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第210章 实践教学改革()(6)

③各学院结合教师岗位聘任工作,制定了教师指导各类大赛相关考核办法和鼓励政策。

④机电学院制订了“本科生课外科技活动管理办法”,引导学生积极参与科技创新和开展科研活动,并在思想测评和免试推荐研究生等环节方面给予政策倾斜。

⑤机电学院明确由教学副院长负责大学生科技活动的管理工作。成立学生科技活动指导委员会,由主任委员、委员若干人组成,成员由学院从有一定科研能力和水平的优秀教师中选拔产生,指导委员会成员一般由系所中心主任、实验室主任,以及一些热心学生科技活动的教师组成。学生科技活动指导委员会对本科生科技活动进行总体指导、规划、协调,并解决大学生科技活动遇到的困难与问题。

(二)学生梯队培养

参赛学生小组是机器人大赛的主力军和参与者。机器人大赛的目标不应是简单的获奖,而应是通过过程管理,对学生的综合能力进行全面培养。因此机器人大赛的终极目标应是:以机器人大赛为牵引,通过“做中学”的方式,将专业理论知识的学习与机器人相关研究项目紧密结合,增强学生自主和快速学习能力、创新思维能力和实践动手能力,提高团队合作意识,促进学生的综合素质发展,培养一批兼具技术力和领导力的精英之才。为了实现上述目标,学校已经将机器人大赛纳入科研训练计划体系,同时相关学院根据具体培养计划,将机器人核心技术有机融入到相关课程、综合实践环节和毕业设计当中,集成化的教学手段促进了学生对机器人技术的系统应用能力。比如,机电学院对机器人大赛项目进行细分,有机融入机器人技术理论课程、机械系统创新设计综合实践、现代制造技术综合实践、毕业设计、大学生创新性实验计划项目等,然后进行系统集成即可构建参赛机器人。通过机器人大赛进行新队员的招募。学生梯队按照“预备队员→二线队员→一线队员→项目组长→管理者”的递进方式进行培养,实现了学生在二年级可以了解大赛,参加方案大赛,成为预备队员;在三年级进行机器人技术理论学习,在综合实践环节进行机器人相关技术实践,参加专题知识讲座和培训,成为二线和一线队员;在四年级参加机器人大赛方面的毕业设计,成为一线队员和项目组长,是大赛的核心队员和主力军;在研究生阶段,成为管理者,辅助教师进行管理和关键技术攻关。通过系统化的培养过程,学生能力普遍得到极大的提高。需要强调的是,梯队培养是一个跨学院的精英人才培养过程,需要学校领导小组和指导教师小组共同关注,并不断完善相应政策激励制度,才能在机制上保证机器人大赛梯队培养过程的良性循环发展。

(三)机器人模块化研究

机器人大赛竞争日益激烈,需要不断学习新技术,融入新技术,才能在比赛中立于不败之地。如果仍然采用以前的单板机和传统循线的控制技术,在比赛中失利是必然的。通过对高水平队伍的技术分析和参赛机器人本身的特点,提出采用模块化思想进行参赛机器人的设计,包括控制系统的模块化设计和机械系统的模块化设计。模块化的设计思想提高了机器人设计的效率和质量,同时也便于原材料的采购、零部件的加工、元器件的采购和电路板的制作,缩短了时间,降低了成本。另一方面,模块化的思想提高了机器人的柔性,采用即插即用的方式,方便于进行机器人功能扩展。采用模块化设计思想以后,我们可以同时进行多项功能相似的技术研究,一方面采用成熟技术,确保能够成功研制出适合比赛的机器人,另一方面进行先进技术探索和关键技术攻关,一旦有所突破,将新技术及时引入,可大大提高机器人的性能。这种模块化设计思想已经在2008年的机器人设计中得以充分体现,总体效果非常好。

三、结语

本文对机器人大赛组织模式仅仅进行了初步的研究,还有很多内容需要细化和进一步深入研究,比如,如何通过机器人研究会来实现学生梯队培养的滚动式发展、引入项目管理机制进行机器人大赛的管理等。目前,已经将本文核心思想用于指导2008年机器人大赛的组织,与前两年比较,总体上有很大的进步,但是最终效果还需要通过比赛来验证。

借此机会,特别感谢大力支持机器人大赛的领导、教师和同学们!

