徐　慶　宋繼田

（天津科技大學，天津300222）

“過程裝備與控制工程”專業(yè)課外工程教育的探討與實踐

徐慶宋繼田

（天津科技大學，天津300222）

對大學生自主學習教育的培養(yǎng)是工程教育的重要內容。本文以天津科技大學“過程裝備與控制工程”專業(yè)的課外工程教育為范例，探討了課外工程教育的實施方法，著重討論了工程師認知教育、科技創(chuàng)新活動、產學合作工程實踐等三個方面，并指出了課外工程教育存在的一些問題。實踐表明，該措施可提高工科大學生的工程意識和創(chuàng)新能力。

課外工程教育；創(chuàng)新；自主學習

在全球化背景下，工程教育對于增強國力和未來競爭力日顯重要。本世紀以來，歐美各國特別將加強和改革工程教育作為高等教育發(fā)展的重要內容［1］。歐盟委員會資助下構建并實施了“歐洲高等工程教育”（H3E）、“加強歐洲工程教育”（E4）、“歐洲工程的教學與研究”（TREE）等系列主題研究［2-4］。從2000年起，麻省理工學院等四所大學組成的跨國研究團隊，經過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念［5］，它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。我國教育部也提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”［6］，旨在全面提高我國工程人才培養(yǎng)質量。我國要建設創(chuàng)新型國家，需要培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強、適應經濟社會發(fā)展需要的高素質工程技術人才。以汕頭大學為代表，國內50多所高校正在開展CDIO教學實踐［7］。此外，華東理工大學還提出了“全面工程教育”理念［8］。綜觀各種教育模式，實踐是關鍵詞之一［9-10］，而課外是學生學習生活非常重要的一部分，也是學生自主學習提高的時間，合理利用課外組織開展工程教育，對于學生能力、素質的培養(yǎng)具有重要的意義。這里，課外工程教育指課內教學計劃規(guī)定之外的學生工程教育活動，其特征是強調學生的自主性和教師的引導作用。

天津科技大學的“過程裝備與控制工程”專業(yè)是天津市高?！笆濉本C合投資規(guī)劃的品牌專業(yè)建設項目，有著50多年的辦學歷史，擁有本科、碩士、博士以及工程碩士培養(yǎng)等完整的人才培養(yǎng)體系，為課外工程教育的實施提供了良好的平臺。落實“輕工過程裝備”人才培養(yǎng)的特色定位，對本科生開展課外工程教育，是提升人才培養(yǎng)質量的必要手段，與培養(yǎng)計劃內的教學相輔相成。

目前，工科類為主的普通院校針對本科生教育嘗試實行“3＋1”的培養(yǎng)模式，即“3年專業(yè)基礎學習+1年實訓實踐學習”。但是，作為工科學生，工程教育應該努力使之貫穿大學四年的學習始末，模塊化的分段式培養(yǎng)方式某種程度上不能很好地使學生對知識融會貫通，因此，效果并不明顯。尤其是在大眾化教育背景下，如何能夠讓學生將專業(yè)知識的“片段”連接組織在一起，是值得研究的內容。本文主要從工程師認知教育、科技創(chuàng)新活動、產學合作工程實踐等三個方面探討對本科生課外工程教育的實踐。

一、工程師認知教育

從大學一年級入學開始，為了幫助學生更好地了解專業(yè)培養(yǎng)體系、發(fā)展方向以及就業(yè)情況等，我們編制了《機械導航》作為學生了解所學專業(yè)的入學手冊。每年定期舉辦“卓越工程師成長之路”、“教授講壇”等活動，邀請學術領域的教授和企業(yè)界工程領域的專家，為學生帶來不同主題的講座。包括針對某一專題內容，請工程領域專家進行詳細講授；在本科生進入畢業(yè)設計之前，請具有豐富工程設計經驗的企業(yè)或設計院的專家為畢業(yè)生開辟設計類專題指導講座等；以工程技術講座的形式，對學生加強工程修養(yǎng)以及工程師倫理教育。同時，借助學院的大學生職業(yè)生涯規(guī)劃中心，為學生提供與工程師們溝通和交流的機會，激發(fā)他們的學習興趣，拓展思維空間，提高工程和科研能力。這些認知教育使得學生明確認識到工程師不但能“造物”，而且能“做事”。

二、科技創(chuàng)新活動

大學生的科技創(chuàng)新活動有助于營造大學學術氛圍和培養(yǎng)積極向上的學風［11］。科學研究是大學的基本職能之一，培養(yǎng)卓越工程師必須使之兼?zhèn)淇茖W家和工程師的雙重素質和能力，因此大學既要注重新技術的研發(fā)，注重解決工程實際中的科學技術問題，又要注重對學生能力的培養(yǎng)。此外，現(xiàn)代工程實際應用中很大程度上是基于多學科的科學和技術知識的交叉與應用，因此，學生在校期間開展科技創(chuàng)新活動對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力具有重要意義。

