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关键词:金属材料工程专业;卓越工程师;教学体系;工程实践;国际化
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)16-0029-03
“卓越工程师教育培养计划”是《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》提出的高等教育重大改革计划,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1,2]。培养卓越工程师后备人才,要面向工业界、面向世界、面向未来。立足于“卓越工程师项目”的主旨与重点,上海大学金属材料工程专业以提升学生的社会责任感、创新能力和工程实践为核心,强化工程能力和创新能力,在建立符合工程教育规律的教学体系的基础上,加强学生的企业工程实践环节,注重国际化的培养,鼓励学生积极参加材料热处理工程师的培训和全国大赛。通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。
一、建立符合工程教育规律的教学体系
上海大学金属材料工程专业是第一批“卓越工程师教育培养计划”批准的本科专业。围绕工程教育的核心问题,在听取企业专家意见的基础上,上海大学金属材料工程专业通过转变教育理念,构建了符合工程教育规律的、多层次、立体化的专业课程体系。通过对原有的教学计划进行修订,优化了课程设置,并对教学内容、教学方法、教学手段、教学考核与评价标准进行了相应的改革。新修订的教学计划具有以下特点:(1)夯实学科基础,强化工程文化。(2)增加实践性和研讨性课程比例,扩大开放性实验、实训,强化实践教学,突出以工程项目为载体的任务拉动式的研讨性和实践性环节设置。(3)引入“校企、科研院所联合培养”的机制,与企业共建课程,邀请企业专家对本科生进行职业生涯培训,聘请企业专家走进课堂主讲专业前沿讲座,充实授课内容。(4)增加企业学习环节,以工程项目为载体,聘请企业专家指导学生的工程训练,指导毕业设计,参与学生的培养。鼓励学生参与企业的课题研究,使学生在工程环境中接受熏陶,激发学习兴趣,实现知识到能力的转化,增强工程意识,提升工程和能力。除了对教学计划的修订之外,还相应地改变了传统的教学方式,更新了授课内容,改革了教学手段、教学考核与评价标准,以适合金属材料专业卓越工程师培养的要求。如:以项目为载体的任务拉动式教学模式贯穿于课程教学的全过程,以工程实例为核心,把知识点与工程应用有机地联系起来;理论与实践教学相结合,重视案例教学、基于项目的教学和工程实践教学,培养工程能力和素质;充分发挥学生的学习主动性,实现“课上、课下互动”、“课内、课外互补”;倡导在教师指导下的学生自主学习模式,通过启发式、探究式、讨论式、参与式教学,实现学生与教师课堂的上下互动交流;改革考试方法和考核机制,注重学习过程考查和学生能力评价,加强学生课外自主学习和参与课外活动的主动性,培养学生的创新性和工程实践能力。
二、加强企业工程实践
新教学计划的课程设置在加强实践环节,培养学生实践能力、解决实际问题能力方面进行了大胆尝试。为大力推进“卓越工程师”实践培育的环节,金属材料工程专业发动广大教师,选取“上海汇众汽车制造有限公司”、“山特维克材料科技公司”、“肯纳金属有限公司”、“艾伯纳工业炉有限公司”、“上海工艺研究所”等一批在行业领域颇具影响的国企和外企作为学生的企业实践基地。“金属材料工程专业”卓越工程师的培养在企业的工程实践采取了分散形式,以分阶段、逐步推进的模式实施。包括:“暑期实践(7~8月)深度实习(冬季学期)毕业设计(春季学期)”。每年的7~8月组织本科生先进入企业进行为期2个月的暑期企业工程实践活动。通过这一阶段在企业的工程实践,使广大学生学到了课本上未接触到的实践知识,加深了对所学专业的理解和认识,提高了自学能力和工程实践能力。更为重要的是在社会大课堂中锻炼了吃苦耐劳的精神,获得了与人交往的经验,增强了团队合作意识。在实践过程中,同学们虽然也暴露出书本知识与实际结合不够紧密,处理问题不够成熟等问题,但这些经历督促学生回到学校后更加努力掌握更多的知识,并不断深入到实践中,锻炼自己的能力,为今后更好地服务于社会打下坚实的基础。在经历了暑期实习环节后,冬季学期一部分学生重新回到原实习单位进行深度实习,并与企业导师一起探讨,提出合适的毕业设计题目。春季学期在企业完成毕业论文。学生在经历近一年的企业工程实践活动后,取得了卓有成效的成果。如:2008级4名本科生经过一年深度实践洗礼,圆满完成了毕业论文,取得优良成绩。其中赵小满同学的论文《耐热耐冲击球墨铸铁铸造工艺方案研究》被评为校优秀毕业论文,他本人也顺利进入原实习单位就业,并与另一位同学一起将毕业论文研究结果整理成文章,发表在《现代铸铁》杂志上。在企业期间他们积极参与“168中低压气缸排汽段下半”铸件的制造过程,该铸件在第十一届中国国际铸造博览会上荣获“2012年中国国际铸造博览会优质铸件金奖特别奖”。虽然我们的学生只是参与其中的局部工作,但实践给他们带来的收获以及集体荣誉感成为激励他们不断奋进的动力。4名学生实习之后全部与企业签约,这从一个侧面说明了校企共同培养的优异效果。这些学生在企业表现出色,已逐渐成为企业的中坚力量。为了更好地提升“卓越工程师”培养工作,我们对参加企业工程实践的同学进行了问卷调查。结果表明:企业为学生提供了各类有效的培训和实习岗位,绝大多数同学对此感到满意和认可;绝大多数提供的是技术相关岗位,有助于学生专业知识与实践能力结合,而一些市场、销售、客服等岗位,则有助于学生成为一个能迎合社会需求的复合型的材料工程技术人员。企业的实践活动为学生提供了深入生产和工作一线的机会,通过在知名企业实习,绝大多数同学认为成为一个优秀的工程师是有前途的,专业认同感得到了提升。这不仅有助于学生提前适应企业对各类技术的要求,并做好自己的职业生涯规划,明确自己的发展方向,同时在更好的理解所学专业后,不少同学愿意继续求学,“卓越工程师”在企业的实践活动对学生今后攻读研究生也起到良好促进作用。
