探讨实验教学示范中心建成后工程训练亟待解决的问题

马鹏举, 邱玉婷, 张兴华

(北京航空航天大学 工程训练中心, 北京 100191)

探讨实验教学示范中心建成后工程训练亟待解决的问题

马鹏举, 邱玉婷, 张兴华

(北京航空航天大学 工程训练中心, 北京 100191)

在分析实验教学示范中心建成后存在的问题的基础上,提出了高校工程训练教学改革的方向,如建设分类、层次化的实验教学体系,满足实验教学实践性和综合性的要求；建立学生工程训练的自主开放平台,满足开放性和学生个性化训练要求；注意吸引高学历的教师从事实践教学等。特别指出校企合作有助于解决工程训练的一系列问题,是一个值得尝试的改革方向。

工程训练实践教学； 课程体系； 师资队伍建设； 校企合作

1 实验教学示范中心建成后亟待解决的问题

1.1 硬件水平显著提高,内涵建设相对滞后

从1998年至今,高校的工程训练教学有3个重要的建设期:(1)1998年开始进行联合国贷款项目建设；(2)2006年开始进行本科生教学水平评估；(3)2007年开始的省市级、国家级实验教学示范中心建设。在这3个阶段的建设中,工程训练的教学定位、教学理念、教学体系和教学内容得到梳理,教学内涵建设得到发展,而最突出的变化是工程训练的硬件条件普遍得到改善。高校投入数亿元资金购置数控加工设备、机器人、先进测量设备、增材制造设备等并形成规模[1-6]。

实验教学示范中心的硬件建设相对容易,并具有显示度；而内涵建设见效慢,是一个长期的积累过程,不可能一蹴而就。因为工程训练课程体系和内容的建设既要体现其实践教育的特征(如工程训练的综合性、开放性和个性化,而不仅仅是单一的技能训练),又要体现其“量大面广,人人动手”的基本要求,往往需要教学团队、仪器、设备、场地、运行经费等多种资源协同配合,而不是工程训练中心一个部门所能完成的。

1.2 实践教学教师队伍建设有待加强

目前的工程训练教师队伍主要由两类人员构成:(1)技能型实践教师,主要是技术工人和少量工程师或高级工程师,他们具有娴熟的操作技能,对实践教学有突出的贡献,但是一般年龄偏大,面临退休；(2)合同制教学人员,他们是在实践教学教师不足的情况之下,高校的工程训练中心以合同制的方式招收的专科生和本科生,在人数上已经达到相当规模。合同制指导教师理论基础好、年轻而富有朝气,但缺乏实践经验、也缺少严格的技能培训,而主要的问题在于他们不能纳入学校正式编制、待遇又不高,存在不稳定性,可能使正常的工程训练教学受到影响。

另外，年龄逐渐老化的以工人为主体的技能型指导教师常年满负荷工作,逐渐脱离了生产一线,技术水平难以进一步提高,对于先进制造技术更是不适应；而年轻教师缺乏工程实际经验,也难以独立进行实践教学改革。因此,在实验教学示范中心建成后,工程训练教师队伍建设仍然有待加强。

1.3 先进设备应用率偏低,未充分发挥作用

经过本科生教学水平评估、实验教学示范中心建设、“985工程”建设以及各种专项资金支持,高校工程训练的硬件条件得到了一定程度的改善,特别是增加了数控机床、增材制造设备(3D打印)、三坐标测量、反求设备等先进设备[1],在一些高校工程训练中心也不乏各种4轴、甚至5轴数控加工中心等,且具有一定规模,资金占用量数以亿计。

但是,在一些高校中,硬件资源还没有充分发挥作用,大量先进制造设备利用率低。有的学校虽然将数控加工实习纳入工程训练的课程体系,但只涉及基本的数控加工技术。数控加工技术是机、电、控、信息技术等多种技术的高度综合,数控加工工艺设计与传统制造工艺有紧密的联系,但又有很大的区别,其工序高度集中,夹具系统、刀具系统、自动测量系统、数控系统具有高效和高可靠性,实现了传统制造设备所不能实现的功能,是学生必须掌握的内容,是现代工程训练教学改革的一个重要方向之一。

