高校工程训练创新发展探析

吴卓平，王松婵，杨连生

(大连理工大学 人文与社会科学学部，辽宁 大连 116024)

欧洲政策研究中心主任丹尼尔·格罗斯在2013年中关村论坛年会上指出，中国目前仍处于“汗水式增长”阶段，随着中国经济发展水平的提高，必须重视自主创新能力，实现向“创新式增长”的转型[1]。而成功实现经济转型，加快科技成果的转化效率，关键在于发展工程教育，培养大批高水平创新型工程人才。工程训练作为一种系统化的实践教育方式，在硬件环境、自身内涵和外部效应等方面实现了创新发展，在工程人才培养方面发挥着越来越重要的作用。总结我国高校工程训练创新发展的表征及生成逻辑，进一步推动其持续发展，对搭建更加优质的工程训练平台，建立更加科学合理的工程教育模式，提升工程人才的整体质量具有重要意义。

1 工程训练创新发展的内涵

工程训练是以工程实践教育机构(主体为工程训练中心)为平台，在专门教师的指导下，学习者学习工艺知识，亲自操作仪器设备，亲身感受制造过程的系统化实践教育方式。工程训练创新发展是指承担工程人才培养的高等院校的相关管理部门、专业教师、辅助教师和学习者等多元主体共同参与，依托工程实践教育机构，在理论研究、实践教学、管理机制等多方面协同推进的系统工程，是一个涉及人才培养观念转变、教学模式更新、工程文化渗透和辐射效应发挥的复杂过程。

首先，工程训练创新发展必须适应社会对工程人才需求的变化，采用不同于传统的教学场地和教学工具，这是工程训练创新发展的最基本表现。其次，工程训练创新发展，源于创新理念，表现为创新成果。因此，教学目的、教学方式、教学内容、教学对象和教学管理等方面必然存在相对其他教学模式的先进之处。最后，工程训练不仅着眼于教学活动本身，而且冲破了传统教学的藩篱，借助工程训练的优势，充分开发工程训练参与者的潜能和教学资源的使用效率，在科学研究、社会服务方面也发挥了重要作用。

工程训练创新发展是一个漫长的过程。20世纪90年代，英美等发达国家提出“教育回归工程、教学回归实践”的教育理念，我国开始探索适合社会主义国情的工程教育改革方式。以1998年启动的“世界银行贷款—中国高等教育发展项目”为契机，高校工程训练中心开始发展，工程训练起步。2006年，我国启动“高等学校本科教学与质量工程”，将工程训练推向了全面发展的快车道。经过16年，工程训练得以实现创新发展，为我国工程训练教学基地的建设和工程人才培养模式的革新提供了示范。

2 工程训练创新发展的表征

2.1 依托工程训练中心，紧跟工程人才培养模式新变化，硬件水平显著提升

工程训练中心作为开展工程训练的平台，具备齐全的场地、设备和人员，这是工程训练创新发展必不可少的硬件条件。1998年，清华大学、大连理工大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、北京航空航天大学、北京科技大学、北京理工大学、东南大学、四川大学和天津大学这11所高校利用教育部组织的世界银行贷款，建设了第一批工程训练中心。经过15年的发展，目前我国大部分工科类院校已经建设了工程训练中心，且随着科技进步和社会对人才要求的变化，工程训练中心的硬件水平有了很大的改观。2012年6月，对33个国家级工程训练示范中心调查统计结果显示：教学场地面积平均达到17 000 m2。教学仪器设备总资产约14.7亿元，平均每个中心约4 459万元，实训教学的仪器设备平均2 250台/套，硬件资产比2007年提高了72%，是2002年的3.3倍。其中，各高校工程训练中心的内部配置也不断更新，如浙江大学的工程训练创新实践基地购置了三坐标测量机、FESTO机器人、快速成型机等先进设备[2]；大连理工大学的工程训练中心配置了数控机床、FMS柔性制造系统、消失模铸造系统、特种加工设备、PCB/SMT电子制造工艺训练系统、MTS机电一体化数学训练系统等先进的制造技术设备和仪器[3]，为工程训练向创新领域的纵深发展奠定了基础。大批工程训练中心的崛起，先进的工程仪器设备被投入到工程训练中，这是工程训练创新发展的首要前提，也是其相对于其他的教学活动在教学场地与教学手段上的创新。