1.參與科學研究

科學研究是非常有效的實踐訓練方法，理論知識與具體實踐結合，鍛煉了學生的項目組織實施能力。我們以研究室為科技創(chuàng)新平臺，教師指導，研究生協(xié)助，本科學生以項目成員的身份參與或者基于某個項目組獨立從事科研工作。

比如在試辦“卓越人才實驗班”過程中，除了課程體系的區(qū)別設置之外，還重點強化了學生參與科技活動的內容，從大二開始實行導師培養(yǎng)制，類似于研究生導師制，以科研實績好、責任心強的教師為導師，指導學生的研究工作。為了達到較好的學習效果，一般每名導師指導兩名學生。再如，“過控”專業(yè)的特色研究室吸收了部分大三、大四的本科生，通過積極參與科研項目，導師指導和與研究生的合作，可以使學生較早地進入科研狀態(tài)，明確科研的基本方法和思路。在這個過程中，學生將得到文獻檢索和論文撰寫能力的訓練，充分發(fā)揮其創(chuàng)新思維能力，促進了課程體系中知識的掌握，增強了學術交流和技術交流能力，提高了分析問題和解決問題的能力。同時，導師們也可以借此了解學生的認知及需求，有利于提升課堂教學效果，滿足學生的學習需求。另外，多年來實施的推薦免試研究生提前進入實驗（研究）室從事科學研究的計劃，也收到了較好的效果。

2.專業(yè)軟件的學習和使用

專業(yè)軟件是將來工程實踐必不可少的工具，同時利用軟件可開展虛擬現(xiàn)實設計、制造、過程優(yōu)化等虛擬教育。目前，AutoCAD、Matlab、Pro/E等繪圖、科學計算和工程類軟件已進入本科教學內容，隨著知識的積累和學習的深入，通過選修課或指導性推薦，可以讓學生接觸諸如ANSYS、FLUENT、COMSOL Multiphysics、EDEM等分析計算設計相關的軟件。軟件的使用對于調動同學們的學習積極性很有幫助。比如，要求學生熟悉ANSYS的分析問題的步驟，掌握ANSYS建模、網格劃分、求解和后處理的基本方法，可以使學生具備初步的利用有限元軟件求解工程問題的能力。對于過程裝備與控制工程專業(yè)學生而言，單元操作及過程優(yōu)化是重要的學習內容，建議學生使用試驗版Symprosys軟件（http：//www.simprotek.com/），針對干燥、蒸發(fā)等特色課題進行過程分析和優(yōu)化，對于鍛煉學生的分析抽象能力、知識表達能力和綜合運用所學知識解決問題的能力有很大幫助。

3.科技競賽

機械工程學院設置了大學生科技創(chuàng)新基金，積極引導學生參加各類科技競賽活動。比如，鼓勵學生積極申報“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目”，導師提供條件，學生自主完成創(chuàng)新性實驗的設計、實驗條件的準備、實驗的實施、數(shù)據(jù)處理與分析、報告撰寫、成果（學術）交流等。利用天津科技大學實驗室開放基金項目，加強工程專業(yè)人才培養(yǎng)［12］。經歷這些過程后，學生能夠逐步形成獨立思考問題、解決問題的能力以及組織實施實驗設計的能力，為今后的工作取得寶貴的實踐經驗，同時也可以為畢業(yè)設計積累素材和資料。

4.學術交流

高校是學術交流最活躍的地方，可是真正面向本科生的卻比較少見，而本科生也還沒有意識到要主動去參與這些活動。因此，設計面向本科生的學術交流活動對于開闊大學生視野很有必要。這些年，我們開設了“博士講壇”，由中青年博士為本科生講授其所屬研究領域的發(fā)展與自己的研究實踐，能夠很好地貼近學生，使學生對專業(yè)領域的未來以及自己的職業(yè)規(guī)劃有較好的了解和認識。此外，借助國外來訪學者，專門開設面向本科生的學術講座，讓學生了解國外工程教育情況和科研方法，嘗試進行國際型工程人才培養(yǎng)。近年來，來自美國、加拿大、俄羅斯、日本等國家的高校和研究單位的專家為我們做了講座，交流語言為英語，本科生能夠與國外專家互動交流，一定程度上說明了學生的潛力，因而更應該為學生們提供更多的機會，以滿足不同學生的不同需求，適應工程教育國際化的需要。

三、產學合作工程實踐

一般來說，大學課堂課程內的學生仍處在一個假定的實驗環(huán)境中，要拓展到工程實踐的實際體驗還有一定難度。針對過程裝備與控制工程專業(yè)，我們與企業(yè)合作，引進了中試規(guī)模的提取、干燥、蒸發(fā)等多套設備，這樣學生的實驗活動就與企業(yè)的實際生產相類似，可以培養(yǎng)學生工業(yè)生產及企業(yè)運營管理的大局觀。其實，在學生畢業(yè)設計期間與企業(yè)合作，讓學生深入企業(yè)，在企業(yè)工程師和學校教師的共同指導下研發(fā)產品、解決工程實際問題是培養(yǎng)學生工程能力的最好途徑，但是該途徑的實施因客觀原因仍有一定難度。

