创建国家级实验教学示范中心的探索与实践

来源:用户上传      作者: 周郴知　丁洪生　冯　俊　靳盛津

　　摘要：北京理工大学在创建国家级实验教学示范中心过程中，坚持教育观念、教学体系和教学模式的创新，以学科建设为龙头，不断拓展工程训练内涵，构建现代工程训练的实践教学体系和模式，搭建多学科工程训练实训平台，开展创新活动，规范中心管理，实现了传统金工实习向全面工程训练的转变，充分发挥了实践教学基地示范辐射作用。
　　关键词：示范中心：实践教学：教育创新：规范管理
　　
　　本文结合北京理工大学工程训练中心实验教学示范中心的创建，就工程训练实践教学体系和管理体系的创新与建设问题进行探索，以期深化工程实践教学改革。
　　
　　一、坚持学科引领的工程实践教学理念和改革思路
　　
　　在高等工程教育过程中，工程训练中心作为对学生进行全面系统的工程技术教育和工艺技术训练的实践教学基地，使学生获取机械制造工程技术的知识，了解工程概念，提高工程素质，培养创新意识和创新能力，正在发挥越来越重要的作用。长期的教学改革实践表明，工程实践教育是提高学生全面素质的重要环节。
　　北京理工大学要建设“国内一流、国际知名”的高水平研究型大学，必须有一流的公共实践教学基础平台。我校工程训练中心始建于1999年世界银行贷款“高等教育发展项目”，并分别得到了学校“985工程”实验教学基地建设、“十五”“211工程”公共服务体系建设等项目的支持。按照我校本科培养目标和教育教学改革的思路，在工程训练中心的建设中，贯彻以学科建设引领的工程实践教学理念和改革思路，促进实践基地与学科建设、专业建设的融合，利用机械大学科的拉动，超前设计，统一规划，集中管理，资源共享，对构建现代制造技术的实践教学基地有着重要意义。
　　我校工程训练中心建设以机械工程一级学科(机械制造及自动化、机械设计及理论、机械电子工程和车辆工程及工业工程五个二级学科)为龙头，依托四大课群(工程材料与机械制造基础课群、机械设计基础课群、机械工程及自动化专业课群以及工业工程专业课群)，按照三大模块(工程技能基础训练模块、机电产品创新设计制作模块和先进制造技术训练模块)，本着“边建设、边运行、边发挥效益”的原则，瞄准高水平，高起点和领先目标，进行了规模化、系统化规划建设，实现公共基础、技术基础、专业基础以及专业实践“一条线”的工程训练，完成传统“金工实习”向现代工程训练全面转变。
　　为了适应现代化工业技术综合性，多学科交叉的特点，工程训练课程的内容和训练方式都发生了根本的变化，在教学中必须对训练的内容进行精选、重组和优化，充分体现机与电结合、金属与非金属结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求：在方法上按照层次从简单到复杂、从传统加工技术到先进制造技术、从按部就班训练到创新设计及制造。适当保留传统工艺方法的基本训练，让学生很好地了解和掌握材料成型、机械加工的基本工艺知识，同时增加现代加工技术和对经济、质量、市场意识的训练。使学生更加全面地了解和熟悉现代加工技术及其发展趋势，更深刻地感受到新工艺、新技术的产生和发展，需要多学科知识的交叉和融合，逐步建立起大机械、大制造、大工程的意识和概念。将素质教育和大工程的思想始终贯穿在工程训练的教学中，及时掌握现代工业的特征和内容。这种在工程实践教学中，坚持传授知识、培养能力、提高素质协调发展，注重对学生探索精神、科学思维、实践能力、创新能力的培养改革思路，从根本上改变实验教学依附于理论教学的传统观念，充分认识并落实实验教学在学校人才培养和教学工作中的地位，形成理论教学与实验教学统筹协调的理念和氛围，成为我校工程训练中心的风格，体现我校的办学特色。
　　
　　二、构建“工程训练四年不断线”的实践教学新体系
　　
　　以工程训练为载体，全面提高学生的工程素质，是当前教学改革的核心任务之一。根据学生的学习认知过程，建立分阶段、多层次、模块化、开放型、综合性工程训练教学新模式，分阶段完成和实施工程训练，实现工程训练四年不断线。把训练内容融入为四个层面，即：《工程训练Ⅰ》――针对学生进行对制造系统和制造过程的认知性工程训练，培养学生的感性知识，为学生奠定工程知识背景： 《工程训练Ⅱ》――针对学生进行工程技能基础训练，使学生学习工艺知识，提高工程实践能力，培养工程素质和创新意识和能力； 《工程训练Ⅲ》――针对学生进行工程综合思维能力与创新能力训练，结合先进技术和专业教学，提供不依附于课程的现代工程实践活动，增加学生的动手能力和创新思维能力：《工程训练Ⅳ》――提供综合工程平台，让学生进行专题研究训练，全面提高学生的工程素质。