2.2 以创新教育为教学理念，整合教育资源，实现了内涵式发展

早期的金工实习，以实践教育为教学理念，培养学生成为具有吃苦耐劳精神和动手能力的工程技术人才。而现在的工程训练，以创新教育为教学理念，培养学生成为兼具实践能力和创新能力的高水平工程人才[4]。工程训练在教学理念、教学对象、教学内容、教学方式和教学管理等方面不断创新，推动了工程训练内涵式发展，提升了工程教育品质。随着教育理念的转变，高校工程训练开展了一系列变革：

(1) 教学对象上，不仅仅面向机械类专业的学生，逐渐覆盖所有工科专业的学生，并向非工科专业学生开放；

(2) 教学内容上，在广度和深度上都产生了深刻的变化[5]，根据不同的教学对象分为工程认知训练、基础工程训练、综合创新训练；

(3) 教学方法上，理论和实践循环交替，不断提高现代技术的应用比例，如吉林大学开发了“车床箱体拆装训练仿真教学软件”，学生可以按照实际的拆装顺序和所需要的工具进行模拟拆装，弥补了原来拆装课教学方式的不足，训练了学生实际拆装的速度[6]；

(4) 教学管理上，更加开放自由，通过多学科间的交流，激发学生的创新灵感，如大连理工大学按多层次、模块化和开放性的思路编排设计了拥有“机械加工基本工艺”、“机械材料成形技术基础”、“先进制造技术”、“电子工艺基础”、“机电综合创新”和“环境与环保技术”这6个模块和86个实验实训项目的螺旋型结构的工程训练教学体系，同时，采用混年级编组、跨专业结合和兴趣引导、开放式管理的原则进行组织管理，有序开展创新活动[3]。

此外，一些工程训练发展水平较高的学校，还从国外引进了新型的实践教学方式。如2013年11月4日，清华大学启动了“创客功夫·清华派”清华大学驻校创客项目[7]，借助工程训练中心的平台，广泛吸引国内外的顶级创客，以指导员或者参与者的身份，加入到学生群体中，利用创客和学生的技能特长，共同开发具有挑战性的产品。例如针对北京空气污染严重的现状，开发了一种“微型空气监测站”，为人们对周围空气质量的判断提供了便利。这种新的实践教学方式，激发了工程训练参与者的创新热情和创造能力，顺应了社会发展的需求，取得了良好的社会效应。

2.3 以技能培训为手段，挖掘工程训练中心的潜力，将辐射效应发挥到最大

近年来，工程训练的对象不断扩大，并面向社会人士，开设了专业技能培训和技术考核等活动模块，在提高大学生工程素质，为企业和社会培养卓越工程人才的同时，发挥着辐射周边的外部效应。工程训练在教学内容、教学形式和教学方法方面具备自身的优势，相对于一般的职业技术培训，不仅能使学习者学到基本的工程知识，而且使学习者通过动手实践强化了对书本知识的理解，更加适应应用型工程技术人员的培训需求。同时，教师、学生和管理人员也能够通过参加培训活动，提供社会服务，提高了场地、设备和仪器的利用率。例如：大连理工大学的工程训练中心，作为辽宁地区的工程实践教育培训中心，承担了“辽宁省教育厅高职高专师资培训”、“中国机械工程师资格认证辽宁省分中心培训”、“全国现代制造技术远程教育大连培训”和“CAXA大学远程培训”等重要的教学任务，是整个东北地区工程教育发展的重要推动力量[8]。

经过高强度投入和快速建设，工程训练已经成为高校工程人才培养的重要实践教育方式，工程训练中心也成为高校，乃至整个社会的重要实践教育资源。工程训练在发挥高等教育培养人才和服务社会这两大职能上，具有实用性、开放性和广阔性。在高等教育发展过程中，工程训练中心将成为像图书馆和体育场一样的高校基础设施，并在校园文化建设中发挥重要作用。

3 工程训练创新发展的生成逻辑

3.1 战略背景：创新发展战略高瞻远瞩

工程训练作为实践教学的重要环节，在短短16年的时间内获得了大发展的前提是国家对形势的正确估计，重视科技和人才，重视自主创新能力的生成。1998年，朱镕基同志提出国家要在财力上支持知识创新工程的试点，要加大对科技和教育的投入。2012年，胡锦涛同志在全国科技创新大会上提出到2020年，要基本建成中国特色国家创新体系，原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力明显提高，进入创新型国家行列。2013年，习近平总书记在中共中央政治局第九次集体学习时，强调要敏锐把握世界科技创新发展趋势，切实把创新驱动发展战略实施好。正是国家领导层高瞻远瞩，对国内外形势的准确判断，提出了“创新发展”的宏观战略，指挥着工程训练走向了创新发展的道路。