现代高等教育中工程训练的思考与实践

邢书明,张若达

(北京交通大学工程素质培训中心,100044)

摘要:工程训练已经成为高等工程教育的基本方式和内容,它既不同于专业的实验,也不同于简单的实习。它是融科学性、社会性、实践性、创新性和复杂性于一体的一个系统,包括了研究、设计、开发、制造、运行、营销、管理和咨询等诸多活动内容,并从这些活动中训练学生综合运用知识的能力、实践动手能力、学生自我获取知识的能力及创新能力。

关键词:工程训练 工程训练中心

一、前言

国家课程指导委员会将工程实践课程的教育目标定为:学习工艺知识,培养工程实践能力,提高综合素质,培养创新精神和创新能力。工程训练中心作为高等工程教育的重要基地在现代高等学校中占有重要的地位,目前全国已经挂牌的工程训练中心已经有100多家,还有不少正在筹建。工程训练这个词在高等教育中的使用频率越来越高。国家启动的实验教学示范中心建设项目中,工程训练中心是一个重要方面。北京交通大学工程素质培训中心就是实质上的工程训练中心,担负着面向全校的工程训练任务。2007年与机械工程实验室联合申报并获准建设北京市机械工程实验教学示范中心。

高等学校的工程训练是一个教育教学活动,所以,它与课程学习和专业实验一样,具有典型的教育教学特征,并服从教育教学规律。北京交通大学在工程训练示范中心的建设中,对工程训练的内涵和外延进行了思考,取得一些认识,本文进行归纳分析,与同行讨论。

二、工程和工程技术人才

(一)什么是“工程”

工程训练的主题词之一是“工程”,但对这个主题词的含义有多种不同的理解。现代汉语词典对工程的解释是:“工程是指土木建筑或其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作;也泛指某项需要投入巨大人力和物力的工作”。相应地,工程师是指能够独立完成某一专门技术任务的设计、施工工作的专门人才。这种解释强调了工程的复杂性和专业性。更多的人从认识论的角度出发,认为工程是人们综合应用科学理论和技术手段去改造客观世界的实践活动。它是融科学性、社会性、实践性、创新性和复杂性于一体的一个系统,包括了研究、设计、开发、制造、运行、营销、管理和咨询等诸多活动内容。由此可见,工程的本质是一种实践活动,这种实践活动的特征有3个:其目的是改造客观世界;其途径是综合应用科学理论和技术手段;其内容带有高度的综合性,即是对科学理论和技术手段的综合应用。也就是说,工程是以科学理论为指导,以科学技术为手段,改造客观世界的一种综合性实践活动。

美国MIT将“工程”视为一个专业,并下了一个明确的定义:“工程是关于科学知识的开发应用及关于技术的开发应用的,在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内以满足社会需要为目标的一种创造性的专业。”该定义揭示了工程的实践本质(两个“开发应用”)和专业使命(创造性地“满足社会需要”),纠正了200多年来单纯技术的狭隘观念(第一个“开发应用”),也摆脱了50年来尾随科学的附庸地位( “关于科学知识”首先是“开发”而后是“应用”)。

由上可见,尽管关于“工程”的定义存在一些差别,但其本质内涵和外延则有如下的共同点。

①工程是一种实践活动,这种实践活动是在科学的主导下进行的,具体内容包括研究、设计、开发、制造、运行、营销、管理和咨询等。

②工程是一个系统,它融科学性、社会性、实践性、创新性和复杂性于一体。所以综合性和创造性是工程的两个突出特点。

③工程活动可以分为工程技术、工程科学、工程应用开发和工程管理4大类,这4类之间相互联系、互相作用。

(二)工程技术人才

高等学校的根本任务就是培养人才,绝大多数以理工科为主的高校的培养目标是培养高级工程技术人才。根据工程的定义,可以将工程技术人员分为工程科学型、应用开发型、工程技术型和工程管理型4大类。工程科学型人才,既具有工程专业背景,又具有科学技术素养和理论基础,以从事工程科学的研究为主,能解决工程实践中的科学和技术问题,提出具有现实意义的理论和方向。在我国,一些重点高等学校应培养一定比例的工程科学型人才,这些人才经过研究生阶段的培养后,可成为工程科学研究领域的骨干和工程应用开发型人才,具有较高的综合思维和创新能力、较广博的知识和较深厚的工程实践经验,善于创造性地将科学技术知识运用到工程实践中去,主要从事新产品、新工艺的开发、设计等工作。工程技术型人才,具有比较系统的基础理论知识、较丰富的生产知识和较强的工程技术能力及丰富的工程实践经验,主要从事生产第一线的设计、制造、运行、检测等工作。工程管理型人才,具有工程背景和经济、管理、金融、贸易等跨学科的知识,具有较强的决策、组织协调和管理能力,主要在企事业单位中从事工程规划、技术管理、经营等工作。

