Enlightenment and Reflection on the Construction of Production Practice Curriculum from the Perspective of “New Engineering”
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摘要: 在北京科技大学机械工程学院70年的发展历史中,专业实践教学的革新和发展始终与行业发展同向同行。自建校以来,生产实习教学工作的开展经历了诞生与探索、成熟与发展、改进与完善、变革与创新和“新工科”建设5个阶段,其教学模式及实践育人理念,具有鲜明的北科大特色。文章通过系统性地回顾与分析,和对亲历者进行采访,进一步梳理生产实习课程的建设经验和教学思路,有助于进一步传承学院优良的实践育人传统,在“新工科”建设的浪潮中,完善教育教学体系,不断创新实践育人举措,提升人才培养质量。Abstract: In the 70-year development history of the School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, the innovation and development of professional practice teaching has always been in the same direction with the development of the industry. Since the beginning of the university, the production practice teaching has experienced five stages: birth and exploration, maturity and development, improvement and perfection, reform and innovation and the construction of “new engineering”. The teaching mode and the concept of practical education have distinct characteristics of USTB. Coping through a systematic review and analysis of conducting interviews, further combing production practice course construction experience and teaching ideas, help to further pass college excellent practice education tradition, in the tide of new engineering construction, perfect the education teaching system, practice education innovation and improve the quality of personnel training.
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Key words:
- new engineering /
- production practice /
- practice education /
- personnel training /
- undergraduate teaching