三、注重本科生“国际化”的培养
通过与国外高校、科研院所互派学生访问交流,我们鼓励学生到海外大学或企业参加交流学习或短期实习,开拓视野,在国际联合实验室和海外实习基地进行实践活动,尝试以国际化的理念培养学生的创新能力和工程实践能力。已开展的主要项目有:IHEEC赴美暑期交流培训、台湾成功大学/台湾大学联合培养、美国罗格斯大学研修生、上海大学优秀本科生夏季学期赴海外交流项目、密歇根州MACOMB郡海外实习项目等。不同的交流项目均有相应的交流方案和培训课程,学生可以选择实习项目或者交流项目,可以选择短期或者长期项目。通过这些活动,不仅提高学生的英语交流能力,学生在享受异域文化特色的同时,更能开拓其国际化视野,思考问题的方式和视野都有一定的改变。这些海外学习、实习经历除了学生本人受益之外,还带回一些“国际化空气”,营造了学生更加努力开展专业学习、问题思考与探讨的良好氛围,不断集聚积极向上的正能量。
四、组织参加材料热处理工程师的培训与考取资格证书
“材料热处理工程师”是中国机械工程学会开展的职业技术资格认证,现已纳入我国专业工程师系列,是评定材料热处理工程师是否合格的重要依据。对在校学生主要是材料热处理工程师(见习)的认定,“材料热处理工程师(见习)资格证书”是检验金属材料专业工程应用型人才培养是否合格的具体体现。为此,在金属材料卓越工程师培养的最后阶段,我们组织一部分学生参加了材料热处理工程师(见习)的培训与考试。作为一名还未接触到实际工作的学生来说,热处理工程师(见习)的培训和考试给他们的影响非常大。学生普遍反映:这是一个很好的学习平台,一是巩固和拓展了专业知识,二是更多地接触了实践中的问题。在这里,接触到的都是资深的教授专家以及一线员工,他们对于热处理的认识是大学生从未涉及的深度和广度。在教学过程中,培训教师都会将已有的知识联系实际生产,也能更加灵活的运用专业知识且非常有意义。另外,在课余时间,很多来自各单位企业的员工学员都会提出一些实践中遇到的问题,各位教师也会根据自己的理解给予解答,这是培训的另一收获。
培训中既有重点院校教授讲授的基础理论知识,如:通过对工程材料的基础讲解,使学生对材料热处理的本质有了进一步的了解和掌握;工艺学的讲解通过大量实际案例的分析和讨论,理论和实践相结合,使学生学习到多方面的热处理实际经验,提高了专业技术水平;设备、质量控制及检测部分的讲解,使得学生在今后的生产工作中,对设备的合理选择和使用有了比较全面的认识,对热处理质量控制及材料检测有了系统的了解。此外,更有富有多年生产研发管理经验的高级工程师、厂长讲授热处理实际生产管理、质量控制等知识,尤其讲授了在大学课堂教学中涉及较少的热处理相关设备原理及应用知识,既扩充了知识面,又理论联系了实际,做到学以致用,为学生今后工作中安全生产、绿色生产打下了坚实基础。培训班上的最大亮点是院士的精彩报告,院士的博学多才、远见卓识,在教学中循循善诱、丝丝入扣,教书育人,给学生们留下了深刻的印象。中国工程院院士潘健生教授每期培训班安排20课时,为学生讲述由他主编的《热处理工艺学》书中的“导论”内容,包括热处理在制造业中的作用、热处理技术的特点、怎样搞好热处理等。中国科学院院士徐祖耀教授的“做一个优秀的热处理工程师”报告,阐述了科学与工程的关系、热处理工程师应具备什么知识、热处理工程师要有三个概念及产学研结合的重要性等四个方面内容。他们以亲身的经历生动地讲述自己在长期从事材料热处理理论研究和实践的体会,还结合教学内容引导学生分析解决生产实践中遇到的难题,以巩固和加深专业基础理论知识,受益匪浅。
金属材料工程专业自2012年开始组织学生参加材料热处理工程师(见习)的培训与考试。2015年又有14位学生顺利通过了“见习材料热处理工程师”资格考试,目前累计37名学生获得“材料热处理工程师(见习)资格证书”,并且获得资格证书的学生数逐年递增。
五、积极参加全国大赛
除材料热处理工程师(见习)的培训与考试外,我们还鼓励学生利用课余时间,积极参加各种专业技能大赛、大学生创新项目和大赛。在全国竞赛的大舞台上进一步提高学生的实际操作技能、创新和实践能力。