先进设备利用率偏低的主要原因是缺乏高水平的教师,设备更新后的课程设计跟不上,工程训练的课程内容、课程体系滞后。此外,一线指导教师对数控加工技术的系统学习不够、所掌握的数控加工技术不全面也是重要原因。数控设备、3D打印设备运行成本高也是先进的数控设备使用率偏低的一个原因。数控机床等先进设备的维修、保养、运行成本都远远高于普通加工设备。

1.4 不能满足综合性、开放性、个性化工程训练需求

在实验教学示范中心建设中,有些工程训练的体系和内容的设计在满足综合性、实践性、开放性、个性化的要求上尚有很多不足之处,这也是目前工程训练不能令人满意的重要原因,工程训练还停留在技能训练的初级层面,不能满足学生工程能力、创新意识培养的需求。虽然学校已经意识到这些问题,也在不断努力改变这种状况,但从体系内容的设计、训练的方式方法上仍然缺少必要的措施。

2 工程训练课程体系的个性化和开放性体现

2.1 要体现工程训练综合性的教育特征

传统的金工实习和电子实习强调对学生进行技能训练,而工程训练应该根据现代工程技术的发展而增加和优化训练内容,例如自动控制技术。北京航空航天大学经过多年的努力和坚持,结合工程训练的课程设计要求,自主研发教学设备,逐渐形成了覆盖机、电、控技术的综合课程体系,在综合性工程训练中心的建设上进行了改革并得到教育界同行的认可。

同时,硬件水平的提高为继续深化教学改革夯实了基础,大量数控机床等先进制造设备和仪器的使用,为课程体系的重构提供了巨大空间。数控加工技术、精密测量技术等是现代工业中不可缺少的关键技术,是现代工业发展的必然结果,具有不可取代性,因此开发和设计以数控加工设备等为基础的工程训练课程应该是综合性工程训练中心教学改革的重点。高校的工程训练中心应该根据学校的学科特点和培养目标,建设新的工程训练课程体系和内容[7]。

2.2 教学体系要体现工程训练实践性的特点

有不少学校正在建设分阶段、层次化的实验教学体系[2],例如北京航空航天大学在课程体系的建设上实现了分类、分层次的教学:

(1) 大一年级的工程认识教育,面向全校大多数学生；

(2) 大二年级的技术训练,其中制造技术训练是在原来金工实习的的基础上,通过优化内容、保留基础,增加特种加工、数控加工、增材制造、测量技术等；电子技术训练不但包括电子工艺实习,而且通过一个典型的实习产品,将训练过程作为一个工程项目,训练学生的工程能力；

(3) 控制技术训练是大三年级的综合创新训练(大规模的、项目驱动的、包含机-电-控内容的个性化综合训练)。

通过以上分类、分层次的训练,最后与大四阶段的毕业设计接驳,实现学生在校4年实践教学不断线,充分体现工程训练实践教学的实践性特征。

2.3 体现工程训练的开放性和个性化特征

无论是选修课还是必修课,工程训练课程建设的基本要求都是面向多数学生,而目前在满足学生的个性化需求上有一定难度,开放性的特征体现也不明显。为了突出工程训练的开放性和个性化要求,需要另一层次或类型的教学组织模式,使工程训练对学生完全开放。学生可以在这个平台上自主发挥,实现个性化的学习,这就需要为学生建立开放性的自主环境或平台,在这个平台上应提供必要的资源。这些资源主要包括:

(1) 仪器设备:设计、加工和检测仪器设备；

(2) 材料库房:常用材料,标准件等；

(3) 刀具及简单工装库房:机械加工常用刀具如车削刀具、钻削刀具、铣削刀具,装夹虎钳、平口钳、卡盘；百分表、千分表等；

(4) 电子元器件库房:常用电子元器件、各种单片机、PLC控制芯片、脉冲及伺服电机；

(5) 机房:计算机、设计软件、上网环境等；

(6) 指导教师团队:负责解答学生设计和制作过程的疑难问题、平台管理、课程安排及资源配置等；

(7) 管理模式:学生自主管理,教师监督。

完全满足个性化和开放性的工程训练是一个大的课题,也是一个大的难题。受师资队伍、仪器设备、课程安排、运行经费等条件的约束,要满足工程训练量大、面广的需求,满足大多数学生的要求比较困难。北航工程训练中心面向机类和近机类专业学生所开设的必修课“综合创新训练”,就是按上述原则设计和运行的,已开设多年,取得了很好的效果,受到学生的欢迎。

3 师资队伍建设

工程训练师资队伍建设是重要的问题,如果师资队伍建设受到制约,工程训练的所有方面几乎都会处于维持或停顿状态。

近几年出现的可喜现象是:具有多学科背景并具有博士或硕士学位的青年教师主动加入实验教学队伍,对促进工程训练等实践教学的发展具有积极作用,他们是工程训练中心的宝贵财富。这些青年教师分布在工程训练的各个部门和岗位,是工程训练原则、理念的落实和执行者。他们制订学生实习方案,负责实习过程的协调和资源配置,进行实习效果的监督、检查,并根据实习效果对实习过程作出必要的调整。高校工程训练教师队伍的建设需要加强,合同制教学人员也将逐渐成为一线教学指导人员的主体。

随着越来越多的具有博士、硕士学位的教师加入工程训练教学和教学一线指导教师的本科化,特别需要为他们提供职业发展的通道,解决职称晋升等问题。他们本身已经具备很好的客观条件,而需要的是后续的发展条件,例如在科研、培养研究生等方面。对于一线指导教师要注重薪酬的合理提高,并充分利用高校优越的学习条件,创造可以施展他们才华的环境。

4 将校企合作作为工程训练教学改革的方向

校企合作的模式多种多样,根本是双方找到利益的共同点,解决各自关心的问题,经过磨合,使双方利益最大化。企业派出工程技术人员和技术工人,带着产品、工装、刀具等走进学校,利用中心的设备,与学校教师和实习学生合作完成现场生产与教学,使工程训练更具有开放性、综合性和个性化的特点。这是解决工程训练所面临问题的一种有效的手段和方法[8-12]。

(1) 分阶段、分层次的工程训练课程设计,为工程认识课程提供了丰富的教学内容。教师不用再对着静止的机床设备给学生讲解机床的功能,尤其对于加工中心类复杂的机床,课程组织有序,学生兴趣盎然。实际加工环境的建立也为相关课程提供了具体、不重复的课程内容,例如三坐标精密测量。

(2) 通过校企合作,参与实习的指导教师，特别是年轻教师,与企业工程技术人员共同解决生产中的实际问题,使技术和技能水平得以提高,满足教学与科研要求。通过校企合作，造就了一批高水平的数控机床等高精设备的现场指导教师。

(3) 在企业的产品进入学校的同时,有丰富实践经验的工程技术人员也随之进入工程训练中心。他们既是生产者,也是工程训练现场的指导教师,更能有效地解决工程训练指导教师不足的问题,是对实践教师队伍建设的一种具有创造性的发展。

(4) 在近几年工程训练中心的建设中,大量资金主要投放在先进制造设备上,但普遍的问题是大量的数控设备利用率较低,有些或长期闲置不用。在众多原因中,一个突出的问题是实习的成本问题。随着校企合作的展开,一些费用改由企业负担,因而学校的负担大大减轻,化解了实习成本高、难以为继的困境,特别是先进加工设备资源得到充分利用,在工程训练中发挥了很好的作用。