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当前,国家“新工科”建设逐步深入,工科专业的课程体系和教学方式正发生着深刻变革。“新工科”强调学科的实用性、交叉性与综合性,要求培养的人才具有较高的实践能力和创新能力。生产实习作为工科人才培养过程中的一门重要课程,一方面发挥着对核心专业课程的总结和应用实践的作用,同时也承担着为学生毕业设计做准备、为就业和深造探索方向的任务,在实践育人方面发挥着重要作用。因此,在“新工科”的建设浪潮下,生产实习的教学改革势在必行。
1952年,为满足国家经济建设对高素质人才的需求,教育部根据“以培养工业建设人才和师资为重点,发展专门学院”的原则,成立了北京钢铁工业学院,即现在的北京科技大学。为了满足国家建设和钢铁行业发展最迫切的人才需求,提高钢铁行业人才的培养质量,让学生在校学习期间充分得到锻炼,学校于建校初期就创造性地提出“一参三改三结合”的教学思想,即参加生产劳动,改造思想、改造教学、改造科学研究,实现教学、生产、科研三结合,旨在培养基础理论扎实、实践能力强的高素质人才。学校自此形成了良好的实践育人工作传统。在2019年学校“三全育人”综合改革试点工作推进会上,校党委书记武贵龙明确提出,通过统筹推进“实践立行树人计划”在内的“星火北科”五大育人计划落地见效,不断健全实践育人教育教学体系。在党的十九届五中全会精神指引下,学校更是将推动传统优势专业升级改造,积极推进“新工科”建设作为全面落实立德树人根本任务、推动高等教育高质量发展的重要着力点[1]。
北京科技大学机械工程学院的前身是建校时成立的钢铁机械系,学院自建立伊始就高度重视生产实习教育教学工作,在70年的课程实施过程中积累了大量宝贵的经验,并为国家冶金、机械等行业培养了以5位中国工程院院士为代表的大批优秀人才[2]。学院围绕国家钢铁行业对机械设备专门人才的需求,充分融合各方资源,组织教师和学生队伍,深入钢铁企业,深入生产一线,开展生产实习教学活动,不断强化实践育人作用发挥,锤炼学生专业技能。随着时代变迁,生产实习场所逐渐从钢铁企业拓展至机械、汽车等其它制造业企业,学生的实习内容也更加贴合新时代的教学内容和社会所需。在学院70年的生产实习教学过程中,尤以冶金机械专业(1999年后与其它专业合并调整为机械工程及自动化专业,2017年后调整为机械工程专业)的实习最为连续,也最具有代表性,为学校工科专业建设提供了有益参考,多次被作为实践教学工作典范在全校及冶金工业战线高校中进行宣传推广。本文基于“新工科”建设视角,通过分析国内外工科生产实习教育现状,回顾学院生产实习课程发展历史,进一步总结经验,展望未来,为工科专业生产实习课程建设提供参考。
一. “新工科”建设背景与生产实习课程作用
近年来,随着新一轮科技革命及产业变革深入推进,制造业的发展也逐渐向着智能化方向迈进。机器人、人工智能、高端集成电路等一大批新兴技术和产业如雨后春笋般涌现。产业的变革与发展需要更多能够适应新环境的工科人才支持。随着“中国制造2025”等制造业国家发展战略的提出,我国高等教育为适应新的形势发展,抢抓科技革命机遇,开始将“新工科”教育作为当下新的发展方向。自2017年以来,教育部积极推进“新工科”建设,先后形成“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”,各学校、各专业也在自身建设基础上,出台了“新工科”建设方案,进行了诸多尝试。