1.“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛。由中国机械工程学会等单位主办的“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛主要目的是通过为学生提供社会实践活动平台,鼓励在校学生学习铸造专业知识,为铸造企业培养优秀人才,促进我国铸造行业的发展。自举办以来,金属材料工程专业积极组织学生参与这项全国赛事。在教练组长杨弋涛教授的悉心指导下,参赛学生积极备战,克服缺乏实际设计经验的瓶颈,全面完整地完成了从铸件零件图、铸造工艺图、型板图、芯盒图到铸造工艺方案计算机辅助模拟优化的全部内容。在面对实际问题的过程中,同学们对书中的理论知识灵活应用、虚心求教,发挥团队合作精神,这些为他们日后走上社会积累了宝贵的经验。上海大学金属材料工程专业已连续参加了四届大赛,每次均有获奖。迄今为止共有63名学生取得22个奖项(2013年有8名金属材料工程专业本科生获奖,2014年有16名本科生获奖,2015年共有9名学生获奖)。特别是2014年和2015年,连续两年上海大学获得“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛一等奖,充分体现了金属材料工程学科在培育“卓越工程师”上取得的实战成效。
2.全国大学生金相技能大赛。金相制备是材料科学与工程领域应用广泛、行之有效的研究和检验方法,是材料学子的必备技能。全国大学生金相技能大赛是由教育部高等学校材料类专业教学指导委员会和高等学校实验室工作研究会(中国高等教育学会实验室管理工作分会)联合主办的一项全国性大学生赛事。旨在提高大学生的金相制备及观察的实验操作技能,增强金相图谱分析能力,加深对专业知识的理解与应用,增强实践操作能力。上海大学金属材料专业认真组织学生校内预赛,积极备战全国总决赛,已连续参加三届大赛,每次均有获奖。其中2013年获个人二等奖和团体优胜奖;2014年三名参赛选手分获个人一、二、三等奖,同时以名列前茅的得分为我校夺得团体优胜奖;2015年黄嘉豪、李笑玲和牟博维同学代表上海大学参赛,获得个人一等奖一名、二等奖两名,上海大学获团体优胜奖。值得一提的是在此赛事的组织过程中,年轻教师陈卓和徐京老师得到迅速成长,因出色的表现连续2年获优秀指导教师奖。此外,2014年在“华为杯”(首届)中国大学生新材料创新设计大赛中,上海大学金属材料工程专业本科生安立聪和王晓领衔的两支参赛队伍在指导教师杨弋涛和韦习成的精心指导下,在全国180余支队伍中过关斩将,均获得全国三等奖。2014年7月,第四届全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛全国决赛中,王晓同学领衔的参赛团队在继“三创赛”上海赛区获得特等奖之后,喜获全国总决赛二等奖。2015“丰东杯”中国大学生材料热处理创新大赛本科生刘成杰和陈世超在指导教师韦习成和王武荣的指导下,经过激烈的比赛和答辩,论文《BR1500HS硼钢板热压淬火工艺及其性能的研究》获得全国总决赛二等奖。2015年8月,第二届上海市大学生先进材料创新创意大赛中,王晓与吴俊玮同学组成的参赛队以项目《新型耐磨金属基复合材料》获得二等奖。学生在各类赛事中的优异表现,侧面反映出上海大学金属材料卓越工程师的培养工作得到专家评委的肯定和认可。
通过一系列探索实践和教学改革,上海大学金属材料专业在培养适应国家建设需要的高水平卓越工程师方面取得了一些具有积极意义的成果。在收获成果的同时,也暴露出一些问题。如:在校大学生吃苦精神不够、动手能力不足、沟通欠缺,特别是因缺乏诚信给实习单位留下不好的印象,影响了实习单位对后续学生实习的接纳。这些现象日益突出,成为卓越工程师培养最大的障碍。今后,我们将针对这些问题做进一步的改革,以期培养出更多更优秀的卓越工程师。
致谢:本文的研究工作得到教育部“卓越工程师培养计划”(上海大学金属材料工程专业)和“上海大学校级重点课程建设项目”(材料类专业职业生涯培训)的支持。
参考文献:
2010年6月教育部实施的“卓越工程师教育培养计划”是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的一个重大改革举措。该计划的主要目标是培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量、各类型工程技术人才。该计划的实施对促进高等教育面向社会需求培养人才、全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。
电子创新实验室以培本文由收集整理养学生实践能力、激发创新热情、发扬拼搏精神为宗旨,立足于电子信息类全部专业,按照卓越工程师的标准培养学生的创新精神和工程实践能力,以便与企业需求实现良性对接。除此之外,电子创新实验室还可以广泛组织学生参加各类科技创新活动和各个层次的电子设计大赛,让学生在这些实践活动中得到锻炼。
一、电子创新实验室的运行机制
1.制订管理制度,组建管理队伍
电子创新实验室采用“全天候开放性实验室”管理模式。实验室不是为了满足某一门课程或者某一功能的实验而建立。学生可以通过学校网站查询实验室的具体开放时间。在实验室开放的时间内让进入实验室的学生能够在不受使用时间约束的前提下完成创新实验项目。由于开放性实验室的管理方式存在一定的特殊性,因此需要一套专门的规章制度,让实验室有制度可依,有制度必依,以保障电子创新实验室的正常运行。学生是开放性实验室的主人,这里是学生展示创新思维和实践能力的主战场,指导教师可以考虑让一些责任心强、具有一定管理潜质的学生协助教师进行实验室的日常管理。这样一方面减少了指导教师的工作压力,另一方面也使得学生得到了锻炼。学生之间的交流更加容易,学生参与管理也会使得实验室的气氛更加轻松、愉快。
2.明确服务对象,确定支持项目
