摘要：在新工业革命背景下，构建了面向未来的通专融合的工程训练教学体系，并将工程文化贯穿工程训练教学全过程；创建了多类别及多模式的创客导引课程，设计了多梯度训练项目，促进了工程教育与人文社会的融合，建立了3D打印创客空间，采用了PBL教学模式，探讨了多主体协同培养运行机制，为高校的创新创业人才培养提供参考。
关键词：工程训练；PBL模式；通专融合；工程文化
1工程教育背景介绍
在新工业革命背景下，新兴产业技术快速发展，工程领域急需掌握新产业技术、跨学科的综合型高素质人才。国际工程教育模式正在转型，其改革模式的重点是培养以工程技术创新为核心的多元化综合创新能力[1]。2017年8月，麻省理工学院启动了“新工程教育转型”计划，旨在重构工程教育，改革的目标是培养学生应对21世纪严峻挑战所必备的知识和技能。美国高校在工程人才的培养与新工业革命对当前和未来的要求上保持高度一致。德国工程教育所采用的工程项目教学法及国际视野教育，其成就显著；法国工程教育的特点在于重视通识教育和实施分类工程教育；英国工程教育则重视校企合作、产教融合等。发达国家的工程教育在转型过程中的特点主要体现在三个方面：一是更加注重以工程实践为核心的综合能力培养，二是更加注重通识性工程教育，三是更加注重创新创业教育[2]。工程训练作为工程教育的一种独特方式，如何构建符合新时代要求的思维方式、知识结构，如何培养实践能力及创新能力，是高校工程训练改革领域里亟待探讨的课题。近几年，财政部专项资助我校工程训练项目2000多万元，工程训练已初步形成了一套具有我校特色的现代工程训练体系。但随着工程教育改革的不断深入，工程训练有以下几个问题值得思考。（1）工程教育与新兴产业和新经济发展脱节。人才培养模式与培养体系不够完善，培养模式单一，培养结构同质化问题突出。随着新经济中出现的移动互联网、物联网、智能制造等新型产业和业态，人才培养的多样化、个性化、多层次需求日益凸显。（2）工程实践与创新创业教育脱节。未来产业需要未知技术解决未知问题，要求工程科技人才具备更高的创新创业能力和跨界整合能力。而目前存在创新创业教育与工程实践体系分离及师资短缺等问题，导致学生的工程能力培养与创新教育未能相互匹配。（3）解决工程实际问题能力不足。伴随新一轮科技革命的加速进行，现代工程实际问题的复杂性及不可预见性，往往超越单一的学科领域及技术范畴，而目前的工程教育在培训学生解决实际能力方面存在结构性短板。
2工程训练教学理念
面对工程教育改革，我校大学生工程训练与创新实践中心（以下简称“训创中心”）遵循了以下工程训练教学理念。（1）以OBE（outcome-basededucation）的成果导向作为工程训练的教学理念，推进未来产业与工程训练教学体系的紧密结合与深度融合，引导学生自我可持续发展，能自信地融入社会，能够适应、支撑、引领新经济、新技术、新产业、新模式的发展，提升学生未来的全球竞争力。（2）以培养实践创新能力为核心，采用以问题为导向的PBL（problem-basedlearning）教学模式，以学生为中心开展工程训练教学，使学生成为工程实践的创造者、发现者。设定目标，引导学生独立思考、主动探索，发现问题、分析问题，最终形成解决方案，提升学生的创新精神和实践能力。（3）发挥综合型大学学科门类齐全的优势，以国家战略新兴产业技术为引领，以项目为驱动，推动工科与理学、医学、人文社会的融合，将工程文化贯穿工程训练教学全过程，激发未来工程师的质量意识与社会责任感，将工程文化成为学生的价值追求与行为准则，推进工程训练内涵式高质量发展。
3探索与实践
3.1重塑通识性工程教育。通识性工程教育的目标是致力于通过科学、技术和人文领域的整合，培养学生成为具有全球意识、创新精神、社会需要的全面发展的优秀工程师[3]。我校训创中心以3D打印系列课程为引领，基于OBE教育理念，构建了“通识工程教育+专业教育相融合”的工程训练教学体系（见表1）。采用问题求解驱动的PBL为主的多元化教学模式，提高学生的可持续竞争力和综合素质。将工程文化贯穿工程训练教学全过程，为工程训练教学注入新内涵，用工程文化塑造学生健全人格，弘扬工程精神，提高工程素养[4]。