“新工科”建设的内涵在于提升学生的工程创新能力和适应变化能力[3],着力培育学生“精益求精、追求卓越”的工匠精神。其教育教学过程的革新之处体现在更加注重学科的应用性、交叉性与综合性,强调发挥多主体协同育人作用,推进科教结合、产学融合、校企合作,进而培养能够应对新一轮科技革命的工程人才[4]。生产实习作为工科人才培养过程中的重要必修课程和实践育人环节,在提高学生综合实践能力与素质,加强专业知识的认知和理解,培养解决复杂工程问题能力等方面具有不可替代的作用[5],通常采取学校组织学生前往专业相关企业开展实践教学的实施方式。过去的工科专业生产实习,受企业安全管理影响和教学资源的限制,多存在着“实习内容不深入[6]”“学生态度不够端正[7]”“实习过程走马观花[8]”“过程管理不严[8]”等问题,严重影响了课程作用的发挥。新形势下,生产实习课程必须要围绕“新工科”建设要求,创新实践教学模式,强化高质量课程平台建设,推进产学研合作,让学生在实习中能够真正掌握专业知识、锻炼专业技能,从而进一步提高学生的知识水平和实践能力,充分培养学生的创新意识和系统思维,增强学生专业认同和行业认知,达到更好满足用人单位和社会需求的目的。
二. 国内外高校生产实习教育现状
在“新工科”建设的背景下,国内诸多高校工科专业围绕生产实习课程改革进行了大量卓有成效的探索,逐渐形成基于专业特色和人才培养目标的生产实习教育教学新模式。华北理工大学土木工程专业围绕原有实习课程内容单一,采取引入网络教学资源,将施工仿真实训引入生产实习中的教学方式,加深学生的认识了解。同时,扩展实习基地建设,广泛与校友企业沟通,选拔学生参与3个月的企业顶岗实习,进一步强化实际岗位上的技能锻炼[9]。中南大学航空航天学院针对专业实习单位保密要求高、难以上手实操、实习基地建设困难、实习效果不显著等问题,建立了校内虚拟仿真实习基地,将半实物仿真与实物模型演示相结合,充分弥补了因保密原因而无法安排的实操环节缺失,提升了实习效果[10]。中国石油大学(北京)机械与储运工程学院针对“新工科”建设要求,完善机械类专业生产实习教学大纲,增加新技术、新趋势的教学内容;改善教学方式,组织学生在每一部分实习后进行充分研讨,提出企业目前生产中遇到的实际困难和解决方案,锻炼学生主动思考的能力和运用知识解决工程问题的能力[11]。国外高校在生产实习方面也具有较为成熟的做法与经验。英国剑桥大学将生产实习称为“工业实习”,要求学生在入学第三年的6月份前,自行寻找校外企业,完成至少6周的工业实习,撰写实习报告,并由企业开具实习表现证明,提交至学校工业实习认定员处进行认定,方可继续下一阶段的学业[12]。德国亚琛工业大学要求学生围绕专业课程内容,自行联系企业开展“行业实习”,并将其作为一门必修课列入培养计划,同时通过设立实习基金,鼓励学生在欧洲境内其它国家开展60天以上的“行业实习”,进一步拓宽学生国际视野[13]。
国内外高校的生产实习建设各具特色,各有侧重。但从“新工科”人才培养和实践教学作用发挥的角度看,生产实习课程建设应当具有全面性,不应局限于对学生专业知识的总结,更应强化有关技能的培养锻炼、帮助学生建立正确的职业认识,仅以完成实践任务、让学生“干活出力”及“动手操作”为目标的生产实习,达不到这门课程现有的育人目标。笔者认为,生产实习课程涉及学校、企业及学生三方,其建设与实施应以通盘考虑,充分发挥各方作用,突出专业特色,落实全面建设,构建科学体系,真正发挥好生产实习课程在专业教学中的桥梁纽带作用。
三. 生产实习课程建设的“北科机械经验”
北京科技大学机械工程学院自成立以来,始终贯彻学校教育理念,围绕国家钢铁行业对机械设备专门人才的需求,充分融合各方资源,组织教师和学生队伍,走进钢铁企业,深入生产一线,开展生产实习教学活动,不断强化实践育人作用的发挥,锤炼学生专业技能。北京科技大学机械学院在70年的生产实习实践中,始终秉承“学风严谨,崇尚实践”的优良传统,在各个历史阶段不断进行探索并形成特色鲜明的生产实习课程,各时期生产实习的特征如表1所示。机械学院不断深化改革生产实习模式,从统一安排集中实习到学生企业双向选择实习,更加重视学生教育的个性化和差异化,注重专业理论与动手实践的相互结合,从而为高素质人才的培养做好充分保障。
