蔡亚庆，田 双，梁 毅
(贵州民族大学工程技术人才实践训练中心，贵州 贵阳 550025)
随着人工智能、物联网、云计算、大数据等新技术与制造技术相互融合的不断加速，社会生产和消费从工业化向智能化、网络化、数字化转变，制造业的智能化转型将优化生产方式、改进产品结构、提高产品质量，推动“中国制造”向“中国智造”转变[1]。高等院校工程训练中心作为实践教学的主要载体，其目的是培养学生的工程意识、实践能力、创新能力和工程管理能力。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出了“卓越工程师人才培养计划”，在社会生产力逐渐向着智能制造方向发展的当下，高校应抓住机遇，深化高等工程教育改革，为国家培养一批优秀的后备工程师。
1.1 国外高等教育工程训练发展简述
在美国，从1947年《Lewis报告》弘扬工科实学精神、1952年Grinter报告创立工科课程体系、1961年美国工程教育协会的《目标报告》，到1986年美国国家科学理事会的《尼尔报告》无不体现了工程教育理念与策略的变化[2]。21世纪初，“戈登奖”的设立，促进了美国高等工程教育的改革和创新。美国高等工程实践教育改革途径包括课程设计、教学方法、工程教育理念、技术辅助式学习等，旨在培养和提升学生的工程技术综合能力，使其能在今后的实践工程项目中胜任工程领导者的角色。
德国的高等教育历来在全球享有盛名。德国工程教育起源于多科性技术学校(工业大学前生)和机械制造学校(高等专科学校的基础)两种学校。自1870年德国将工程教育纳入高等教育领域后，就非常注重培养学生的实践应用能力。“理论”与“实践”是德国工程教育发展的一个永恒主题，通过不断探索与改革促进了“基础学习”+“主科学习”这种平衡理论与实践的课程结构的产生[3]。其中，基础学习环节一般需要2.5～3年来了解基础科学知识，即完成理论学习。通过基础学习考试后进入听课、实验室工作、课程设计和毕业设计的主科学习。主科学习环节主要是实践学习，是深入企业解决实际问题的学习过程，直到最后通过主科学习考试后方可拿到工程师文凭。所以，在德国的本科教育学习时间一般要经过5.5～7年，从而保证了毕业生的培养质量。现阶段，德国高等工程教育主要形式有校企混编、校企共建实验室、研究所等，促进了“学习型工厂”的发展[4]。
19世纪20年代后，英国“重质轻量”的精英教育模式虽然培养了很多科学家，但在经济和市场竞争力方面逐渐落后于美国、日本和德国，其原因在于英国缺乏“具有开发能力”的工程师[5]。因此，英国的工科性大学重新定位，开始以培养具有开发能力的工程师为己任的教学改革，以在高校内建立工业训练中心为主要方式，有目的性地培养优秀的工程师。近年来，英国的工程教育不断把创新整合到工程教育中，让学生更加多元化，扩大产教融合力度，跨学科发展等。
日本是一个典型的科技型国家，其制造水平世界一流。早在20世纪末期，“科学技术创造立国”就成了日本的人才培养思想。其高等工程教育的培养方式与德国类似，注重实践训练。但日本也借鉴了美国的培养模式，重视基础性理论教学的同时也注重专业领域完整知识的授课。在日本的工科院校设有“机械工作”教学环节，培养学生的工业思想、意识、技能和工程素养。
1.2 我国高等教育工程训练的发展概况
1998年以来，在教育部实施的《面向21 世纪的教学改革项目》和《世界银行贷款——中国高等教育发展项目》驱使下，各高校纷纷开始扩建原有的金工实习基地为工程训练中心[6]。教学体系从之前的金工、电子电工实习逐步向集现代工程基础训练、先进制造技术训练、创新实践训练和智能控制训练于一体的现代工程训练转变。
2006年以来，随着教育部“高等学校本科教学与质量工程”项目的启动，各高校工程训练中心开始全面建设和发展。2014年，教育部改革方向明确规定“全国普通本科高等院校1 200所学校中，将有600多所逐步向应用技术型大学转变”。“一校一工训中心”的基本布局已形成，目前我国已有40个工程训练类国家级实验教学示范中心。
2.1 工程训练中心的功能