3.2建立创客导引课程。建立多类别及多模式的创客导引课程，将工程文化贯穿工程训练教学全过程，搭建“互联网+3D打印”创客空间，以学生为中心，设定目标，采用理论与实践结合、课堂与项目结合、目标与问题求解双驱动的线上线下、课内课外结合的开放式PBL训练模式，使师生成为学习与成长的共同体。如表1所示，以3D打印系列课程建设为例，既开设面向全校本科生的“3D打印：创享体验”的创新创业系列通识教育课，及面向弘毅学堂的“3D打印实践”专业选修课，又设有面向理工信息类的“3D打印”公共基础必修课，以满足不同学生的创新需求。采用以问题为导向的PBL教学模式和以学生为中心的教学观，建立综合化和跨学科的实践项目，激发学生的好奇心和想象力，达到学生学习有主动性、学习过程有探究性、思维方式有批判性、项目完成有成就感的目的。基于项目驱动，以问题为导向的PBL教学模式是培养学生创新能力的一个重要途径[5]。
3.3建立机器人技术实训平台。设计多梯度的机器人项目训练模式，推进工程教育与人文社会艺术相结合，打造创新人才培养平台。近年来受中央财政部资助，训创中心建立了机器人技术实训平台，配有自由探索机器人、人形NO机器人、工业焊接与装配机器人等。通过项目的逐层推进、目标不断提升、问题的层层展开，为拔尖创新人才的脱颖而出提供了条件[6]。此外，将机器人技术与人文关怀、科学艺术相结合，开发了湖北大鼓表演机器人、舞蹈机器人、伴侣机器人等，训创中心已经成为大学生融合创新的基地[7]。
3.4建立多元化协同训练模式。根据工程训练教学的实际要求，建立了常态化、多元化、网络化的协同训练模式，形成了多主体、多学科、多形式、多渠道的合作运行机制，优化了师资结构。与企业单位建立了合作培训计划，建立了良好的交流合作机制，为高校与企业之间、高校之间带来广泛的合作与交流，如与武汉万创科技有限公司、武汉博哲科技有限公司等企业联合开展CAD/CAM培训等。与行业的深度融合在一定程度上调动了学生的学习积极性，激励了一批优秀的本科及研究生参与以项目为驱动的探究式设计实践，如无碳小车、绿色能源能电风扇、研磨机等。多元化协同训练模式为学生的工程训练打下了比较好的基础，为培养学生的工程实践能力起到了积极的保障作用。
4取得的成效
经过工程训练教学体系的改革，在工程人才培养方面取得了一定的成效。2018—2019年，面向全校学生成功开设的“3D打印：创享体验”等通识工程教育课程惠及全校6大学部100多个专业的学生，其面广量大。采用了多元化、网络化的协同培养体系，每年可增加全校不同专业近千名学生到训创中心学习“双创”课程。基于PBL教学模式，依托“互联网+3D打印”创客空间，我校学生参加全国大学生各类科技创新大赛屡创佳绩。如第十七届全国大学生机器人竞赛以“飞龙绣球”为主题，我校团队荣获一等奖、最佳策略奖；我校团队参加的第八届全国大学生机械创新设计大赛“慧鱼”组竞赛作品“梳齿式风光互补式绿色立体停车库”荣获一等奖；2018RoboCup机器人世界杯中国赛，我校团队荣获一等奖。
5结语
我校一直在积极探索工程教育改革，为了应对未来挑战，重构了具有我校特色的工程训练教学体系。目前，我校训创中心已入选全国首批高校实践育人创新创业基地、全国创新创业典型经验高校、全国“双创”示范基地等。基于OBE的工程训练教学理念及PBL教学模式，构建了通专融合的工程训练教学体系，创建了多类别及多模式的工程实践与体验课程，培育与践行了工程文化，使学生成为具有多学科知识背景和多视角思维模式的创新人才，进一步促进了我校的“双创”教育，培养了新时代具有持续竞争力的复合型与创新型卓越工程人才。
作者:宋凤莲 陈东 黄亚 盛宗建 单位:武汉大学大学生工程训练与创新实践中心