可见,这4类人才都要求有一定的工程背景、工程实践经验或工程能力。正是这个原因,国外提出了“回归工程”的教育理念,国内高等教育中把高等工程教育也放在了十分重要的地位,普遍建立了工程训练中心、工程素质培训中心、基础工业训练中心等类似的工程训练基地。在本科教学水平评估中,也把工程训练作为一个重要方面进行考察。可以说,高校的理、工、经、管类学生无论什么专业,都应当进行一定的工程训练。

三、工程训练的目标和任务

(一)工程训练的概念范畴

高等学校的工程训练课程可以理解为在工程活动中开展训练的一种教学活动。“工程”是训练工作的范围限定。现代汉语词典将“训练”解释为有计划、有步骤地使人具有某种特长和技能。所以,“训练”有3个基本特征:计划性、层次性和目的性。将工程与训练两个概念进行综合可见,工程训练是一种以使学生具有工程特长和工程技能为目的而有计划、有步骤地开展的训练活动。这里的工程特长和工程技能应当理解为工程技能、工程素质和工程意识的统称。所以,工程训练的本质任务和目标就是使学生获得工程特长和工程技能,如综合应用科学理论的特长和技能,综合应用科学技术的特长和技能,以及改造客观世界的特长和技能。围绕这个任务,工程训练的着力点应当包括工程技能、工程意识、工程知识和工程素质4个基本方面,而不是其中任何单一方面的训练。

由于社会经济环境的变化,原先安排在工厂企业进行的认识实习、生产实习和毕业实习,其效果已难以达到工程训练的内在要求。理工科院校自办的实习工厂囿于传统工程教育理念,无论从场地到设备,还是从内容到方法都不能适应现代工程教育对工程训练的要求。

针对上述弊端,各高校都在原校办实习工厂的基础上,创建具有新教育理念的工程训练中心。

(二)高等学校工程训练的基本任务

工程训练作为现代高等教育中的一门必修课,以使学生具有工程知识、工程能力、工程意识、工程素质和工程技术为目的,以工程活动和工程环境为载体,以演示、操作、质疑、思考等为手段。它肩负着将几乎没有任何工程背景的学生引入工程科技这一发展日新月异的领域的重任,训练科目既必须循序渐进,遵循认识论的普遍规律组织训练内容,又必须具有一定的趣味性,能引起学生对工程科技的热情,还必须能够体现理论联系实践、科学主导工程的思想,让工程训练科目同中学阶段学习过的一些数学、物理、化学等科学知识联系起来。

高校工程训练课的主要任务需要强调如下几方面。

(1)着力培养学生综合运用知识的工程能力

学习的目的不能停留在掌握知识阶段,不能简单地用考试分数评价学生的能力,关键是要看学生能否将自己所掌握的知识综合、灵活地运用于实际工作中,并能解决实际问题。因此,高等学校的课程设置、教学方法、考试方法等项改革,都要将主要目的放在培养学生的能力上,达到这一目的的重要途径之一就是开展有效的工程训练。

(2)培养学生积极开展实践操作的意识、精神和技能

培养动手能力,是设置实践教学环节的主要目的。要让学生真正锻炼动手能力,特别是那些能够让学生自己设计、自己操作完成的实验项目,更有利于培养学生综合运用知识的能力。所以,培养学生在“做中学”的能力是工程训练必不可少的一个任务。

(3)注重工程实践能力的培养

工程实践能力与实践动手能力有所不同,动手能力可以在虚设的环境中培养,如实验室、模拟场所等,只要学生动手操作即可;而工程能力则必须在实际工程环境下,严格按照工作现场的要求进行。只有这样,才能使学生得到工程意识、工程素质和工程技能的锻炼。

因此,应创造更多的机会让学生接触工程实际,感受实际工程环境的“气氛”。

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