工程训练中心是我国高等教育改革发展的新生产物，作为工程教育的实践教学基地，配备着种类齐全、技术先进的设备，是一个具有实际生产工程环境的“迷你企业”，是培养学生实践操作能力、理论联系实践能力和基本职业道德的实践教学场所，是孵化高素质创新型人才的教学基地[7]。工程训练具有通识教育的属性，是本科各专业学生了解制造工业、体验工业文化和培养实践技能及孕育创新底蕴的主要方式。其主要职能是承担全校的工程训练课程，协助指导学生创新设计的加工实现，吸引跨专业间学生的思维碰撞，完成各种竞赛的产品加工作坊。
2.2 工程训练中心的定位
各高校根据自身的发展定位和资源状况等来确定“工程训练中心”的发展取向和建设类型。工程训练中心是在“回归工程”大背景下发展起来的，其初心是为国家培养具有工程意识、工程能力、工程管理和工程素养的综合性人才。实践教学是培养工程应用型创新人才的重要环节，也是工程训练中心的立身之本。依据各学校的实际，工程训练中心的定位可从功能、层次和服务对象三个方面分类，如图1所示[8]。
图1 工程训练中心的定位分类
从功能角度而言，工程训练中心以保证本科学生的实践教学为核心，以拓展科研、生产为补充。
从层次角度而言，工程训练中心以本科生实践教学为中心，扮演工程通识教育认知和工程综合能力塑造的角色。以企业需求为导向，解决工程知识的成果转换和工程技术难题开发为目标，试点提升培养工程硕士和工程博士的人才层次。辐射全校基础研究、应用研究和开发研究，协同区域企业，联合共培、共建实验室，实现产学研的深度融合。
从服务对象角度而言，以教学型功能为定位的工程训练中心，服务于本校学生工程训练和科研需求；
生产型功能定位的工程训练中心，满足自身教学、科研需求前提下，向社会开放。
中国高等教育发展进入新阶段，随着国家对新型人才的迫切需求促使高等教育人才培养的供给侧改革。在积极探索新形势下的工程训练培养体制及模式中，主要解决以下问题[7-10]。
3.1 营造工程意识的氛围不强
工程训练的初心是培养具有工程意识、工程能力、工程管理和工程素养的综合性人才。工程训练作为本科实践教学主要环节，教学课时比例的不断缩减，导致实践教学无法深入展开，很难培养出优秀的具有工程综合能力的人才。具有工程意识氛围宣传的竞赛、活动策划以及“工匠精神”的缺失，无法塑造一个“工程师摇篮”的文化底蕴。
3.2 工程训练教学内容更新滞后
工程训练发源于金工实习，传统金工实习的项目包括“车、钳、钻、刨、铣、磨、铸”等，在引入新技术的过程中，部分高校发展缓慢，尤其是教育发展相对落后的地方院校硬件设施严重脱节。具有先进制造技术代表性的实训项目较少，实训课程设置相对传统。2020年，中共中央、国务院发布的《关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》指出，要在西部地区布局建设一批应用型本科高校，支持“双一流”高校对西部地区高校开展对口支援。这让西部教育事业的快速转型升级看到了曙光。
3.3 工程训练师资力量呈现断层趋势
传统的金工实训教师大部分来自企业，其丰富的实践经验为传统的实训课程教学打下了坚实的基础。随着一系列重视实践教学政策的推出，高学历青年人才陆续加入工程训练教学队伍，成为实践教学持续发展的中坚力量。老教师实践能力强，科研能力以及现代化教学方式弱；
青年教师科研能力和学术水平高，但缺乏工程实践能力和实践教学经验。实践教学教师不仅要具备较高的教学水平和科研能力，还要具备丰富的实践操作能力，即具有“双师”背景，这也是当前实践教学师资队伍急需强化提升的方面。
3.4 校企合作培养方式缺乏
工程训练中心硬件发展方向是打造一个具有实际生产工程环境的“迷你企业”。但现有的工程训练中心还不能完全成为工厂企业的缩影，先进技术设备引入缓慢，优化设计、工艺管理和企业管理等理念弱化，无法使学生切实体会现实企业环境。营造真实工程环境的最佳方法就是探索校企合作机制，建立校企合作平台，校企共建实验室。
4.1 “学习型工厂”建设
“学习型工厂”是真实模拟企业的生产经营环境，生产真实产品，具有真正的客户的新型工程训练模式，是德国高等工程教育中的一种主要方式[3]。该模式可以解决我国工程训练平台与生产企业在研发设计、生产技术和管理技术上的差距问题，逐渐地在我国高等工程教育界转化应用，比如天津职业师范大学、东莞技师学院等。