　　上述四个部分训练以大工程为背景，以工程教育教学改革为动力，以提高学生工程实践能力、综合工程素质和创新意识和能力为主线，按照由浅入深，由低到高的认知规律，构建人才培养新模式和科学合理的课程体系。课程的设计坚持思想解放和观念更新，树立“大工程教育”理念，紧紧抓住素质教育的核心――创新精神和实践能力的培养。通过多年的实践，形成“纵向贯穿”、“横向交融”的课程新体系。所谓纵向贯穿，即从机械工程基础技能培养方面入手，逐步进入到该领域先进技术：所谓横向交融，即体现人才培养中，各科知识的融合与贯通，以及学科专业的交叉和渗透，使被培养者成为复合型、创新型人才。
　　这样的工程训练教学体系有利于根据不同专业、不同层次学生的需求，有利于采取灵活的教学方式安排工程实践训练教学内容，有利于培养学生实践能力、创新意识和工程综合素质，有利于提高实践训练水平。
　　
　　三、拓展工程训练内涵，搭建多学科工程训练实训平台，提升实训水平
　　
　　学科建设是高水平大学建设的一个重要方面，充分利用学科和学科建设技术优势，拓展工程训练内涵，搭建多学科工程训练实训平台，是建设高水平工程训练基地的有效途径，不仅使所建项目有较高的技术起点，使本科学生在工程训练中就得到高水平的装备操作、最前沿的科学技术知识。缩短学生与现代技术的距离，提升实训水平。
　　从人才培养体系整体出发，建立以能力培养为主线，分层次、多模块、相互衔接的实验教学体系，与理论教学既有机结合又相对独立。实验教学内容与科研、工程、社会应用实践密切联系，形成良性互动，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。引入、集成信息技术等现代技术，改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强综合性、设计性、创新性实验。建立新型的适应学生能力培养、鼓励探索的多元实验考核方法和实验教学模式，推进学生自主学习、合作学习、研究性学习。
　　在工程技能基础训练模块的课程改革中，主要结合工程材料及机械制造基础课群的知识体系改革，在构建现代工业培训的基础综合硬件平台(机械制造基础工艺训练平台、材料成形工艺和新技术基础训练平台)上，

重点加强“新技术、新工艺、新设备”的应用，利用先进的教学手段，系统地提供工程素质、能力培养和作风养成方面的基本训练。同时，逐步实现传统的金工实习向全面工程训练的转变。并对“机械制造基础”、“热加工工艺基础”、“机械加工工艺基础”等课程进行了改革。
　　在机电产品创新设计制作模块的课程改革中，主要结合机械设计基础课群的知识体系改革，将原分散的课程整合，形成以“机械工程概论”、“几何精度设计”、“工程制图”、“机械原理”、“机械设计”为主线的机械设计基础课群，建立由机械创新基础训练、机械创新设计、机械性能测试和创新产品制作组成的产品创新设计制作实验平台，从认知、创新设计、性能测试到产品制作，完成完整的创新设计与制作的工程能力培养过程。
　　在先进制造技术训练模块的课程改革中，主要结合机械工程及自动化专业课群、工业工程专业课群的知识体系改革，在专业课程内容的调整、合并以及理顺各知识间关系基础上，打破原有课程分散实验的限制，开设“生产准备与控制”、“系统分析与仿真”、“物流工程”等跨课程、综合性(电、机械和信息处理)的实验内容，建成较为完整的先进制造技术实践知识的演示、训练和应用的教学基地。
　　在教学方法上，采取教师讲解和技工指导相结合，基本操作与现代工程能力训练相结合，参观研究与动手实训相结合，实物教学与CAI课件虚拟实验相结合。在新增较多先进数控设备的基础上，更新学生工程训练内容。特别在数控技术实训中，充分利用计算机网络技术，建设工程训练远程设计微机室和多媒体教室，引入最新CAD／CAM软件，改变了过去单纯手工编程的历史，使学生不但了解和初步掌握了先进的产品设计和绘图工具，而且将机件设计、计算机绘图、修改编程、加工制造等环节连接起来，使学生对产品的生产的全过程有一个直观的认识。应用远程设计、网络制造的设计理念以及计算机网络技术、现代多媒体教学手段，初步实现远程设计、网络制造的现代机械制造理念，完成金工实习向工程训练的全面转变。
