殷志锋，栗伟周，葛新锋

(许昌学院 电气与机械工程学院(工程训练中心)，河南 许昌 461000)

物联网、大数据、云计算、区块链、人工智能技术的发展，新经济、新业态、新模式、新技术和新产业的出现需要更多不同层次的工程技术人员去支撑[1-4]，同时也对工程技术人才的培养提出了更高要求[5-7]，技术的发展和人类需求的变化是推动工程教育不断发展变革的重要动力.习近平总书记在国际工程科技大会上也提出“工程改变世界，创造未来”，预示着高等教育从“科学范式”向“工程范式”转变[8].为主动应对新产业革命需求，支撑创新驱动发展，教育部推出“新工科”计划，发布了一批新工科研究与实践项目，重新审视高等工程教育的内涵、本质和发展规律[9].近年来，国内一些高校就新时代工程技术人才的培养进行了有益的探索[10-14].天津大学的“天大方案”重构工程人才的课程体系和培养机制，把课内项目、课题组项目、交叉学科项目、科研项目和毕业题目整合，形成完整的体系，重点放在解决实际问题中如何学习、更新和应用知识上[15，16].很多学校通过整合、融合相关的传统学科来培养适应新经济形态的工程技术人才.

但新经济形态下对工程技术人员的需求呈现层次化(领军人才、研发人才、工程技术人才和技术工人)，无论哪一层次的工程技术人才，根据能力形成的逻辑，实践是能力形成的基本要素，因此实践是工程技术人才培养的必经步骤.工程训练是实践教学的重要环节，是培养学生工程意识、实践能力和提升工程素养的实践教学基地.根据新时代对工程技术人才的培养需求、教育发展规律和人才成长的阶段特性，提出了“逐渐形成、综合运用、螺旋提升”的工程能力培养方案.

1 大学生工程能力培养方案

地方应用型高校大学生工程能力培养方案(如图1所示)的核心理念是立足应用、面向创新，通过多层次、立体化的教学内容和训练模式，使工程能力“逐渐形成、综合运用、螺旋提升”.

图1 “逐渐形成、综合运用、螺旋提升”的工程能力培养方案

在实际操作过程中，大一所有学生参与工程基础训练，了解工业前沿技术，掌握身边常见常用工业品的基本原理，会使用工业现场的常用工具对常用工业品进行安装调试和维修；大二理工科学生继续在基础训练基础上进行工程技能训练，掌握工业品制造过程中常见和常用设备的操作技能；大三工科机电信息类学生在工程技能训练的基础上继续工程综合训练，工程综合训练以相对完整的工程项目为对象，以真实工业主题为内容，以解决复杂工程问题为目标，通过学科竞赛来验证；大四部分能力突出机电信息类学生继续参与工程创新训练，工程创新训练以真实的工程项目为对象，以解决真实的工业问题为目标，做到“真刀真枪的干”.为满足部分学生对于工业自动化、信息化、智能化技术的兴趣，提升学生对于具体技术项目的实际开发能力，面向全校所有学生开设高阶工程训练课(选修)，丰富训练内容，提升学习兴趣.同时强调工匠精神、职业素养和职业道德等课程思政内容嵌入其中，通过工程训练工程实践能力和创新意识都得到有效提升.

同时参考和对标专业认证标准，对所设置的模块进行全周期评价、全过程考核、多维度反馈，最终达到工程能力“逐渐形成、综合运用、螺旋提升”的效果.

1.1 以学生为中心的多元化教学方式

利用工业环境和装备，教师辅助指导，学生主动参与，在做的过程中分析、观察、理解之前的经验、理论和技能，体验工业过程；例如在道桥专业的道桥模型设计项目中，两周时间，学生经过设计、制造、安装等过程，完成一座斜拉桥模型制造的全过程，对设计规范、设计质量和安装工艺过程全部按照设计安装标准进行检验；研究型教学模式以生产实际需求为题目，让学生利用工程训练中心的设备和资源，使学生处于解决真实问题的环境中，通过对问题的描述、问题模型的建立、问题的分析和解决进行设计、体验和反思，同时进行构思设计、安装调试、优化改进，最终产生研究成果.

1.2 层次化的课程体系

层次化的课程体系如图2所示.

图2 层次化的课程体系效果体现

层次化的工程训练课程体系有工程基础、工程技能、工程综合、工程创新4个层次，难度和复杂程度逐层推进，螺旋上升.工程基础训练包含基础钳工(文理工要求不同)、室内配电线路接线与控制、增材制造；工程技能训练包含普通机床操作、数控机床操作、特种加工技术、测量技术、电子工艺焊接技术；工程综合训练包含工业控制、电子设计焊接调试、零部件制造装配；工程创新训练包括学科竞赛项目预演训练、企业实际问题解决训练和自主创新项目训练等(工程创新训练中学科竞赛题目、企业项目和自主选择的项目随时变化，学生训练内容也相应调整)，每个模块中包含本领域的若干训练项目，工程创新训练可以反哺各层次的实训教学模块，使实训教学形成良性闭环循环和发展，反哺过程中会针对出现的问题进行“反馈”式调整，体现了OBE的持续改进理念.在实训时，根据工程能力提升需要和未来工作生活的可能需要，这些训练模块也供全校学生根据自己的兴趣爱好和自身发展的需求进行选修.

