浅析东北地区高校工程训练现状和存在的主要问题

浅析东北地区高校工程训练现状和存在的主要问题黄根哲朱振华李晓舟于化东（长春理工大学机电工程学院，吉林长春130022）摘要：工程训练是高校培养学生具有德智体美全面发展、具备基本的工程实践能力和创新能力的重要一环。通过东北地区各高校工程训练情况进行调查和分析,总结出三个共性的结论：其一是应把工程训练与“工程材料与机械制造基础”系列理论课程同步或协调安排；其二是基础制造实训和先进制造技术实训分阶段实施；其三是应把“工程材料与机械制造基础”系列理论课程直接安排到具有“实践氛围”的工程训练教室中进行。关键词：工程训练；教学理念；创新能力；工程材料与机械制造基础课程；工程实践中图分类号：G6489.4；G4820引言在20世纪60-80年代，我国高等学校的工科类学生，除了有相应的实验教学外，都要经历企业认识实习、校内金工实习、企业生产实习和专业实习等“真刀真枪”的工程实践教学环节，以保证工科类学生的工程素质培养和工程能力的提高。而且，与工程实践密切相关的金属工艺学课程是由来自同一教研室的教师讲授。这样，讲授工程材料及冷热加工的教师可方便地进行教学研究与探讨。另外，金工实习的时间、地点的选择与安排也符合工科院校学生“认知实习—理论学习—实践—再学习—再实践—探索性认知实践”这一工程知识认知和掌握的基本规律。但随着九五期间高校的扩招和高校对学生的知识与能力结构的拓展要求，绝大多数工科院校的工程训练与相应的理论课是由不同学院或专业的教师讲授。因此，本次调研目的是为全面了解东北地区工科院校工程训练经过长期快速发展后的现状与存在的主要问题，进一步探索实践教学在人才培养中的作用，旨在全面推进和完善金工系列课程的教学改革［1］。1调研内容与方法问卷调查设计了11项内容，具体有工程训练中心所属与级别、工程训练的学期及总天数、先进制造技术实训天数、理论课教师是否参与学生的工程训练、主要工种人机比、实训指导教师每次指导学生人数、是否采用多媒体讲授、是否安排课外作业（实习报告）以及作业是否批改、是否安排创新实践训练教学环节、课程建设成果、实训经费等［2］。调查方法是以2015年8月15-16日期间，由东北地区工程训练/金工研究会主办、长春理工大学承办的“东北地区工程训练/金工研究会第十一届(2015)学术年会”之机，针对与会的东北三省工科院校部分工程训练教师，进行了问卷调查，共下发39份问卷，回收22份。2调研结果针对“工程训练中心所属部门”的内容，回答校直属9所，占41%；回答教务处管理3所，占14%；回答相关学院(大多为机械工程学院或机电工程学院)者8所，占36%，还有2所院校未填写。由此可以看出，超过一半的高校工程训练中心属于校直属或教务处所属(共占55%)，与正级处的各学院属于同一级别。这与十一五期间相比，说明各高校非常重视工程训练中心的发展，工程训练的软硬件条件、实训规模以及实训教师队伍有了长足的发展。针对“开设工程训练项目学期”的问卷调查，有10所院校(占50%)和9所院校(占41%)的机械类专业分别在第二学期和第三学期开设工程训练项目，约占总调查院校的91%；在近机械类专业方面，各有5所院校(占28%)在第二学期和第四学期、6所院校(占33%)在第三学期开设工程训练项目；而非机械类专业开设工程训练项目的学期比较分散，第一学期开设的有5所(19%)、第二学期有4所(15%)、第三学期有8所(31%)、第四学期有8所(31%)、第五学期有8所(31%)。针对“工程训练实践课程开设总天数”的调查内容，机械类专业学生实训天数在10-20天的学校有14所，占64%；近机械类专业学生实训5-10天和10-20天的学校各有7所和12所，所占比例为35%和60%；而非机械类专业有17所院校(占81%)实训天数在5-10天范围内。从整体上看，实训天数符合以机械类、近机械类、非机械类顺序递减要求。