地方性工科院校工程训练实践教学体系研究

［摘 要］ 高校工程实训是培养学生动手能力、工程意识和创新精神的重要实践环节。通过对国内相关高校工程训练教学体系的调研，充分分析东北电力大学工程训练中心现有条件和各专业的特点，对工程训练教学体系进行了深入研究，构建了分类别、多层次的工程训练实践教学体系，建立了大学生创新创业实践基地，组建了大学生科技创新团队，引导和鼓励支持大学生参加科技竞赛活动。经过几年的实践，大学生的工程实践能力和创新能力得到了极大的提高。

［关键词］ 工程训练；工程实践；创新能力

［基金项目］ 2020年度吉林省教育厅高等教育教学改革研究重点课题“面向大学生创新创业教育的工程训练实践教学体系研究”（2020285KT52005F）；2020年度教育部第一批产学合作协同育人项目“基于探索者机器人的大学生创新创业教育研究”（202002144001）；2019年度东北电力大学教学研究课题“依托工程训练培养大学生工程实践与创新能力”（J201903）

［作者简介］ 张海波（1970—），男，吉林吉林人，博士，东北电力大学工程训练教学中心主任，教授，主要从事机械电子工程与工程教育研究；周 威（1981—），男，吉林吉林人，硕士，东北电力大学工程训练教学中心讲师，主要从事机械工程技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）03-0089-04 ［收稿日期］ 2023-11-22

高校工程实训是本科教学的重要组成部分，它以培养学生解决复杂工程问题能力和创新型人才为目标，在本科教育教学方面是培养学生动手能力、工程意识和创新精神的重要实践环节。我国高校工程训练中心拥有丰富的实践教学资源，学生在工程实践的学习过程中，除了学习各种工艺知识、掌握各种工艺方法外，还可以培养严谨的科学态度，增强综合素质。近年来，加强工科院校的工程实践训练、提高学生综合能力和创新能力已经得到国内广大高校的共识。

一、课题研究背景

（一）国内外研究现状

1.国外工程教育的研究现状。新工业革命对全球生产和制造的各个领域都产生了巨大的影响，并由此催生了新兴产业技术的快速发展，而工程领域亟须掌握新产业技术、跨学科的综合型高素质人才。国外的许多高校在这一背景下对工程教育模式进行了创新性的尝试［1-2］。2017年，美国麻省理工学院启动了“新工程教育转型（NEET）”计划，在传承CDIO模式“做中学”和“产学结合”等理念的基础上，以学生为中心构建了跨学科的“课程线”和项目式综合学习方法，以培养能够引领未来产业界和社会发展的领导型工程人才。莫斯科国立工业大学确立了精英人才教育模式，培养学生获得“开发型工程师”和“研发型工程师”的技能，深化已有并获取工程领域的新知识，着重培养学生的创新能力。德国高等工程教育主要依托于FH（Fachhochschule）模式，在培养中贯穿了严谨治学的精神，强调知识的实践性和实用性，培养具有实际操作能力的工程技术人员。英国的高等工程教育提升了行业参与度，将教学和企业生产实际深度融合，把工程设计与研究和行业经验进行系统整合，以此促进学生创造力与创新精神的提升［3-6］。发达国家的工程教育注重以工程实践为核心的综合能力培养，同时更加注重通识性工程教育和创新创业教育。

2.国内工程教育的研究现状。近十年来，国内高校工程训练中心发展迅速，其教学目标也相应发展为“学习工艺知识、提高综合素质、增强工程实践能力、培养创新精神和创新能力”。工程训练的教学内容融入了“大工程”意识，提高了学生的团队协作能力和动手实践能力，也有效解决了学生创新创业场地不足、经费不足、实践不足的问题，提高了学生的团队协作能力、创新能力和动手实践能力，有效提高了学生的综合素质。国内高校的工程训练中心很多都开展了有特色的工程训练教学，例如，清华大学建立了以提高综合设计能力为目标的工程实践训练体系，对不同专业本科生的工程实践训练进行了积极有益的探索；南京工程学院的工业中心、创新创业学院将工程训练与创新创业教育融为一体，实施了基于系列化项目教学的实践改革，取得了良好效果［7］。