表 1 北京科技大学机械工程学院各时期生产实习特征一览表阶段 时间 实习地点 实习内容 实习方式 有无实习大纲或教材 诞生与探索阶段 1952—1959年 鞍山钢铁公司 冶金机械设备使用和维护操作 定岗实操 无 成熟与发展阶段 1960—1977年 武汉钢铁公司 冶金机械设备使用和维护操作 定岗实操 有 改进与完善阶段 1978—1998年 武汉钢铁公司、上海宝山钢铁总厂 冶金机械设备使用和维护操作 轮岗实操 有 变革与创新阶段 1999—2017年 太原钢铁集团、马鞍山钢铁集团、日照钢铁集团、北京现代、燕京啤酒等企业 制造业产业全流程参观和认识 参观学习 有 “新工科”建设阶段 2018— 美的、极智嘉、京东物流、太航工业、小鹏汽车等企业 先进制造业技术学习与岗位操作 定岗实操 有 一 诞生与探索阶段
建校伊始,由于当时我国的工科教育尚在起步阶段,对于实践类课程的认识较少,经验缺乏,钢铁机械系便针对学生专业培养目标和行业生产所需,制定开展认识实习课程。与今日工科学生认识实习相比,当时教学计划中设置的认识实习操作实践内容更多,涵盖生产过程中的诸多岗位,实习时间普遍为1~2个月,学生接触专业内容更加深入。学生不仅能近距离地了解钢铁企业生产设备及工艺,更能在实际操作中加深对有关技能的掌握。同时,在实践之余,学校还会安排学生参与工厂的体力劳动与工人们一同进行工业设施建设。
1952年新学期初,钢铁机械系的学生在学校的统一组织和安排下前往鞍山钢铁公司(后简称鞍钢)进行认识实习课程。鞍钢作为新中国成立后最早成立和恢复建设的大型钢铁联合公司,凝聚了全国力量,汇集了多国技术,具有很高的实习锻炼价值。教师带领学生与工人们同吃苦、共劳动,以国家发展为己任,实地参与鞍钢建设。此后,冶金机械专业秉承“炉内炼钢、炉外炼人”的实践育人理念,连续多年组织学生赴鞍钢开展实习教学。学生通过实际参与生产实践,与工人群众加深了感情,并将专业知识与生产实际紧密联系。不少学生在毕业后选择到鞍钢工作,体现出专业实习对学生就业的重要引导作用。
20世纪50年代,钢铁机械系以提高学生的专业认知水平,培养钢铁行业内紧缺人才为导向,于探索中不断建成特色人才培养模式。鞍钢实习的成功经验使钢铁机械系更加注重理论联系实际的教育,提倡向工人学习生产实际知识,了解生产的实际情况,将理论与生产实际紧紧结合。钢铁机械系每年开展1次生产实习,采用“校企结合”“认识与劳动结合”等形式,组织学生与企业工友们“同吃同住同劳动”,切实参与生产活动的各个环节。20世纪50年代末,在全校大力推进生产劳动教育的背景下,生产实习作为一门正式课程列入专业教学计划中,担负学生专业技能培养和专业认识深化的重任,认识实习转变为以认知为主、劳动为辅的形式。
二 成熟与发展阶段
20世纪60年代,生产实习作为一门教学课程开设于第六学期结束后的暑期,实习时间为期4周。在历史背景和政治环境的影响下,当时的生产实习首要任务是改造学生思想。长期在校内学习导致学生所学知识与实际生产脱节严重,加之此时高等教育招生规模小,大学生常被视为人才,学生看不起工人,从而滋长一种高高在上、自认清高的心态,极不利于人才培养和社会发展。为强化实践教育对于学生思想的改造效果,这一阶段生产实习改为定岗参与企业生产的形式。所有学生在4周的实习时间内到工厂生产一线,与岗位工人共同劳动,完成该岗位的生产任务。
1960年,在冶金工业部的集中组织协调下,北京钢铁学院冶金机械专业20余名教师及100余名三年级学生到武汉钢铁公司(后简称武钢)开展生产实习,由此双方开始了长达30余年的实习合作。武钢于1958年建成投产,是新中国成立后兴建的第一个特大型钢铁联合企业,在苏联的大力支援下,其生产设备较国内同期其它钢铁企业更为先进。在安全培训和理论教学结束后,学生被分配到炼铁、炼钢、热轧、冷轧等岗位上,跟随工人师傅进行机械设备的实际操作、维护保养、故障检修等工作。在工作岗位上,学生首先要认真了解工人师傅们的操作流程,跟着工人们到各类设备的实际运转现场,根据他们已有的工作经验,在实践中不断探索理论应用的方式方法,实地观察并理解课本上讲解的有关设备机械原理,实际感受书本理论与生产场景的差距,在高温环境中接受锻炼,磨砺自身的意志品质。其次,学生在生产岗位上实践的过程中,还需要转变思想,锻炼自己与他人沟通交流的能力,用工人和工厂干部易于接受的方式,帮助企业改进相关生产工艺和流程。
