“创新融合、开放共享”工程训练平台内涵建设研究

俞建峰 沈 坚 彭 威 钱陈豪 张朝阳

(江南大学 a.机械工程学院;b.江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122)

为应对新一轮科技革命和产业变革，国家提出了“中国制造2025”等一系列国家战略，面对新时代对人才的要求，创新型人才的培养已经成为关注的重点，同时创新思维依赖于工程实践的锻炼，因此必须培养学生的工程实践能力[1]。如今各大高校都建立了工程训练中心，工程训练中心已成为工科类高校中教学规模最大，受教学生最多的实践教学基地[2]。

工程训练是高等院校工程人才培养过程中的重要组成部分，是学生学习工艺知识，提高综合素质，增强工程实践能力，培养创新意识和创新能力的实践性基础课程[3]，所以以“创新融合、开放共享”为核心思想的工程训练平台内涵建设研究，能够对现有工程训练教学体系进行改革，实现从传统的金工实习训练到满足新时代要求的现代化工程训练平台的转变，从而能够更好地培养学生的创新能力和实践能力。

1 发展现状及趋势

1998年年底，清华大学、哈尔滨工业大学、大连理工大学、天津大学等11所高校利用教育部组织的世界银行贷款，率先在国内建立首批工程训练中心[4]。到目前为止，我国大多数高校拥有了比较完善的工程训练体系。

江南大学工程训练中心是面向全校本科生和研究生开展实践和创新训练的教学基地。该中心以“新工科”教育理念为指导，紧紧围绕研究型大学培养高素质创新型专门人才的办学目标，坚持以学生为主体，坚持传授知识、培养能力、提高素质，着力培养学生工程实践能力、综合分析与设计能力、科研能力与创新精神。

工程训练中心加强先进教学条件的建设，实训内容涵盖传统加工——车、铣、磨、钳、铸、焊；特种加工——激光雕刻、电火花切割；先进制造——三维扫描、3D打印等教学环节。现有教学仪器设备557台(套)，总价值近3 000万元。每年接纳全校19个专业2 500多名学生实训，完成实训教学任务近20万人时数。

江南大学工程训练中心经过2年多的建设，在硬件水平上已经达到国内一流水平。但是相对于硬件条件的建设，工程训练中心在内涵建设上仍存在一些亟待解决的问题，比如软件建设滞后于硬件建设，缺乏企业管理层面的系统工程训练，面向全校工科类专业的集成化实践平台不够完善等。对于这些不足，江南大学积极对工程实训平台的教学内容与教学方法进行改革，使其能更好地满足培养创新型人才的需求。

2 工程实训平台建设

2.1 建设理念与目标

工程训练教学承担着培养学生工程素质、实践能力和创新潜质的教育责任[5]。面对21世纪的人才培养需求，江南大学以“创新融合、开放共享”作为工程训练平台建设的核心思想，将培养学生的创新精神与综合素质融入整个培养过程中，同时整合多方资源，建成一个面向全校师生的开放式平台。平台涵盖现代工业技术，能够适应时代技术发展，培养出具有独立工程能力的创新型工程人才。

2.2 建设内容

2.2.1以工程创新为主线的实践教学体系和教学内容 江南大学工程训练中心以培养学生扎实的专业基础知识、强化工程实践与创新能力为目标，重点围绕机械设计、智能制造、机电检测与控制及系统集成等工程技术主线，架构了机械工程实践教育的教学体系。努力构建厚基础、重实践、强能力、显个性、鼓励创新的开放式工程实践教学新体系，以及多学科基础知识交叉渗透的实验教学内容，以此来培养学生的创新意识。

如图1所示，通过认知、实践、应用、创新四个方面循序渐进，环环相扣，着力提升学生工程实践与创新能力。积极鼓励学生参与到各类学科竞赛之中，如工程图学竞赛、数学建模竞赛、全国大学生机械创新设计大赛等。与此同时，创立各类大学生创新创业项目，学生通过参与到此类项目，对实际生产项目有更深的理解。此外，通过基础实验、专业实验、生产实习、工程实践、创新实践、毕业设计等6个实践环节，将文化基础知识、专业基础知识和专业知识有机串接，完善“认知-实践-应用-创新”实践教学体系。同时该中心为各类创新项目提供场地，设立了先进制造实践基地、机电控制实践基地、增减材制造及其他多个实践教学基地，在这些教学基地中，学生能够实地操作，锻炼实际动手能力，并且了解最新的工程技术，提高创新意识与综合实践能力。