但与教育部机械基础课程教学指导分委员会(金工课指组)于2004年1月颁布的“普通高校工程材料及机械制造基础系列课程教学基本要求”中，建议实习时间为20-30天相比，绝大部分院校未达到规定要求。按着金工课指组对普通高校要求，先进制造技术实训比例至少应在总实训的15-30%之间。但实际上，2所学校的机械类专业(占12%)、5所学校的近机械类专业(占25%)及9所学校的非机械类专业(占39%)的先进制造技术实训比例少于金工课指组对普通高校的基本要求(15%)。说明一部分高校的工程训练离现代大工程背景下［3］工程训练的先进性还有一定的差距，部分院校的工程训练甚至仍停留在原金工实习的水准。针对“理论课教师是否参与学生的工程训练”调查内容，有将近一半院校(10所)的理论课教师不参与学生的工程训练。这说明，目前有相当一部分高校有一种倾向，就是理论教学与实践教学相脱节，以理论教学代替实践教学，以理科的人才培养模式代替工科人才培养模式，完全忽视了工科人才培养应以实践为主的基本规律［4］。针对“主要工种的人机比”调研内容，铸工1：1人机比的高校占48%(10所院校)，但有6所院校(占29%)未开设铸工实训项目；车工人机比为1：1、2：1、3:1及5：1的高校各占30%、26%、26%及13%；钳工约有82%(18所院校)的人机比为1：1；铣工和焊工的人机比大部分分散在1：1、2：1、3：1、4：1上；各院校基本都有车工、钳工和焊工实训项目，但有13所院校(62%)没有机器锻造实训项目，这个比例是相当高的。数控车和数控铣的人机比基本在2：1、3：1、4：1及5：1上；而数控线切割的人机比分散在3：1、4：1、5：1以及8：1、10：1上。由此可知，各院校的实训项目基本达到了金工课直委对人机比的最低要求。但冷热工程训练项目不均匀现象突出，尤其未设有或者既使有但未开展机器锻造和铸工的院校存在相当的比例。针对“工程训练课程讲授是否采用多媒体课件”的调查内容，绝大部分高校采用现代教育技术手段进行工程训练的相关课程讲授，但主要在理论课讲授时采用多媒体课件，部分院校还采用录像资料以增强实践教学效果。针对“是否安排课外作业及批改情况”的调查内容，绝大部分高校的工程训练布置课外作业(占89%)。而且，其中大部分院校是进行批改的(89%)。说明工程训练实践课程的教学管理逐步走向了正规化、系统化。针对“是否安排创新实践项目”调研内容，绝大部分高校(占77%)安排工程训练创新实践项目，但还有5所(占23%)院校未开展创新实践项目。在创新实践项目的安排上，主要以机械类专业的学生为主或机械类专业学生中的卓越班为主。还有一部分院校把创新训练项目列入到选修课中，针对工程训练实践感兴趣的学生组队参加，并形成一个创新团队，由具有实践经验的工程训练教师引导。在创新实践项目的内容上，大部分以团队合作方式自主设计、制造、调试小型智能机械，如3D打印各种零件后进行组装、激光内刻蚀人物肖像、各种智能小型水陆空探测机械以及机器人等。针对“课程建设成果”的调查内容，现有国家级精品课和省市级精品课程的院校各有3所(占14%)、校级精品课程的院校有5所(占22%)，各级精品课程占总工程训练课程的50%。由此可知，经过十五和十一五10年的快速发展，东北地区工程训练课程建设取得了长足的发展。针对“工程训练经费情况”的调查内容，按着机械类、近机械类、非机械类专业划分，工程训练经费在10-12元/人天的院校分别有13所(占65%)、7所(占44%)及7所(占44%)；工程训练经费少于9元/人天的院校分别有3所(占15%)、5所(占31%)及6所(占38%)。另外还有4所院校(占25%)的非机械类专业学生工程训练经费不足4元/人天，说明各高校工程训练经费差别较大。尽管金工课指组没有对普通高校的工程训练经费提出明确的要求，但如果其经费少于9元/人天，很难开出高质量的工程训练课程。在工程训练经费的拨款形式上，个别院校不是按每年工程训练的学生数或工程训练教学工作量确定，而是实行每年一次性拨款政策。针对“工程训练中心指导学生数”的调查内容，各高校指导学生数比较分散。