合会，建设学生科技创新实验室。中心的创新实验室全年为学生开展电子设计、机械设计、桥梁设计、程序设计等创新项目提供全方位服务；在教学实习计划之外，中心与教务处共同举办每年一届的面向全校学生的机械、电子科技作品竞赛，竞赛作品全部为学生自主设计、自己动手制作的有创意的产品。

(2) 将传统机械制造设备与高新技术加工设备按照现代制造技术体系重新整合，将传统工程实验项目与网络化、虚拟化的信息技术相结合，在部分实验项目上设置网络遥控摄像设备，开展交互式的远程现场教学活动和试讲活动。

(3) 以各级创新训练项目和学科科技竞赛为抓手，创新导师制试验教学模式。在学校的统一部署下，工程教育中心为提高学生的科研水平和动手能力，激发想象力和创造力，培养创新人才，提高综合素质，为学生搭建了多种课外科研、工程和社会应用实践平台。校院两级设立大学生创新项目，由讲师以上职称的教师指导学生进行研究性实验。以学生申报创新试验项目和参加导师科研项目两条路线并行，开放工程教育中心资源，为学生开展研究和创新实践提供支持。

3 工程教育中心的特色

通过理论教学和实践教学的交叉融合有效地将工程教育特色融入到学生实际能力培养中，形成了如下教学特色。

3.1 实践课程设置和内容设计中，加强三个结合，注重学生全方位能力培养

(1) 工、农、管相结合。在培养计划的实践课程设置上，既有一般工程学科的课程，同时，又同时根据我校学科特色，融合农业工程的特色，包括农业机械装备与设施的设计、制造、检测、控制等方面的知识；另外，工程人员必须具有一定的管理学方面的知识，以适应现代科技发展需要的综合型、高素质的专业人才的需求。

(2) 软、硬、新相结合。在具体的实验教学内容上，要求学生既要掌握国内外工程教育发展趋势、我国工程教育发展的环境和政策以及工程管理、决策与实施等方面的内容(所谓“软”)，又要掌握基础工科类设备的设计、制造、机电一体化与自动化方面的“硬”件技术，还要掌握国内外工业化前沿领域的新技术、新工艺以及先进的管理理念与方法。

(3) 产、学、研、用相结合。在实验教学实施过程中，将教学、科研与生产相结合。教师通过教学、参加科学研究和深入企业解决企业在设计、制造方面的问题来拓展教师的知识与能力，丰富教学内容，提高教学质量。学生通过学习、参加教师的科研课题，深入农村、工厂、企业或实习基地，与实际生产相结合，扩大知识面，提高实践能力和创新意识，特别是提高应用知识的能力。

3.2 注重培养学生的创新意识，知识融合能力，实际动手能力和团队合作精神

通过循序渐进的实验课程设置，开发、开设先进的实验项目。学生在完成工程基础、综合技能、创新实践环节之后，计算机辅助设计、数控编程和操作能力以及综合分析问题的能力得到提高，通过创新设计实验环节，全面检验学生的知识运用能力。教师只提出目标要求，由学生制定工作计划，进行创新设计、加工工艺分析和改进、自行操作机床加工出合格的作品，以完成作品的水平来评定成绩。中心组织学生参加全国、省部级各类型创新设计大赛，多次获得优异的创新大赛奖励。创新设计型实验项目培养学生的创新意识，知识融合能力，实际动手能力，团队合作精神，成为相关专业关键能力的重要培养环节。近5年组织学生参加包括“挑战杯”、 全国大学生数学建模竞赛、全国大学生机械创新设计大赛、“广汽杯”中国高校大学生汽车知识竞赛、全国大学生电子设计竞赛、“歌美杯”全国大学生mp3外观设计大赛、中南六省区和港澳特区学生创新设计与制造竞赛在内的各种大学生科技竞赛，获得了优异的成绩。

3.3 根据不同专业学生的工科基础和不同层次的需求，制定多样化的人才培养体系

针对非工科类专业本科生，以科普性和日常生活、工作、学习需要为培养目的，设立少学时、宽认知层面的通识性工科基础知识普及和基本能力训练的教学体系；

针对工科相关专业本科生，以基础性和学习、交叉学科研究需要为培养目的，设立中等学时、理解层面的工科基础知识普及和基本能力训练的教学体系；

针对工科专业本科生，以强化性和本学科学习、研究需要为培养目的，设立多学时、以工程训练为主的教学体系，以强化我校学生实践能力。

4 教学效果

学生经过工程教学平台的训练，分析解决问题的能力、创新能力和综合素质有了明显的提高。中心注重学生工程技术应用能力的培养，通过本科生导师制吸引学生进入实验室参与科学实验，成为科研助手，学生在大学四年中实验技能得到全面提高；中心通过机械创新项目设置，吸引学生参加机械产品加工制作训练，学生完成了设计项目，出了一批创新成果，如饭堂用点菜机、卫生取筷装置、菠萝削皮机、360°送风机、节能厕所水箱、手柄式乒乓球网架、自动窗帘、密码锁等设计极具创意和实用性，可望成为未来产品，有些创新设计正在申请专利。

中心通过对学生进行系统的理论教学、实验教学、能力培养，使教与学融为一体，学生积极参加各类竞赛和课外科技制作活动，2006年以来，在“全国大学生电子设计竞赛”、“全国大学生数学建模竞赛”、“挑战杯”、“汽车节能大赛”等全国性大学生竞赛中，获得省级以上奖项178个，30个省级大学生科技创新立项项目和105个校级大学生科技创新立项项目，学生公开发表学术论文49篇。

5 结 语

工程教育中心的建设结合华南农业大学的专业特色和资源实际，以培养具有现代工程意识和创新精神的高级应用型人才为目标，树立以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高全面协调发展的教育理念和以能力培养为核心的教学指导思想，在农业院校学生工程教育实践中进行了有益的实践，2011年工程教育中心被评为广东省实验教学示范中心。

[1] 中华人民共和国教育部. 教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见[Z]. 教育部文件，2012, 教高2012[4]号.

[2] 中华人民共和国教育部. 教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z]. 教育部文件，2011, 教高2011[1]号.

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