（二）东北电力大学工程训练教学改革前存在的问题

1.每年东北电力大学参加工程训练实践的有20余个专业，本科、专科学生近3 000名，所有参加实践的学生采用的是相同的教学计划，没有针对不同专业制订不同的实习实训计划，没有体现出不同专业学生的专业实习特点，不利于学生的工程实践能力得到相应不同的训练。

2.师资结构单一，只有机械和材料两个专业的教师，难以满足面向全校不同专业的学生的实践指导任务。由于教师知识结构的单一，对于很多综合性强的科技竞赛和创新项目在指导上也力不从心。

3.对于学生的创新创业训练和各种科技竞赛的指导，通常都是各自为战，指导的学生也没有形成“传帮带”的良性循环，没有发挥出工程训练中心各专业学生的交叉融合优势，没有形成有效的团队作战。

4.部分设备陈旧，缺少适应现代工业生产的先进制造技术装备，对于学生更新现代生产观念、提高工程实践和创新能力有一定阻碍，也使得相应的一些综合性和创新性项目难以得到很好的开展。

二、课题的探索与实践

本课题自2019年开始，通过对国内相关高校工程训练教学中心的调研，充分分析东北电力大学工程训练中心现有条件和各专业的特点，对工程训练教学内容进行了修订，建立了大学生创新创业实践基地。结合各专业培养方案的修订，配合各专业开展课外科技活动，组建了大学生科技创新团队，引导和鼓励支持大学生参加科技竞赛活动，在全面提高学生工程实践和创新能力方面进行了有益的尝试，构建了分类别、多层次的工程训练实践教学体系，如图1所示。

（一）认知性工程训练

1.采用入学教育、参观认识实习和专业介绍等方式，并根据不同的专业设计不同的内容，通过实地讲解和部分实践操作，使学生对工程训练有初步了解，完成学生对工业生产设备、生产工艺和制造过程的认知性工程训练，培养学生的感性认知，为学生奠定工程知识基础。

2.针对全校大一和大二的学生，开设全校公选课。本项目立项建设前，工程训练中心没有开设面向全校的公共选修课，项目进行期间，结合工程训练中心的师资力量和现有设备情况，先后开设了“3D打印技术”“激光加工技术”“智能机器人”三门全校公选课程，从理论和实践两方面着手，培养学生对相关机械加工技术和智能控制技术的兴趣爱好，为学生后续的创新能力培养和参与科技竞赛等打下了良好的基础。

（二）工程技能基础训练

1.针对东北电力大学各专业的实际，工程训练作为工科专业的必修课内容，改革现有的工程训练教学模式和方法，经过与相关学院进行沟通，建立了机械类、近机械类、非机械类3个层次、38个模块的工程训练教学体系，对不同的专业确定不同的训练内容和训练时长，有针对性地对学生进行工程技能基础训练，使全体学生都能根据自己的专业特点，系统地学习工艺知识，提高工程实践能力，培养学生的工程素质和创新意识与能力。其中，机械类主要面向机械工程学院的相关专业，以培养学生掌握产品的机械加工工艺，掌握产品的生产工艺流程为主；近机械类包括自动化学院、能源动力工程学院的相关专业，使学生能够建立机器生产工艺过程的概念，对零件设计、制造、机器装配、调试等过程有较完整认识；非机械类包括电气工程学院、化学工程学院、理学院和输变电技术学院等相关专业，以培养学生的自动控制技术和维护维修相关技能为主。

2.由于机械工程学院的相关专业对学生的机械制造工艺和产品的设计制造生产流程有着更高的要求，因此，针对机械类专业的学生，工程训练中心又开设了相关的专业训练，通过集中实训的形式，学生更进一步掌握了产品的设计和生产工艺等相关知识与技能。目前已开设的专业实训包括数控技术综合实训、3D打印技术综合实训等内容。