　　
　　四、开展科技创新活动，提高学生工程综合素质
　　
　　高校是我国培养现代化建设所需高等人才的重要基地，在实践教学过程中，开展创新设计与制作活动，培养学生的创新意识和能力是示范中心的重要任务。必须把“创新”教育思想渗透、贯穿到工程训练的全过程，并逐步得以提高。
　　我校以工程实训中心的软硬件条件为平台，积极组织和开展大学生创新实践活动。一方面，在正常的实践教学计划内，专设创新活动周，组织学生按照给定的命题，如“非轮式仿生爬行机器人”、“机械式弹跳装置”等，以小组为单位，进行创新项目设计与制作。在实践中不断激发学生创新的潜能。另一方面，结合各种形式的创新大赛，开展大学生科技创新活动，部分学生的成果参加了相关的创新设计竞赛等。
　　学生通过开展科技创新活动，独立自主地学习，不仅可以将所学知识灵活应用于实际，学到更多的知识，而且还能培养学生的各种能力，提高学生的综合工程素质。
　　
　　五、先进的运行机制和规范管理是工程训练中心可持续发展的可靠保证
　　
　　依据学校学科的特点，整合实验教学资源，建设面向多学科、多专业的实验教学中心。我校工程训练中心是校级实验室。学校对中心实行统一领导、分级管理的体制(投资与建设以学校管理为主，教学与日常管理以学院为主)。校实验室与设备处、教务处对中心每年的常规实验费、设备费以及工程训练等专项经费实行单列，以确保工程训练教学经费落实到位。学院由一名副院长兼任中心主任，直接分管中心的工作。中心实行主任负责制，对本中心的人、财、物进行综合管理。
　　中心内部实现教学资源统筹安排、设备及所有资源共享。中心建立网络化的实验教学和实验室管理信息平台，利用局域网络系统，结合数控技术和计算机科学技术，营造了一个使学生进行“远程设计、网络制造”理念的工程训练氛围。并形成“公共基础教育一学科基础教育一专业教育一专业学科”一条线的知识结构。同时，建立有利于激励学生学习和提高学生能力的有效管理机制，创造学生自主实验、个性化学习的实验环境，建立实验教学的科学评价机制，完善实验教学质量保证体系，引导教师积极改革创新。
　　工程训练实践教学过程，不仅通过加强基本技能和工程能力训练来提高工程素质，而工程环境及非技术因素对人才的影响也是十分重要的。我们以“科学、创新、艺术”为主题，打造中心环境，建立并营造具有人性化、智能化的人文环境、学习环境、实践环境以及可管、可控、可预防、可应急的安全管理环境。在建设中全面更新实验台、工具柜，建立工具站，设置实训区、实验室标识牌，划出安全通道等，使学生进入实训区，就能强烈感受到浓郁的学习氛围，清洁明亮的环境，加上排列有序的机床，展现了现代企业厂房的风貌，一扫过去实习环境脏、乱、差的状态。这些都无不给学生们一种新的感受，也得到各高校同仁的充分肯定和赞赏。
　　学校重视实验教学队伍建设，制定相应的政策，采取有效的措施，鼓励高水平教师投入实验教学工作。建设实验教学与理论教学队伍互通，教学、科研、技术兼容，核心骨干相对稳定，结构合理的实验教学团队。形成一支由学术带头人或高水平教授负责，热爱实验教学，教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，熟悉实验技术，勇于创新的实验教学队伍。
　　工程训练中心不仅是对大学本科生进行工程素质和实践技能教育的实践性教学基地，也为高年级学生的课程设计、毕业设计和研究生论文课题提供现代化公共教学实践支撑平台，同时又立足本校，面向社会，起示范和辐射作用，实现资源共享。
　　中心在创建实验教学示范中心的过程中，已形成了以学科引领的工程实践教学理念和改革思路，提出并坚持了的本科学生在校四年期间“工程训练不断线”的工程训练教学新模式；营造并建成了远程设计网络制造系统以及体现先进制造技术及管理理念的现代实践教学氛围，展示出大工程、大制造以及工程集成的特点。在教学实验改革、管理体制改革、实验队伍建设等方面取得了丰硕成果，中心累计获国家级教育教学成果奖2项，获省部级教育教学成果奖21项。并获校级各类教学成果奖36项。公开出版教材36本，发表教改论文49篇，承担并完成国家级、市级以及校级教改项目20余项。2006年先后被评为北京市级和国家级实验教学示范中心。
　　
　　责任编辑　杨裕南

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