自1960年定岗式的生产实习开展后的10年,约有2 000名学生到武钢进行实习锻炼。受大环境影响,该时期的生产实习工作突出“政治正确”导向,在完成学生的思想改造任务的同时,还要实现“理论与实际相结合”的教学目标。在这样的生产实习教学环境下,学生对钢铁企业生产岗位的认识更为深刻,思想上、知识上、技术上均得到充分的提高,在生产中提出的有关见解和建议部分也得到厂方的采纳和运用并得到了较高的评价。生产实习对学生思想意识、专业知识、操作技能的提升作用进一步凸显,标志着钢铁机械系专业实践育人工作逐渐成熟。
三 改进与完善阶段
自1978年起,冶金机械系将实习任务设置为炼铁、炼钢、轧钢和维修4个模块,每个模块实习一周。当时的武钢恰逢国外设备引进升级,生产水平就当时的中国来说处于前列,具有较高的学习价值。学生来到武钢后,每周需要进行两次集中理论授课,每次半天,由带队教师、工厂技术人员、具体操作工人进行岗位知识讲解。在轮岗式实习的模式下,带队教师为保证学生在一周时间内充分地了解每一个设备的主要工作原理和生产工艺流程,根据实习内容,为每个模块制作内容丰富、贴近实际的实习讲义,并借助工厂设备的图纸,在现场详细为学生进行讲解,实习讲义后来也被改编为实习教材。学生在完成理论学习后,会穿着全套劳动保护装备,跟随工人来到炼铁炉、炼钢炉,详细查看并了解机械装备运转全过程。在这个阶段,学生们对钢铁生产过程中的机械设备认知更加全面,包括送料设备、出炉设备、转送设备、剪切设备、卷曲设备、辅助设备等。学生在实习过程中,近距离接触了进炉、出炉、剪切、冷却、卷曲、轧钢、飞剪、制氧等几十种设备,并了解了其运行原理。此外,学生还通过在武钢维修厂的实习锻炼,了解钢铁生产线上不同设备的零件结构和维修方式,对钢铁生产形成了更为全面的认识。在开展生产实习的同时,学生需要从所看、所学中发现问题,并通过在岗位上实际上手操作,与工人们进行技术上的沟通与交流,确定自己毕业设计的研究方向,并依托武钢的生产环境,实地进行初步研究。在返校后的大四下学期,学生将根据自己在生产实习中进行的研究,正式确定毕业设计选题,进行毕业答辩。在这一时期,生产实习充分结合实践锻炼和科研启蒙,学生综合能力得到充分提高,为后续学院研究型人才的培养打下坚实的基础。
20世纪90年代初,冶金机械系继续完善生产实习的实践模式,将实习基地更换为当时新成立的拥有着最先进装备和工艺水平的现代化大型钢铁企业——上海宝山钢铁总厂(后简称宝钢)。为了便于在宝钢开展生产实习,冶金机械专业的教师们根据武钢的生产实习经验,结合宝钢的设备和生产情况,重新修订了实习讲义和实习大纲,并于1992年开始,生产实习教学正式改在宝钢进行,武钢实习停止。受工厂安全管理规定的影响,学生不能再进行实际的动手操作,只能进行近距离观摩,为了避免出现全而不精的问题,带队教师精心设计了实习流程,进一步改良生产实习教学。首先,分组带领学生认识钢铁企业各部分的工艺流程,逐个环节进行详细的现场参观,并由工人进行技术讲解,让学生对现场设备和生产情况建立直观认识,最大程度地理解各个模块。其次,教师与技术工人带领学生进行重点设备读图,并将其与专业课授课内容进行衔接,使学生进一步掌握生产线上主要设备的技术情况和运行原理,更加充分消化和吸收专业知识。最后,学生在完成读图教学后,由工人带队再次进行设备和工艺参观,实地进行设备观察加深理解和认识。虽然缺少岗位操作实践,但经过三轮的理论学习及实际参观认知和现场教学,学生不仅感受到了浓厚的钻研氛围,竞争意识,与为集体做贡献的大无畏精神,还有效地提高了对专业知识的掌握和了解程度。后来由于专业教学方向调整的影响,20世纪90年代末,冶金机械系在宝钢的生产实习正式停止。