（三）创新创业能力训练

1.项目执行期间，对工程训练中心现有硬件条件和实践基地进行了改造，建立了面向全校各专业的大学生创新创业实践基地。实践基地目前设有工程基础研究室、智能机器人研究室、3D打印创业研究室，研究室采用项目化教学和指导，构建“理论—基础—综合—创新—创业”5个层次递进的工程创新创业训练实践体系，全面培养学生的工程实践能力和创新创业意识与能力。其中，工程基础研究室以机械工程基础类的项目为主，着重培养学生的系统工程意识、工程实践能力和创新设计能力等；智能机器人研究室以智能控制类的项目为主，着重培养学生的计算机和自动化控制技术以及机电综合工程创新能力等；3D打印创业研究室以三维数字化设计和制作类的项目为主，着重培养学生的产品三维设计能力以及复杂产品逆向制作能力和水平，同时对条件成熟的团队进行创业指导和训练。

2.在建立了面向全校各专业的大学生创新创业实践基地后，工程训练中心为每个研究室配备了多名指导教师，针对原有师资结构单一的问题，工程训练中心近几年招聘各专业优秀硕士毕业生，绝大多数人在本科或研究生期间具有参加科技竞赛的经历并获得过各种奖项。以各指导教师为中心，组建了多个大学生科技创新创业团队。大学生科技创新创业团队每年定期面向全校大一和大二的学生进行选拔，对于参与科技竞赛取得优异成绩的学生以及有工程项目经历的学生会优先选拔，在选拔新的团队成员的同时，对于不适合继续在团队中进行项目训练的学生和即将毕业离校的学生也有相应的退出机制。

（四）工程综合能力训练

1.依托工程训练中心建立的大学生创新创业实践基地和大学生科技创新创业团队，结合中心的各种先进设备和实践条件，工程训练中心组织学生参与各级各类科技竞赛并取得了优异的成绩。参加的科技类竞赛以纳入“全国普通高校大学生竞赛排行榜”的项目为主，同时，在工程训练中心承担的校级大学生创新创业项目的基础上，选拔优秀项目积极申报省级以上“大创”项目，通过参与科技竞赛和“大创”项目，既提高了学生的综合思维能力和创新能力，又增强了学生的团队合作意识和精神。

2.工程训练中心为全校的教师和学生提供了综合工程平台，教师的科研项目以及研究生项目等都可以利用工程训练中心提供的平台开展相关的研究，在教师的指导下，学生参与到这些专业性更强的项目当中，通过独立查阅资料、设计方案、具体实施、项目总结，经过了系统的科研训练，全面培养了学生发现问题、思考问题和解决问题的能力。而通过更系统化的专业训练，也全面提高了学生的专业技能和工程素质，完成了从理论到实践的质的飞跃。

3.项目执行期间，工程训练中心选拔部分业务能力强、理论水平高以及在指导科技竞赛方面取得突出成绩的教师承担本科生毕业设计指导工作，所指导的题目均以工程实际项目或科技竞赛项目为背景进行研究，在工程训练中心教师的指导下，学生将大学四年的理论知识和实践应用更好地结合起来，学生的综合理论知识向工程实际进一步延伸，并能够快速适应未来工作岗位的要求，同时学生的工程实践能力、创新能力以及团队协作能力都有了很大的提高。

结语

本课题经过三年的实践，取得了如下成果：（1）结合工程教育专业认证，针对不同类型专业的特点，制订了不同的实习实训计划，建立了机械类、近机械类、非机械类3个层次、38个模块的工程训练教学体系，2021年年初开始实施，经过两年的实践，效果良好；（2）建立了面向全校本科生的大学生创新创业实践基地，提高了学生的工程实践能力和创新能力；（3）组建了以兴趣为核心的大学生科技创新团队，加强骨干教师的培训，鼓励并支持教师指导学生开展大学生科技竞赛活动，并取得了丰硕的成果。自2020年以来，工程训练中心教师指导学生参加科技竞赛获得国家级一等奖3项、二等奖8项、三等奖5项，获得省级一等奖以上奖励达60余项。