4.2 “云工训”平台建设
“云工训”平台是在互联网技术和智能制造等先进制造技术为主导生产力拉动下逐渐形成的一种工程训练发展模式。它是集先进制造技术和先进管理技术于一体的“虚实结合”的工程训练平台，是加速传统工程训练教学向现代化工程训练教学转变的主要手段，是全国工程训练国家精品课程、微课、慕课等实现共享的途径之一，是高等学校培养符合新形势下工程技术人才的必然选择。
4.3 工程训练教学方式的改革途径
目前，高等工程教育的主要模式有CDIO和OBE两种。CDIO工程教育模式其核心是让学生融入到产品的全生命周期中进行学习。OBE是在“以生为本”基础上，通过评估学生最终所获得的能力和技能的工程教育模式。在“新工科”背景下，现代工程训练课程体系的构建应当以学生为中心，基本技能为基础，创新能力培养为导向，全面提升学生的工程素养和创新实践能力。工程训练教学方式应结合学校定位和自身资源进行改革，充分利用现代化教学手段提高实践教学质量。如“以赛促教，赛课互补”，“项目教学法”“企业教学方式”[7]等都是对工程训练教学方式的探索创新。
4.4 工程训练师资队伍建设途径
工程训练教师不仅需要拥有深厚的理论知识和科研能力，还需要掌握相应的工程技能和管理能力，即 “双师型”要求。根据目前工程训练教师断层问题，可通过以下几种方式来解决：
(1)组织教师参加实践技能培训，并达到一定的技能等级。
(2)定期开展教研学习，交流经验，探讨实践训练过程中遇到的问题。
(3)定期组织教师到企业学习交流，邀请企业工程师到校做讲座，丰富教师的实践教学经验。
(4)组织教师到一流的大学与科研院所访学、研修。
(5)以企业关键技术难题项目为导向，协同区域高校、企业组建联盟，提升教师解决实际工程问题的能力。
(6)激励教师参与指导学生的竞赛项目。
4.5 校企合作协同育人机制
校企合作协同育人是近年来高等工程教育界研究出的一种解决学校到企业最后“一学里”的实践教育机制。按照“资源整合、文化融合、产学结合”的模式，学校和企业共建生产性实训基地，探索以促进就业为导向的人才培养模式改革创新，实现学校发展和企业壮大的“双赢”局面。在校企合作基础上，可通过“顶岗实习”“生产实习”“工业实践”“企业奖学金”等形式，学校实现了高素质人才培养目标，企业也获得了满意的优秀工程技术人才，实现了高校、企业和区域的融合发展。
4.6 营造工程文化氛围途径
工程文化是一种宣传工程意识、工程能力和工程管理的思想理念。在“双一流”建设和“工程教育专业认证”的新形势下，作为支撑各专业的工程训练环节也越来越受到重视，同时也对工程训练中心的发展提出了更高的要求。古人有云：“学不至于乐，不可谓之学”，工程训练中心不仅只满足基本教学要求，还需要逐渐打造成学生乐意驻足的公共开放空间。营造学校工程文化氛围的途径有[11]：
(1)在工程训练中心建设完整的工程文化宣传制度，制作宣传片，在校内公共媒体播放宣传。
(2)成立基于工程训练中心的社团组织，比如“3D创意社团”“机器人社团”“无人机社团”等，定期开展技能竞赛。
(3)设置创客空间，配备完善加工设备，建立对外开放制度。
(4)建立基于工程训练中心的项目申报体制，提升学生参与工程训练的积极性。
(5)引入先进科技，融入文化艺术，如VR/AR技术、精密加工、铁艺、木艺、陶艺等，构建工业体验中心。
通过营造校园工程文化氛围，多渠道培养学生的工程意识和工程认知，进一步增强工程训练中心和学校的整体辐射效应和影响面。
在当前人工智能、物联网、大数据、云计算等新科技与产业深度融合发展的时代背景下，高校工程训练中心作为培养学生工程实践综合能力的主要载体，为高质量地培养出符合新时代需求的工程技术人才，工程训练中心面临着前所未有的机遇和挑战。
工程训练在从传统金工、电子电工实习向现代工程训练转变过程中，还存在很多问题亟需解决。在“工程教育专业认证”“新工科”建设等新形势下，我们应当不断探索未来的前进方向，探索符合“国情”“校情”的工程训练实践教育体系，充分发挥工程训练中心的载体作用，培养出一批批优秀的具有高素养的应用型人才。
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