明确电子创新实验室的服务对象与支持项目,可以分层次培养学生的创新能力和实践能力。安排低年级学生在实验室完成基础实验项目:电子元器件实物焊接的基本功训练、电路板设计与制作、电路仿真及电路设计等,以培养兴趣为主,从中选出一些有发展潜力的学生,鼓励他们申报“大学生创新实验项目”。高年级学生在实验室以进行各种科技创新活动和电子设计大赛为主,支持的项目包括全国大学生电子设计大赛、飞思卡尔智能车大赛、中国大学生物联网创新创业大赛等。通过这些竞赛培养学生的创新能力、实践能力及团队精神。同时,实验室也鼓励优秀本科生、研究生参与教师的科研项目,培养学生的科研能力和严谨的工作态度。
3.推行公开选拔,建立考核制度
明确选拔条件,每年开学伊始,以校园广播方式向大学二年级及以下同学进行电子创新实验室的宣传和纳新工作。对符合条件的学生,由实验室指导教师组织进行笔试和面试工作。以大学二年级学生为例:笔试主要考核学生的外语水平、c语言程序设计和电子技术基础三个方面;面试主要考查学生的语言表达能力、与人协作能力、动手能力和创新能力四个方面。让一些真正具有创新精神、拼搏精神的优秀学子进入实验室。电子创新实验室会为他们提供良好的学习环境和实践创新平台。
4.注重教学相长,提高业务能力
与传统的实验室相比,电子创新实验室更加具有创新性与挑战性。学生在进行创新实验项目或者电子设计大赛的过程中,由于自身知识储备和实践操作技能有限,必然会遇到很多技术难题。优秀的指导教师具备较强的分析问题、解决问题能力,他们会在短时间内找出问题所在,并指导学生解决这些问题,让学生从中受益。具备敏锐的洞察力、较强的自主学习能力、注重提高自身业务能力的教师才适合去电子创新实验室工作。学校也应该鼓励那些业务能力和实践操作能力强的教师加入到电子创新实验室,通过给予适当的津贴、补助或其他激励方式来调动工作的积极性。
二、以项目为任务导向,加速卓越工程师的培养
卓越工程师应具有基础知识扎实、实践及创新能力强、综合素质高的特点,是具有相关工程理念的复合型、应用型人才。人才的培养是系统工程,培养过程需要科学性和规划性。为了加速高等院校卓越工程师的培养,电子创新实验室可以通过长期以开展科技创新活动和组织各类电子设计大赛为工作目标,采取任务导向的教学方式来诱发、加强和维持学生的成就动机。
1.开展电子设计竞赛,培养学生的实践能力
目前,针对电子信息类专业学生开设的学科竞赛类别较多。其中,最受大学生欢迎的学科竞赛当属“全国大学生电子设计大赛”。参赛院校和学生高居各项竞赛之首。竞赛采取命题方式,设计题目包括控制类、信号类、仪表类、电源类、通信类。要求学生三人一组在规定的地点,在四天三夜的时间内完成硬件实物的调试和制作,且完成设计报告的撰写。该赛事可以为那些具备扎实的专业基础和较强的工程实践能力,特别是具备创新意识和团队协作精神的同学提供一个良好的才能展现平台。但是,该赛事两年举办一次,这样只有少数学生能够参与这项竞赛。因此,可以依托电子创新实验室、积极组织开展校级电子设计大赛,可采用教师命题或者学生自主命题两种方式,设计项目要求融合单片机技术、传感器技术、eda技术、电路及电子技术基础等多学科课程知识,目的是培养学生理论联系实际的能力。学生可利用课余时间在电子创新实验室内完成设计作品。然后,学校组织专业的评审教师对设计作品从理论性、实用性、创新性及市场价值前景等方面对作品进行评估。通过竞赛,一方面可以使学生分析问题和解决问题的能力得到锻炼,提高创新意识和实践能力;另一方面还可以培养学生科技写作和与他人沟通协作的能力。学校还可以从中选拔出优秀的学生参加高水平的电子设计大赛,为脱颖而出的学生提供更好的学习机会。
2.立足创新实验项目,培养学生的创新思维
国家大学生创新性实验计划项目以培养学生提出问题、分析和解决问题的兴趣、能力为目的。该项目注重“研究过程”而非“研究成果”,以项目为载体,调动学生学习的主动性、积极性和创造性,激发学生的创新思维和创新意识,掌握思考问题、解决问题的方法,提高创新能力和实践能力。
每年在申报国家大学生创新实验项目之前,电子创新实验室应组织实验室学生参加项目申报动员会。一方面介绍国家大学生创新性实验计划项目对培养学生实践能力和创新能力的重要性;另一方面为学生讲解撰写项目申报书的注意事项。该项目的申报者可以是本科学生个人或者团队。指导教师由电子创新实验室的兼职教师担任。整个项目需要学生自主选题、独立设计、组织实施并进行信息分析处理和撰写总结报告等工作。开展大学生创新性实验项目对高等院校探索创新性人才培养的新模式有一定的促进作用,建立以问题和课题为核心的教学模式,倡导以学生为主体的人才培养和研究性学习教学改革,使广大学生在本科阶段得到科学研究与发明创造的初步训练,加大人才培养过程中实践教学环节的比重,增强学生的动手能力,推广研究性学习和个性化培养,形成创新教育的良好氛围,建设创新文化,推动高等教育教学改革,努力提高教学质量。
关键词:应用科技大学;本科;工程实践;能力培养
作者简介:张广渊(1974-),男,山西大同人,山东交通学院信息科学与电气工程学院,教授;肖海荣(1969-),女,山东济南人,山东交通学院信息科学与电气工程学院,教授。(山东 济南 250357)
基金项目:本文系中国交通教育研究会教育科学研究课题(课题编号:交教研1202-71)、山东交通学院教学改革项目(项目编号:JG201221)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0038-02