即指导2000-3000名学生的高校有4所(占14%)、指导3000-4000名学生、4000-5000名学生、5000-6000名学生的工程训练中心各有4所(占18%)。还有6所院校(占27%)的工程训练学生数少于2000人。从资源共享的角度，不一定所有院校都要建设工程训练中心，如果地理条件合适，可以选择某一所具有较强实力的高校集中建设高水平的工程训练中心，由相关学校共享。这有利于工程训练教学软硬件资源的合理应用，也为国家节省相应的教育经费。3调研发现的主要问题与解决方案3.1工程训练的学期问题从工程训练的工作量分配和不同专业学生参与工程训练的目的来分析，其学期分配基本合理。但对机械类学生来讲，在大工程背景下，工程训练过程是高校培养具有德智体美全面发展、具备较强的工程实践能力和一定的创新能力所不可或缺的一环。因此，理想情况是：工程训练安排在通识教育后期、专业基础教育前期的第三学期和第四学期较好。但实际上有10所院校(50%)的工程训练安排在第二学期，这对机械类学生来讲可能有些过早。对近机械类专业的学生开设的工程训练项目分散在第一、第二、第三、第四和第五学期，相对比较合理。但是，针对非机械类专业的学生开设的工程训练项目，第三学期和第四学期安排工程训练项目的学校各占31%(8所)。从非机械类专业的学生在大学期间构建知识结构角度来讲，这样的学期安排有些滞后。因为针对非机械类专业学生的工程训练主要是为了提高学生的工程素养、开拓视野、强化工程意识以提高完善其专业能力，这些学生的工程训练也主要是以认识实习、观摩实训为主。因此，在能够实行工程训练的工作量学期分配的院校，尽可能把非机械类专业的学生安排在靠前学期，近机械类专业的学生安排在中部学期，而机械类专业的学生安排在靠后学期，即机械类专业的学生安排在第三、第四和第五学期比较合理。而且，根据工程知识掌握的基本规律“实践-认识-再实践-再认识”的角度出发，针对机械类学生理想的工程训练过程应该是“边工程实训、边理论学习”。即把工程训练与工程材料与机械制造基础系列理论课程同步或协调安排才符合工科人才培养的基本规律［5］。3.2基础制造工程训练和先进制造技术工程训练的时间安排问题绝大部分高校的基础制造和先进制造技术工程训练是同步安排的。针对常规基础工程训练，一般不会存在什么问题，但对先进制造技术工程训练就存在着一定的问题。即一般院校的工程训练安排在第二、第三学期，这时与先进制造技术相关的理论课还没有跟进，学生的先进制造工程训练就轮为“认识实习或观摩实习”的水准。例如，部分高校学生在进行数控车、数控铣、数控线切割等项目的工程训练时，学生因未学到相应的理论课，完全不会编程。学生只能观摩实训教师编好程序后的运行情况，实际还远没有达到工程训练的“亲自动手在实践中学习”的目的。为此，有条件的院校，可以把基础制造和先进制造技术工程训练分开进行。即在第三学期正常进行基础制造工程训练，但先进制造技术工程训练可以安排在上完相关的理论课、学生完全能够编程的前提下再进行，效果可能会更好一些。这样，有必要把先进制造技术工程训练放到第四或第五学期进行比较合理。3.3与工程训练紧密相关的理论课和工程训练实践课相脱节的问题在20世纪60-80年代，我国高等学校的工程类学生，除了有相应的实验教学外，一般还要在企业认识实习一周、校内的金工实习六至八周、在企业的生产实习四周和专业实习四周等以上4个重要的实践教学环节构成，以保证工程类学生的工程素养的培养和工程能力提高［6-8］。而且金属工艺学课程是集理论教学、实验与工程训练紧密相结合的工程应用型课程。绝大部分高校的金属工艺学课程由来自同一教研室的教师讲授，讲授工程材料及冷热加工的教师可方便地进行教学研究。另外，金工实习的时间、地点的选择与安排也符合工科院校学生“认知实习—理论学习—实践—再学习—再实践—探索性认知实践”［9］这一工程知识的认知规律。但随着九五期间高校的扩招和高校对学生的知识与能力结构的拓展要求，绝大多数工科院校的金属工艺学课