2.2.2面向新工科的工程训练课程和网络资源库建设 教育部从2017年2月开始积极推进新工科建设，全力探索领跑全球工程教育的中国模式。因此各高校要对现有的课程体系进行改革，构建面向工科专业的工程训练系列课程，对于非工科专业，设立以工程素质训练为主的系列课程。对于不同需求的学生设立与之相对应的课程，按照新工科的要求，打破学科之间的壁垒，进行学科融合教学。在课程设计上，高校要设立融合多方面知识的综合课程，让学生的知识面更加广泛，以此提高学生的综合能力。同时，加强网络资源库的建设，让学生能够更加充分地了解如今工程领域的研究进展，不断更新现有的工程训练课程资源库，根据如今最新的工程技术，如3D打印技术，各类先进制造技术等，设立包括图片、动画、视频在内的一系列网络教学资源，让学生能够更好地了解产品从设计到加工制造到最终装配的流程，同时根据新设备、新工艺的特点编写满足现有要求的综合实训指导手册等教辅材料。

图1 以工程创新为主线的教学体系与教学内容

2.2.3虚拟仿真工程训练实践平台建设 为解决如今工程训练中心软件建设滞后于硬件建设的问题，积极推进基于虚拟仿真的工程训练实践平台建设。近年来，虚拟化仿真技术发展迅速，各类虚拟软件不仅能够模拟真实的物理设备，还能够像真实设备一样对其进行操作[6]。目前工程训练中心拥有比较先进的工艺装备与数字化控制平台。在当前工程实训数字化车间的基础上，拟采用系统工程、虚拟仿真等先进技术，建立面向工程实训中心的虚拟制造平台，教授学生CAD/CAE/CAM技术方面的知识，学生可以通过使用ADMAS，ANSYS等软件来进行模拟分析，使用各类数控模拟软件进行加工工艺仿真研究，这样既可以让学生对加工过程有更深的了解，扩展学生分析问题、解决问题的广度和深度，同时也为实践教学打下一个良好的基础，能够提高学生发现问题、解决问题的能力。

2.2.4建设多层次、多方面的工程实训体系 进行多层次的工程实训教学，对于不同的教学需求，提供不同的教学方式，强调授课规范性。工程训练平台面向全校开展实训教学和创新研究。实训体系分三个层次，如图2所示。第一个层次：按照全校机械类和非机械类工程实训要求，划分不同的教学层次，对于机械类学生进行工程实训A教学，对于非机类学生进行工程实训B教学，同时进行认识实习和生产实习教学。第二个层次：满足机械类学生先进制造实践能力提升的需求，在智能工厂内教授产品设计、制造以及装备等方面的专业知识，提高学生的综合能力和工程能力。第三个层次：开展面向全校学生的科技创新实践活动，如科技竞赛、产品试制活动等，提高学生动手能力和创新创业精神。开展不同层次的工程实训，有利于教学资源利用最大化，更好地满足全校师生的需求。

图2 多层次的工程实训体系

2.2.5构建面向全校的工科集成化实践平台 工程训练平台建设的理念是“创新融合、开放共享”，最终目标是通过对全校7个工程类学院(机械类和近机类)的工程实训内容进行信息化集成，建设一个开放的具有层次化、网络化特点的现代工程训练信息平台。对此，学校设计一个拥有较为完善的实训教学管理系统的实训中心网站，让公众能够更好地了解训练中心的情况。整合学校与各个学院的教学资源，然后进行开放共享，通过使用网络信息查询与网络预约的管理系统，使全校师生能够更好地使用教学资源。此外，此平台还设有在线学习、交流互动、在线考核等功能，满足学生的各类需求。运用此平台，可以激发学生的学习兴趣，提高学生创新意识与实际动手能力。

2.3 取得的效果

自工程训练平台建成以来，为学校的创新型人才培养做出了巨大的贡献，取得了许多创新成果，学生的工程实践能力和创新能力也有了很大的提高。工程训练中心面向相关专业学科，开放实训资源，为全校学生的科技竞赛和大学生创新训练提供资源支持。

3 结语

随着科技的不断发展，工程技术人才的培养质量直接影响科学技术的发展，决定国家的工业竞争力[7]。为此，学校对“创新融合、开放共享”工程实训平台的建设进行探索研究，通过以工程创新为主线的实践教学体系建设，面向新工科的工程训练课程资源库，基于虚拟仿真的工程训练实践平台，建设多层次、多方面的工程实训体系，最终建成面向全校的工科集成化实践平台，此平台能够很好地满足人才培养的要求。江南大学工程实训中心将在学校的大力支持下，继续深化改革，努力建成体系完善、运行高效的工程实训中心，以培养具有较强工程实践能力的创新型人才为目标，输送出符合新时代要求的高素质人才。