5 结束语

在工程训练的所有问题中,最紧迫、也是最关键的问题是师资队伍建设问题。在师资队伍建设中，要解决好工程训练教师的薪酬待遇和职称评定问题。解决好这两方面问题,才能吸引更多的高学历、高技术人才主动加入工程训练教师队伍,从整体上提高师资队伍的素质,促进工程训练各项工作的开展。

在工程训练课程体系的建设上,分阶段、分层次的课程体系设计教学效果明显,且符合实践教学的规律,突出了实践教学的教育特性。在教学内容上,要根据学校的学科特点,尽可能多地涉及多项工程技术领域,体现实践教学综合性的特征。在教学时间上,实现实践教学在本科教学阶段的不断线,体现实践教学的实践性特征。通过自主训练开放平台建设,满足开放性和学生个性化实习的要求。

开展多种方式的校企合作,是工程训练教学改革的一个重要方向。它可以解决多个工程训练面临的问题,如提高师资队伍的技术水平、通过社会资源延伸实践教学、发挥先进制造设备的作用等。

References)

[1] 杨海成.关于我国3D打印制造技术发展战略的思考[R].南京:全国3D打印创业创新联盟成立大会主题报告,2014.

[2] 马鹏举.《先进制造技术训练》教学改革与实践立项申请书[R].北京:北京航空航天大学,2013.

[3] 吴启迪.中国工程教育的问题挑战与工程教育研究:在清华大学工程教育研究中心成立大会上的讲话[J].清华大学教育研究,2009,30(2):4-8.

[4] 潘云鹤.论研究型大学工科学生的能力培养[J].高等工程教育研究,2005(4):1-4.

[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] 孙康宁,傅水根,梁延德,等.浅谈工程实践教育中的问题、对策及通识性教育属性[J].中国大学教学, 2011(9):17-20.

[7] 孙爱晶,范九伦,赵小强.卓越背景下实践教学方法改革与工程实践能力培养[J].中国大学教学,2013(6):79-80.

[8] 王青林.关于创新应用型本科人才培养模式的若干思考[J].中国大学教学,2013(6):20-23.

[9] 赵婷婷,雷庆.课程综合化:中国高等工程教育改革亟待解决的问题[J].高等工程教育研究,2005(2):32-36.

[10] 李曼丽.改革开放三十年来工程教育比较研究回顾与思考[J].清华大学教育研究,2008(3):59-66.

[11] 崔军,汪霞.反思目标 回归本质:本科工程教育问题分析与改革对策[J].江苏高教,2009(4):91-93.

[12] 孙立民.关于大工程观下高等工程教育改革思路的思考[J].教育教学论坛，2010(33):18-19.

Exploration on problems of demanding prompt solution in engineering training after completion of experimental teaching demonstration center

Ma Pengju, Qiu Yuting, Zhang Xinghua

(Engineering Training Center, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China)

Based on the analysis of the problems after completion of the teaching experimental demonstration center, this paper points out the direction of the teaching reform in engineering training, as a result, the teaching system of the different levels and category should meet the requirements of practicalness and comprehensiveness; the contraction of the open and autonomic platform in engineering training fulfills the requirements of openness and personalization in students’ training. At the same time, this paper suggests that it is needed to pay attention to absorbing highly educated teachers into practical teaching, and that the cooperation between schools and enterprises, which is worth a try, is helpful in solving a series of problems in engineering training.

practical teaching of engineering training; curriculum system; construction of teaching team; cooperation between schools and enterprises

2015- 04- 15 修改日期：2015- 06- 25

北京航空航天大学重大教改项目“分类分层次基础工程训练课程建设(2014)”资助

马鹏举(1961—),男,河北赞皇,博士,副教授,北航工程训练中心常务副主任,主要研究方向为先进制造技术及装备、工程实践教学.

E-mail：mapj@buaa.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)12- 0155- 03