教育部“应用科技大学改革试点战略研究”项目于2013年1月底启动,旨在探索构建我国应用型高等教育体系,促进地方本科高校转型发展。共有来自13个省市自治区的30余所高校参与该项目研究。山东交通学院(以下简称“我校”)作为其中的试点单位,将在教学和管理等各个方面进行大范围深入探索和改革。其中,在学生培养方面,如何建设以提高学生的工程实践能力为主线的人才培养方案改革,通过工程实践能力培养,促进学生知识的学习和素质的提升,使之成长为既熟练掌握基础理论知识又具备较高实践能力的高等应用型人才就至关重要。目前在欧美大专院校实施的CDIO培养模式,以及我国的卓越工程师培养模式等等,都是依托于项目以起到培养学生工程能力的目的,这些以能力培养为主线,带动知识的学习和素质提高的培养模式,对我校在人才培养模式改革方面起到一定的借鉴作用。
一、我校本科生工程实践能力培养模式现状
金赛(Mc.Kinsey)全球研究所发表的一份调查报告表明,中国学生的实践能力差,创新能力弱,其中有确切数据提到,在2005年,大约60万毕业学生中只有不到百分之十的工程技术人员才适合在国际化公司工作,原因是:中国的教育偏于理论,学生几乎没有工程项目的实际训练,而欧美的学生则通过具体的工程项目,以团队合作的方式解决实际问题。[1]
对于山东交通学院来说,学校主要培养在交通行业生产一线从事工程技术和技术管理的应用型人才,对于信息科学与电气工程学院来说,其培养的学生主要强调其要具备较强的工程实践能力和动手能力。而且,从个人的发展来说,学生工程实践能力的提高是其在步入工作岗位后能够持续提升的关键。
目前我校在本科教育方面依然采用传统的教育模式,通过课程讲授为主,配合实验教学和课程设计,然后参加期末考试,这样经过几年的知识积累,在临毕业前到相关企业实习,或者有的学生就在校内实习,然后通过毕业设计来锻炼提升其综合应用知识的能力。这种传统教育模式将理论教学与实践分阶段分割开来,其弊端就在于学生在进行理论学习时,以通过考试为最终目标,在实习时有针对性对一些实践所需的必要知识进行恶补,使得理论与实践之间产生脱节,不能起到良好的能力培养效果。这就使得大学生在就业时,适应期过长,实际动手实践能力偏弱。
二、CDIO及卓越工程师介绍
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。[2]
教育部“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。“卓越计划”具有三个特点:一是行业企业深度参与培养过程;二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才;三是强化培养学生的工程能力和创新能力。[3]
三、应用科技大学大学生工程实践能力培养改革探讨
通过将CDIO和卓越工程师教育培养计划中的成功和有效地经验吸取进来,结合信息科学与电气工程学院信息电气类专业和行业的特点,有针对性制定出以工程实践能力培养为主线的人才培养方案,才能更好地为社会和地方经济发展服务。通过探索和借鉴,可采取以下措施提高学院信息电气类专业大学生的工程实践能力。
1.以大赛为引,以项目为本,鼓励学生参与实际工程实践项目
CDIO培养模式以及卓越工程师都是依托于项目以起到培养学生工程能力的目的,各类学生科技立项和大赛在提高学生工程能力和知识的掌握方面有异曲同工之处。而且,学生科技项目和各类学生科技竞赛具有时间短、复杂度低、易组织和见效快等特点。通过以大赛为引,鼓励学生参与到各类学生科技立项和大赛中,易于调动教师和学生的积极性,并取得良好的效果。为此,学院制定了一系列的激励措施和政策引导:在学生层面上,对参赛的学生实现包括学分奖励、成果奖励、获奖奖励、学分置换、优秀毕业设计推荐,优先奖励推荐等组合激励措施;在教师层面上,在教师的绩效考核中,在学生参赛指导、学生参赛获奖奖励等方面设置考核点,并加大奖励力度,提高教师指导学生参赛的积极性。
对于信电类专业,本科生由于基础薄弱,工程实践能力不强,因此在以往很少能实际参与到教师的实际工程实践项目中去。通过参加大赛,使得本科生具备了一定的研究基础和科研能力,可以进一步更深入参与到教师的实际科研项目中去,同时,科研项目阶段性的研究成果反过来又可以继续参加相关竞赛,这样,本科生参与教师的科研项目就有了一定的延续性和上升动力。同时,学院对于本科生参与的科研项目,在绩效考核方面给与相关政策倾斜和支持,也在一方面调动教师吸引本科生参与自己项目的积极性。
2.加大企业在人才培养改革方案中的参与度
为什么要注重学生的工程实践能力?不论是CDIO培养模式还是卓越工程师培养计划,企业的参与是必不可少的,企业参与的程度越深,培养出来的人才才能越接近企业对人才的需求。
培养本科生的工程实践能力仅靠校内资源是无法满足要求的,加大企业在人才培养改革方案中的参与度,是提高学生工程实践能力必须要做的。从人才培养计划的指定、专业课程内容的设置到课程设计、实习实践环节,在各个环节都通过到企业中进行需求调研、实践、再调研,实现企业深入参与学校的人才改革方案。例如,从课程内容来说,由于工程教育要培养具有实践能力和创新能力的工程人才,教学大纲从制定开始就应该引入企业进行评估,要求课程内容能够在一定程度上体现企业的实际需要,保障学生能够根据课程大纲所学到的知识、技能和能力真正应用到企业中去。企业的参与是被动的,这就要求高校方面要主动深入到企业中去调研,摸清企业需求的规模、方向和基础,然后实践应用到人才培养计划的制定中去,再请企业对人才培养计划进行评估,进行调整、再调研、再调整,通过往复循环,不断完善能够真正培养出符合企业需求的人才培养计划。