3.2 外部保障：经济扶持跟进政策支持

工程训练的发展，需要良好的硬件环境作为支撑，而稳定的经济来源是其硬件不断改善的强大后盾，这离不开政府、企业和社会各界的支持。近年来，清华大学工程训练中心，先后接受国家专项费用1 600余万元和企业资助费用2 000余万元用于更新内部配置；浙江大学工程训练中心先后接受世界银行“高等教育发展”项目贷款220余万元、“211工程”和“985工程”建设经费350余万元和企业资助经费350万元用于购置高端实验教学设备[2]；山东大学工程训练中心是山东省劳动与社会保障厅认可的“山东大学职业技能培训鉴定基地”，而且在国家安全生产监督管理总局授权下，获得了“国家一级安全生产培训资质”，其在为社会服务的同时，也能为自身发展获得多渠道的支持[9]。政策和经济上的支持，推动了高校工程训练中心的融资渠道走向多元化，为工程训练的创新发展提供了外部保障。

3.3 内部动因：学生追求自我突破和创新

学生的综合素质提高、创新意识加强、不断追求自我突破，是工程训练创新发展的根本原因。根据美国心理学家麦克利兰的成就需要理论，人的需求是不断发展的，人的生理需求得到满足之后，会追求成就需求，希望将事情做得更完美，以获取更大的成功，高成就需要者具有强烈的内驱力。美国心理学家马斯诺在需要层次理论中指出，人在满足了基本需求后，会追求“发展需求”，其中包括自我实现的需要，会对富有挑战性的工作产生极大的热情。大学生是国家未来建设的生力军，思维正值活跃期，对自身价值的实现抱有极大的热情。这种对自我价值的正确追求，是其不断创新的原动力。工程训练适应了学生对自我价值的追求，学生可以与仪器设备零距离接触，将知识整合运用，充分发挥潜能，开发出新的产品。在这一过程中，学生作为主体，其成就需要得到满足的同时，也推动着工程训练的创新发展。

3.4 发展助力：创新大赛以竞争促发展

创新大赛是一项短时间内充分调动学生的知识和潜能，将学生的知识储备快速转化为成果的竞技比赛。在创新设计过程中，创新团队可以使用头脑风暴法、互动群体法和脑力激荡法等，对人力资源和物力资源进行优化配置，是一种考察参与者综合素质的新方式，也以其现实性、广泛性、高效性和创新性，被高校和社会广泛接受。创新大赛的内容多种多样，如亚太大学生机器人大赛、全国航天模型锦标赛、全国大学生测量控制与仪器创新设计大赛、全国大学生机械创新设计大赛和海峡两岸工业设计科技创新大赛等。工程训练为学生创新灵感的激发创造了氛围，提供了平台，让学生能够尽快地了解创新设计的思路和作品的制作流程，将创新大赛的经验，内化为自身的创新能力。同时，创新大赛也是对工程训练效果的检验，在一定程度上反映了学生的创新能力[10]。这种活动方式，激励着工程训练走向创新发展的道路。

4 促进工程训练创新发展的着力点

创新是工程训练的灵魂，随着工程训练的改进和工程训练中心的建设，工程训练创新发展的问题作为当代工程教育的重要内容理应受到重视。立足实践，促进工程训练持续创新发展是工程教育的重要任务，可从以下3个方面着手。

4.1 以理论指导实践，理清工程训练相关概念，明确创新发展的方向

理论是实践开展的行动指南，而在理论研究中，首要任务是理清基本概念。近年来，我国工程训练呈现出了创新发展的良好态势，但是教育界对工程训练的研究还处于初级阶段。理论研究与实践发展不协调，教育界对于工程素质和工程素养、工程文明和工程文化、工程道德和工程伦理、工程质量和工程评价等工程训练的相关概念认识并不清楚。而这些基本概念，涉及了工程训练中每一项具体工作的意义与目的，指导着工程训练具体工作的开展。同时，也是各高校结合自身的优势，准确定位本校工程训练、明确本校工程训练创新发展方向的理论依据。只有通过明确基本概念，以理论指导实践，并且在实践发展中，不断完善理论，才能立足工程教育的全局，对高校工程训练进行整体的把握，推动其持续创新发展。