產學合作需要本科生綜合各基礎課程中所學到的知識，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新思維能力［13］。一方面，可以以企業(yè)合作或單獨委托項目為抓手，在工程師的指導下開展工程實踐，盡可能涉及到項目的全過程，如工程設計、加工、組裝、測試等。另一方面，依托本專業(yè)建立的校外實習基地、工程訓練中心等培養(yǎng)學生的工程能力。如，過控專業(yè)在天津市津南區(qū)多個企業(yè)建立了校外實習基地，天津市榮光特種風機有限公司、永恒電機廠、天爐科技發(fā)展有限公司、尼特風機有限公司、寶成集團等均已成為本專業(yè)學生進行工程實踐的重要場所。

四、結束語

本科生的課外工程教育需要有比較大的平臺，才能夠為學生提供工程實踐的機會，才能在大學期間切實提高學生自主學習和工程實踐的能力。在實踐過程中，我們還發(fā)現(xiàn)了一些問題需要在今后的工程教育中進行改進。

一是教學模式需要及時革新。沿用以往的教學模式，以知識傳授為主，只關注“做中學”是不夠的，教師和學生的工程教育意識仍需要重視和提升，只關心“規(guī)定內的動作”是遠遠不能達到要求的。

二是高校與企業(yè)在人才培養(yǎng)上的合作缺乏更為深入的開展，需要研討“共贏”機制和相關措施。高校內具有工程素養(yǎng)的教師隊伍不足，走出校園的機會不多，缺乏更多的與企業(yè)合作的切合點。

綜上所述，在今后本科生的課外工程教育中，應在動手實踐、分工合作、交流研討等能力培養(yǎng)和素質養(yǎng)成方面進行提高，并形成對課內教學的有力支撐。同時，為了更好地培養(yǎng)具有國際化視野的畢業(yè)生，學校仍需要面向實際改革創(chuàng)新教學模式，開拓并建立更多的與企業(yè)合作共贏的機會和平臺。

［1］錢慧敏，李叢.教育質量提升研究［J］.實驗室研究與探索，2015（5）：166-168.

［2］Claudio Borri，Elisa Cuberti.工程教育的全球合作［J］.高等工程教育研究，2009（6）：18-23.

［3］姚威，鄒曉東.歐洲工程教育一體化進程分析及其啟示［J］.高等工程教育研究，2012（3）：41-46.

［4］王梅，亢銘.國際工程教育研究演進路徑與熱點前沿的可視化分析［J］.高等工程教育研究，2016（1）：29-33

［5］查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產學合作和國際化［J］.中國大學教學，2008（5）：16-19.

［6］林健.注重卓越工程教育本質創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)模式［J］.中國高等教育，2011（6）：19-21.

［7］顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO—汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索［J］.高等工程教育研究，2008（1）：12-20.

［8］涂善東.工程教育的未來：寓工于樂，寓教于樂［J］.高等工程教育研究，2010（1）：20-24.

［9］李培根.工程教育需要大工程觀［J］.高等工程教育研究，2011（3）：1-3.

［10］李培根.未來工程教育中的實踐意識［J］.高等工程教育研究，2010（6）：6-8.

［11］鮑碧清.高等院校大學生科技創(chuàng)新活動體系的構建與探索［J］.廣東化工，2014（21）：234-236.

［12］胡煜，黃坤，布建威.利用實驗室開放基金項目加強工程專業(yè)人才培養(yǎng)［J］.中國輕工教育，2012（2）：61-62.

［13］浦徐進，黃河，唐建榮.面向區(qū)域產業(yè)需求的工業(yè)工程人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式構建［J］.中國輕工教育，2012（5）：64-67.

（責任編輯：姚歆燁）

On the Extracurricular Engineering Education for the Process Equipment and Control Engineering Course

XU Qing，SONG Jitian
（Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222，China）

Cultivating college students’autonomous learning abilities is an important aspect of engineering education.This paper presented an example of extracurricular engineering education for the major of process equipment and control engineering in Tianjin University of Science and Technology，and discussed the implementationmethodsfromthreeaspects:awarenesseducationofengineers，technologicalinnovation activities，and cooperation between learning and practice.Finally，problems in extracurricular engineering education are discussed.Practice shows that those measures can really improve the students’engineering consciousness and innovation abilities.

extracurricular engineering education；innovation；autonomous learning

G642.0

徐慶（1983—），男，講師，研究方向：過程裝備與技術。

天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃重點項目（B05-0802）。