3.鼓励教师下企业,企业引进来
CDIO培养模式或卓越工程师培养计划中的很多项目都是从企业的实际项目中提炼出来的。所以,教师作为知识的传授者,更应该了解企业的需求,而这种了解仅凭短期的调研是不能深入了解的,这就需要教师长期到企业中去。在这方面,学院鼓励年轻教师采用直接到企业挂职、参加职业培训等多种形式赴企业进行锻炼。结合教师的挂职意向、学术专长和企业的用人需求,学校出面与企业接洽,通过企业与教师的对接双向选择最终确定。同时,学院还为教师下企业实践出台了一系列的倾斜政策,例如,在挂职期间,生活方面给予额外补助,教学工作量酌情减免,在职称评定、晋职方面优先考虑。[1]使得青年教师认识到下企业进行实践锻炼是成长的重要途径,也是改进课堂教学进而提高人才培养质量的重要途径。
企业引进来是对企业需求了解的另一个有效途径。引进来包括引进两个方面的内容:首先是项目的引进,通过教师下企业,可以深入了解企业的需求,并引入企业相关项目到学校中来,利用学校科研相关资源实现横向项目合作,并在项目研究过程中引入学生的参与,进一步提高学生工程实践能力。其次,引入企业中具有很强工程实践能力的一线工程师和管理者到高校中来,通过讲座、授课、指导学生课程设计和实习等多种形式参与到对学生的教育中去,同时,教师之间的交流也更有利于教师对企业需求的了解。
4.建立完善的学生实践考评机制
为激励本科生积极参与科研和实践活动,需要制定相应奖励政策,不断完善激励机制。如何有效搭配和设置各类奖励,实现包括学分奖励、成果奖励、获奖奖励、学分置换、毕业设计,优先推荐奖励等组合激励措施,在有限资源情况下,怎样能充分调动学生参与科研和实训项目的积极性,保障学生科研项目和实践训练的顺利开展和高质量的完成,是需要深入研究的课题内容。
通过制定有效的制度,给予科技大赛各方面支持,例如,可由教师引导将专业学科竞赛与课程实践结合起来,在人才培养方案制定、课程规划、课程设计和时间安排等方面向专业学科竞赛方面倾斜,建立参与大赛与学分和奖学金挂钩制度,激发学生参加各类大赛的积极性。
四、结束语
在实际探索过程中,要注重总结,并且要注重调研、实践、再调研的环状步骤,只有这样,才能真正了解企业的实际需求,并把这种需求转化为如何提高学生相应的工程实践能力方面,真正培养出既熟练掌握基础理论知识又具备较高实践能力的高等应用型人才。
参考文献:
[1]吴恭兴,刘文白,张宝吉,等.基于CDIO模式的卓越工程师培养方案的探索与实践研究[J].大学教育,2013,(18):7-10.
关键词: 机械创新大赛 设计能力 工程实践
1.引言
在高等工程教育人才培养体系中,高等工程技术人才需具有较强的工程实践能力、良好的综合素质、一定的创新意识和创新能力。以满足科学技术与社会经济快速发展对工程型人才的需求[1]。随着高校不断扩招,学校为了生存和发展的需要,引进了大量硕士、博士毕业生,补充到高校教师队伍中[1],高校青年教师队伍迅速扩大。这些青年教师大都从高校走向高校,没有在企业实际工作的经验,缺乏工程实际问题解决的知识和经验,这对培养工科生的工程素质而言,无疑是有缺失的[2]。本文以机械创新设计大赛为载体,青年教师作为指导教师在大赛的整个实施过程中,深刻地体会到参加机械创新设计大赛对教师自身的工程意识、学生的创新能力、工程实践能力的提高具有重要作用。
2.机械创新设计大赛的成效和启示
全国大学生机械创新设计大赛是由教育部高等教育司举办的一项全国大学生重要科技竞赛活动,也是由教育部和财政部资助的全国大学生九大赛事之一,由教育部高等学校机械学科教学指导委员会主办,机械基础课程教学指导分委员会、全国机械原理教学研究会、全国机械设计教学研究会联合著名高校共同承办[3]。这是面向全国大学生的一项重要科技活动,其目的在于推动普通高等学校促进本学科领域面向21世纪课程体系和课程内容的重大改革,“促进教育也要实现两个转变”重要思想的落实,它将有助于高等学校实施素质教育和卓越工程师教育,注重引导高校在教学中培养大学生团队合作意识、创新设计能力、综合设计能力和理论联系实际的良好学风,有助于大学生工程实践素质的培养,提高学生机械创新思维、机械创新设计和工艺制作的综合能力,加强学生动手能力的培养和工程实践的训练,提高学生针对实际需求进行创新设计和实际制作的实践工作能力,吸引并鼓励学生积极主动地参加课外科技活动,为学生成为高素质工程人才创造条件[4]。
2.1创新教学体系
目前的课堂教学大多是老师通过多媒体进行教学,对于一些比较抽象和难以理解的知识,特别是学生对于机械设计、机械原理、制造工艺等方面知识缺乏实践经验而难以理解,对于学生动手能力的培养甚少。虽然课程设置了一些实验,但因与实际关联度不高,实际指导意义不大。大学生参与工程训练的时间有限、接受指导的力度不够,以致解决工程实际问题的能力不强,难以适应企业与社会的要求,若能充分利用每年1/4的假期时间,通过参加机械创新设计大赛,师生共同选题,给学生创造更大的创新空间,学生自查文献,确定方案,则有助于学生独立思考和自主设计,同时适当地让学生参与科研课题,能较好地解决学生工程实践能力差、教学中企业需求与教学活动脱节的问题,培养学生的科学精神和创新思维[5]。