4.2 加强人文关怀，以先进的工程文化引领工程训练的创新发展

文化不仅指器物和制度方面，还包括观念层面。工程文化学是工程学和文化学的交叉学科。工程文化具有文化的一般性和工程的特殊性，是工程活动参与者在价值观、道德情操和情感倾向等精神层面，在知识整合、工具运用、问题识别和工程设计等技术层面表现出来的思维方式和行为方式的总和。美国学者J·波多格纳指出：“工程师在组织化社会中要发挥构建整体的基本作用。”这就要求工程活动参与者不仅要具备扎实的专业知识，更要有积极健康的文化观念，在道德和法律允许的范围内开展工程活动。在工程训练发展的过程中，部分高校开始重视工程训练软环境的建设。浙江大学工程训练中心制作了“工业发展历程和工程伦理”的展板，介绍学科发展的背景、创新案例和创新活动中应遵循的伦理道德，并设置大屏幕电视机滚动播放工业发展的最新成果，深化学生对工程知识的理解，强化学生的工程文化意识。随着工程训练的深入开展及工程训练整体水平的提高，需要进一步加强先进工程文化的渗透，使工程训练参与者能够突破单纯的技术局限，从人类发展和人民群众的利益出发，在思想上不断升华，为工程训练创新发展提供动力支持。

4.3 树立工程训练系统观，搭建基于RFID的工程训练综合教学管理平台

工程训练的开展，涉及到人员、物资和设备等多种资源，树立工程训练系统观、建设工程训练综合教学管理平台，使所有的管理工作都能够服从并服务于工程训练这一整体，是推进工程训练创新发展的有利条件。广东工业大学实验教学部工程训练中心，借助信息手段，将制造业的MES(Manufacturing Execution System)思想贯彻到工程训练体系中，搭建了基于RFID(Radio Frequency Identification)的工程训练综合教学管理平台[11]。通过中心管理子系统，工程训练教学中的管理活动被划分成不同模块，分类管理。学生可以通过教学管理模块选择学习内容，将教学资源进行整合，同时管理部门可以在网上进行设备、物资和成绩管理，提高管理工作的效率[12]。通过车间现场管理子系统，师生与仪器设备之间可以建立智能操作系统，记录教学活动的进展和仪器设备的使用情况，科学地对学生进行考核，并掌握设备的损耗情况。搭建工程训练综合教学管理平台，有利于工程训练参与者对工程训练的流程形成系统的认识，同时也方便管理者对人员、物资和设备进行实时监控，掌握工程训练的动态进展。这种融合先进的管理模式和技术手段的综合教学管理系统，有利于对工程训练的各要素进行优化配置，使工程训练中的人流、物流、资金流和信息流处于最佳的运行状态，加快信息化进展，服务于工程训练创新发展。

[1] 丹尼尔·格罗斯.国家发展：从“汗水式增长”到“创新式增长”[EB/OL].[2013-11-1].http://www.qstheory.cn/zl/bkjx/201311/t20131101_285318.htm.

[2] 浙江大学.浙江大学工程训练中心简介[EB/OL].[2013-11-22].http://www.zjuitc.com/showlist.asp?cls=10.

[3] 大连理工大学.大连理工大学工程训练中心学生实习手册[M].大连：大连理工大学出版社,2012:1-6.

[4] 周继烈,钱俊,唐洁.大工程背景下高校工程训练及工程训练中心的建设[J].实验技术与管理,2012,29(8)：119-121.

[5] 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.

[6] 周亮,曲晓海,栾军,等.利用现代教育科技创新传统常规工程技术训练教学[J].高教研究,2013(356):239.

[7] 马海燕.清华大学启动驻校创客项目[EB/OL].[2013-11-4].http://www.chinanews.com/edu/2013/11-04/5462152.shtml.

[8] 梁延德.大连理工大学工程训练中心[J].中国现代教育装备,2010(19):36.

[9] 山东大学.山东大学工程训练中心简介[EB/OL].[2013-11-22].http://www.xlzx.sdu.edu.cn/new/zxgk/zxjj/.

[10] 韩同样,张若达,邢书明,等.以大赛为导向,提升学生工程训练综合能力[J].实验技术与管理,2012,29(3)：225-228.

[11] 王美林,张湘伟,戴青云.产学研相结合 提高工程训练人才培养水平[J].广东工业大学学报,2010,10(7)：7-9.

[12] 刘献群.论“以学生为中心”[J].高等教育研究，2012(8)：1-6.