1.3 立足应用、面向创新的工程训练平台

训练方式产训结合、学科融合；项目设置立足应用、面向创新；内容开发紧跟工业技术的发展并保持开放(随着技术的发展及时更新)；课程体系多层次推进、螺旋式上升，训练方式集中和开放结合、选做和必做结合，实现以学生为中心、能力提升为导向、多学科融合、个性化培养.

1.4 基于OBE的质量保障体系

遵循OBE的理念，形成全周期评价、全过程考核和多角度反馈以实现持续改进和提高工程训练教学评价体系(如图3所示).

图3 实训评价体系

实训效果评价体系包括训练前、训练中和训练后全过程.训练前评价对象主要包括仪器设备、实训环境、教师情况和学生情况；训练中评价内容包括四个层次的教学资料、过程记录以及教学过程中的督导评价、学生评价、同行评价，另外面向学生专门设计学习满意度调查表，内容涵盖工程训练的整体印象、涉及的理论知识和工程实践项目的契合度、教师的指导质量等；训练后评价是学生实训质量和效果的评价主体，亦是学生成绩形成的主体，主要包括学生的实训作品评价、实训报告(设计方案)、实操成绩、学科竞赛和企业评价.工程基础训练的训练后评价包括作品评价(70%)和实训报告评价(30%)，工程技能训练在工程基础训练评价基础上增加实操成绩，工程综合训练在工程技能训练评价基础上增加学科竞赛评价，工程创新训练较工程综合训练增加企业评价.

2 具体实践

根据大学生工程能力的培养方案，紧贴经济技术发展和行业应用，对工程训练内容和模式进行了整体改革和优化，并进行了全面实施.

2.1 集中组织打基础，社团组织强能力

面向全校所有专业学生开设基础工程训练课模块，“全员参与”，保证学生具备基本工程素养，并针对有兴趣的学生开展选修高级工程训练内容，如CAM与自动编程训练，CAE仿真与工程分析训练，机电系统集成训练、轮腿式机器人机构设计与调试训练、智能制造认知训练、虚拟仪器设计开发、大学生工程训练综合能力竞赛训练等，给学生的工程实践能力提升奠定坚实的基础.

2.2 开展学科竞赛，检验实践能力

学科竞赛已成为检验学生实践能力的标准之一，根据学科竞赛推动实训课程内容改革，参加学科竞赛检验改革成效，并“重点突破，局部拔高”.在训练内容上增加竞赛项目，针对竞赛指定题目进行针对性训练，提供硬件设备.同时以学生为主承办机器人大赛、工程训练综合能力大赛的校级赛事.

2.3 开放实训室和校企合作人才培养基地，给学生更自由广阔的训练空间

为使学生更方便地使用实训设备和场地，所有实验实训室面向学生开放，另外还成立了以学生为主的工程实践与创新实验室、校企合作育人基地，学生的创意和企业的部分项目可以在这里实现，给学生提供施展能力的舞台.开放实验室、工程实践与创新实验室和校企合作育人基地学生自行维护、自主使用、自我管理.

2.4 搭建创新创业实践平台，全面检验学生的工程能力

“创业教育的核心是教育，创新是创业教育的基础”.随着学生创新创意内容、形式和产品的不断丰富和积累，将创新性的产品推向市场并转化为效益以进一步推动学生创新的主动性，工程训练中心搭建平台，学生开设了“自主建设、自行维护、自我管理、自负盈亏”的“慕凡智能科技”淘宝店铺，一些创新创意产品都在线上销售.通过运营店铺，形成良性循环，学生的工程实践能力、工程创新能力和团队合作沟通能力都得到很大程度的提升.

3 实施成效

通过工程训练的分层次培养，实现了不同专业、不同兴趣学生的“全面提升、重点突破、局部拔高”培养目标，取得了一定的成效.

3.1 学生的工程实践能力和创新实践能力得到了不同程度的提升

工程训练提升了实践能力，激发了实践兴趣.最近三年，参加全国大学生电子设计竞赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛等共获国家级一等奖18项，二等奖17项，三等奖30项；省级一等奖40项，二等奖47项，三等奖51项.

3.2 承接不同层次项目，申报相关科研成果

项目实施过程中，学生参与申报发明专利10余项，授权4项.其中由工程创新层次培养出的学生，主导参与设计与开发的智能门锁项目、光立方开发板项目等，目前已成功应用于实训教学，是实现高层次创新实训反哺基础实训教学的典型案例.

4 结语

面向社会需求培养具有工程实践和工程创新能力的人才是高等学校的任务，工程训练中心根据学生的需求，搭建了工程立体化的训练平台，建立了包含工程基础训练、工程技能训练、工程综合训练和工程创新训练在内的多层次工程训练教学体系，形成了“逐渐形成、综合运用、螺旋提升”的能力培养方案.通过社团组织、竞赛引导、开放实验室和创新创业实践，学生的综合能力和综合素质都有很大程度的提升.