2.2提高青年教师教学水平
目前,青年教师存在教学任务重、经济负担重、科研精力和时间不足等实际情况,导致其没有更多时间“充电”学习,锻炼工程实践意识。通过指导学生参加机械创新设计大赛,教师在指导过程中既要教知识,更要教能力;既要有深厚的理论知识,又要能够联系实际,注重加强相关课程知识点的衔接和专业知识的紧密结合,通过不断查阅资料并化为己有,加深对所教授课程基础理论和专业相关知识的了解,再传授给学生,提高自己的教学水平,同时积累大赛指导经验,应用于课堂教学,知识讲解更透彻,形成良性循环。
3.培养大学生工程实践能力
每届机械创新设计大赛除第一届外都有一个主题,而且是紧扣社会需求的热点问题,为了在比赛中脱颖而出,取得优异成绩,学生必须在日常生活中仔细观察、认真思考,从解决实际问题的角度出发,兼顾设计的可行性和造价,最终拿出自己的设计方案,而要将想法变成现实的东西还需经过反复论证、修改及相互讨论才能最终确定。在方案的修改过程中会遇到许多不可预知的问题,在解决问题的过程中要求学生有深厚的理论知识和创新思维,极大地提高学生的创新能力和工程实践能力。
实践能力是一种综合能力,包括观察能力、获取知识和应用知识的能力、动手能力、组织谋划能力、交际能力和表达能力,等等。
3.1锻炼大学生实际动手能力
目前大学教学在基础理论、基本知识、基本技能等教学方面进行了一定的加强,以满足科技日益发展对人才需求的新要求。同时对于大学生实际动手能力的培养越发意识到其重要性,让学生有一技之长,毕业后能很快适应工作。
机械创新设计活动的整个过程以学生为主,教师只是充当指导者的角色。参赛作品基本由学生自己动手制作完成。以我校2014年获得全国大学生机械创新设计大赛一等奖“行走式组合机构演示教具”的制作过程为例。其六足行走机构是学生到钢材市场采购适合的钢板,回来后在虎钳上进行加工制作而成,再利用电焊将六足与行走机构装置进行焊接,而所有的演示机构如齿轮、凸轮、链轮、带轮等通过购买获得,然后统计计算各个部分之间的装配尺寸,利用钻床在钢板上钻孔,通过紧固螺丝进行固结,最后将电机安装在电机架上,采用单片机编程控制,达到行走机构的原地打转、往复行走的演示效果。这些零部件的加工制作不仅锻炼了学生的实际动手能力,而且提高了学生的实践技能。在这个过程中,学生不仅能较熟练地使用各种加工工具和加工设备,而且能够加工制作出较为合格的作品。学生具备这样的能力在日后工作岗位上更容易得到领导的赏识,更易获得成功。
3.2提高专业知识的综合运用能力
机械创新设计大赛是一个多科学知识交叉融合的过程,涉及的知识包括机械、电气、材料、力学、数学、物理等。在设计方案时要通过繁琐的计算和理论推导,确定最终的设计方案。接下来应绘制出零件图和装配图。工科学生在课堂上均学习过机械制图课程,但是要能准确、规范地表达出自己的方案则不是每个学生能够做到的,这就要求在实践中不断学习和锻炼。图纸对于机械加工来说是一种语言表达,工人师傅全靠图纸的信息加工零件,为了避免在加工时出现错误,学生必须结合课堂上的知识深刻理解各种绘图知识和技巧,这个过程对于学生的绘图能力具有很好的强化作用。参加过机械创新设计大赛的学生的绘图能力都有很大的提高。之后要考虑工艺加工问题,如果设计的零件不能加工出来则表明设计不切实际,不合理。这就要求学生对所学的理论课程能够应用于实践,并兼顾材料的选择、造价的低廉,这样设计出的作品才经济、实用、具有市场竞争力。通过这种真刀真枪的实际锻炼,学生综合运用专业知识的能力得到了加强,提高了创新设计能力。
3.3提高语言表达能力
机械创新设计大赛除了作品的现场展示,还要求进行PPT答辩。在答辩时学生应能够清晰、准确地回答出评委老师提出的各种问题,具有一定的语言表达能力和应变能力。所以学生在比赛之前必须捋顺自己的设计思路,认真组织语言,撰写设计说明书和答辩提纲,还要有针对性地对评委老师可能提出的问题进行必要准备。这个过程锻炼并提高了大学生的语言表达能力。可以说机械创新设计大赛是锻炼大学生对所学理论知识综合运用能力的一个非常好的舞台。随着就业形势的日益严峻,社会竞争压力的增大,毕业生能不能找到理想的工作,能不能取得事业上的成功,很大程度上取决于大学生综合运用所学知识的能力及对社会的适应能力。社会需要的是能够解决实际问题,经得起实践考验的人才而不是只会啃书本的书呆子。经过大赛的锤炼,大学生提高了对所学知识的驾驭能力,这些在大学里就思维活跃、有创新精神和创新能力的学生在工作岗位上很快会成为业务骨干,很容易取得事业上的成功。
4.结语
通过参加机械创新设计大赛,建立起假期青年教师参与工程锻炼并指导学生工程实践的有效途径与制度,能克服青年教师教学任务重、科研精力和时间不足等问题,同时学生的工程实践能力得到极大锻炼,能使青年教师的专业发展与学生工程应用能力的提高形成正相关,对于提高教学质量和教学改革具有深远意义。
参考文献:
[1]林建.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究,2010(4):21-29.2007,21(7).
[2]周文斌,陈绍薇.地方性高校青年教师激励策略研究[J].昭通师范学报,2011,(6).
[3]杨叔子,彭文生.再论机械创新设计大赛很重要[J].高等工程教育研究,2009(5).
[4]崔秀梅.参加机械设计大赛培养学生创新能力[J].科教文汇,2013(1).
1.创新设计项目小组培养模式
创新项目小组培养模式是鼓励外聘教授、行业专家、专业教师组成优秀设计团队,将最新成果带进学校,与本土设计界进行宽广和深入的合作,引进国际品牌的设计方法和理念,注入现有的设计教育中来。学界名师是兼职项目导师,行业导师和专业教师是专职项目导师,从学生中选拔具有较强的设计创新意识和专业表达能力的学生组成创新项目小组,参与三方导师的科研教研项目,特别是行业企业的产品研发项目。项目导师也可以根据学生的兴趣特长、个人发展构想,按照专业方向制订相应的特需人才培养计划,提供自主实践项目选择,开展有针对性的差异化培养,使学生的设计特质得到最优发展。
2.创新专业课堂培养模式
创新专业课堂培养模式是以所有在读学生为培养对象,改变传统的理论讲授、专题训练的两步走模式,结合大展、大赛以及校企合作项目,对学生进行启发式讲授、针对性训练、创新性实践三步走的普及型培养模式。目的是优化课程体系,拓宽培养口径,培养学生的创新精神和实践能力,养成多渠道创新型学习方式。第一“,展赛项目驱动式”教学模式。根据教学大纲要求,结合每年常态的大展、大赛或校企共同研发的设计项目,让学生在掌握设计基础理论和表达方法之外,直接参与展赛和项目,将理论和技能在实际项目开展中得到提升和锻炼。另外,由学生自主策划,充分利用学院展厅,举办师生系列作品展览活动。第二,创新实践学分。艺术设计专业的学生毕业前一定要拿到创新实践学分,学生可根据个人基础、能力、志趣和特长自主申请项目,或者参与学校、学院的各种项目,鼓励学生在四年的学习中至少有一次独立完成项目的训练,学院按照学生完成的情况给予学分认定。第三,学生“设计沙龙”活动。根据学生兴趣,每个专业都设有“设计沙龙”,在专业教师指导下使其成为“头脑风暴”式的交流平台。沙龙聘请行业资深专家,与师生围绕设计主题进行互动交流,沙龙成为学生了解行业设计动向的窗口、创意思维训练的重要交流平台。第四“,多导师制”评价体系。利用产学研修平台、校内外设计工作室,建立交互式多导师机制,对参与实践环节的学生进行多导师、跨界联合指导,建立起理论实践紧密结合、校内校外交互配合的指导机制。毕业设计由行业校外专家和校内教师共同评价。
二、三业共建,促进设计教育与设计产业有效对接
1.行业对接,构建多元化社会服务平台
根据各个专业核心课程群的要求以及合作行业的发展规划,本着资源共享、合作共赢的原则,在设计教育与设计产业之间搭建桥梁,为设计教育成果的转化提供孵化和产出平台。北京联合大学师范学院艺术设计系陆续和北京市工艺美术行业促进中心、北京市家居行业协会、中国工业设计行业协会、中国纺织工业联合会等行业协会联合共建设计研发中心、联合培养人才基地等产学研修孵化平台,鼓励教师、学生参与到行业组织的与产业相关的各种活动,既通过国内外各种大展大赛了解设计研究前沿,又可以通过企业活动了解设计生产的一线需求,拓宽设计视野的同时也积累设计经验。
2.企业对接,构建多层次产学研修基地
很多艺术设计院校都与企业有合作的经历,或者由专业教师带队,支持学生和企业做横向课题,或者由企业为学生提供专业课程的实训资源,在技术技能、心理素质培养等方面给予学生锻炼机会。第一,联合共建学生创新创业试验园区。学校和企业联合共建学生创新创业试验园区,以学生为主体,成立创业中心,把企业的经营模式完全融入学校,模拟企业的培训、财务、电商、市场营销等职位,进行创业训练,给学生提前进入职场、培养职业素养、打造自己的职业品牌、成长为合格职业人的机会。目前,师范学院艺术设计系已经和北京尚潮创意纪念品开发有限公司联合共建了学生创新创业试验区,由该公司提供方案和需求,学生项目小组参与设计与生产,极大地提高了学生的设计兴趣。第二,企业“订单式”人才培养。企业“订单式”人才培养是指按照企业的岗位素质需求制订人才培养方案,把学生培养成具有特定专业素质的职业人,并结合行业资格考核拿到相应的技能证书。“订单式”人才培养并不意味着毕业后一定要从事相应的职业,而是让学生掌握职业技能,提前了解企业文化,为将来更快更好地融入企业做好准备。第三,协同创新特色校外实践基地。目前,依托北京国际设计周、广东设计日的资源平台,北京联合大学师范学院艺术设计系已经和歌华集团、广东工业设计城签订了协同创新型校外实践基地的协议,为推进设计教育与设计产业的有效对接,实现卓越艺术设计人才培养目标奠定了基础。另外,学院还成立了工艺美术行业的“大师工作室”,聘请国家级、北京市级工艺美术大师为行业导师,定期举行对话大师沙龙活动,使学生在学习传统设计文化的基础上,将传统工艺技术融进现代生活方式。第四,普通的校外实践基地。普通的校外实践基地是满足学生某一课程或者某一方面实践需要的最常见的校企合作模式。
三、“三师协同三业共建”对人才培养的意义
“三师协同三业共建”在艺术设计人才培养的实践中取得显著成效,形成了特色鲜明的卓越艺术设计人才培养模式,有力地提高了设计教育人才培养的质量。毕业生就业面广,社会适应性强,毕业生的职业精神与动手能力获得企业普遍认同。特色协同创新平台使学生在校期间就体验前沿性产品,开阔了眼界。有一部分学生毕业后自主创业,到社会两三年就取得不错成绩,受到业界的认同。具体来说“,三师协同三业共建”对人才培养有以下几点意义:
1.满足了多元化的卓越艺术设计人才培养需求
卓越艺术设计人才的培养不是精英人才培养模式,而是指能够应对社会对人才需求的多变性、学生个体成长的差异性的多元化人才培养模式。
2.形成学业企业产业一条龙
毕业就业创业无缝衔接。北京联合大学秉承“学以致用”的校训,为首都区域经济发展输送了大批应用型人才。就业是衡量应用型大学人才培养质量的重要指标,三业共建所构成的多层次社会服务平台和多功能的实践基地恰恰提供了毕业就业创业的个性化就业途径。
3.实现文化传承的根本任务