1977年,全国普通高等学校招生考试恢复,高等教育重回正轨。在这一历史时期,教育教学理念也发生了新的变革,强调将工作重点转移到经济建设、重视生产力作用上,当时的实践教学不仅要承担改造学生思想的任务,更要重视培养学生的动手能力和研究能力。因此,冶金机械系的生产实习形式开始由定岗式转变为轮岗式,将生产实习与学生毕业设计相结合,鼓励学生在多个岗位接受锻炼,建立对生产过程的全面认识,从而启发学生在多工种、多类型的认知碰撞中发现工程问题,并以此开展进一步的研究。
此外,冶金机械系在这一阶段对于如何充分发挥生产实习的作用,做了大量的探索。在当时的环境下,秉承“改造思想、培养动手能力和研究能力”的实践教学理念,第一次将生产实习作为学生毕设选题的重要前置环节,引导学生利用所学所思发现生产线的问题,并参与制定企业生产改进方案,发挥实践锻炼和工程研究启蒙两个层面的作用。同时,在前期实习工作的基础上,首次编制并改进了生产实习教材,不仅优化了实习教学效果,而且发展出了冶金机械人严谨治学、注重实践的优良传统。经过这段时期的发展,冶金机械系的生产实习模式逐步完善,开始向着多样化迈进。
四 变革与创新阶段
1998年,随着国家对本科专业招生目录的调整,学院本科生培养工作进入新的历史阶段。1999年起,冶金机械教研室更名为机械装备及控制工程系,学院按照新的招生目录进行招生,机械工程及自动化(冶金机械方向)、机械工程及自动化(机械电子工程方向)和流体传动与控制三个专业合并为机械工程及自动化一个专业,原机械工程及自动化(物流工程方向)更名为工业工程。机械相关专业培养方向也由以钢为主,逐渐转变为面向社会和行业需求的新重点,专业培养内容的广度有了很大提升。在这一新的时期,钢铁企业对安全生产的管理要求更加严格,不再允许学生近距离进行设备参观和操作实践,于是,学院将各专业学生统一安排和分组,由各系分别带队进行实习,在不同企业的多种岗位内进行轮流参观实习,生产实习由单一的钢铁企业实习转变为多元化实习。在教师的广泛联系下,实习基地的建设工作不断向前迈进。除保留部分如太原钢铁集团(后简称太钢)、马鞍山钢铁集团、日照钢铁集团等钢铁企业实习基地外,还拓展建成北京现代、太重集团、燕京啤酒等实习基地。其中,北京现代实习基地被评为北京市校外人才培养基地。生产实习基地的多元化变革,突显出冶金机械人与时俱进、守正创新的开拓精神。
在太原实习期间,学生对太原钢铁集团进行系统地参观。在技术人员的指引下,观摩特种钢材生产和加工的全过程,看到了我国自主生产的“笔芯钢”和“手撕钢”是如何从滚烫的铁水逐渐成型,这完全颠覆学生印象中钢铁企业“傻大黑粗”的固有印象,刷新他们对于制造企业的认知。在太钢实习之余,带队的教师还带领学生参观太原重型机械集团,现场感受大型矿用挖掘机、铸造起重机、风力发电设备等“大国重器”的诞生过程。不同类型企业的参观和学习,极大拓宽学生的视野,对学生未来就业和深造方向的选择提供诸多有益的帮助。
但在这一时期,生产实习教学工作也暴露出一些问题。例如,各岗位实习时间较短,每个岗位往往只是停留1~2天,由于缺乏长时间深入的实习,学生对制造过程的认识较为直观,但对生产环境、工人工作情况的了解相对片面,学生的生产实习更像是“走马观花”;多数企业出于安全考虑,不再允许学生进行操作,专业知识缺乏动手实践,学生不能很好地把课本所学变为手中的技能;受外界因素影响,实习基地不固定,往往不同年份的实习企业也有所不同,从而导致教学方案和大纲缺乏深入的完善和修订,教学质量波动较大;实习企业较为局限,钢铁、机械加工等传统制造业企业较多在新一轮产业革命的背景下,缺乏对高新制造业企业实习基地的建设。
五 “新工科”建设阶段
2018年9月10日,习近平总书记在全国教育大会上提出,要坚持把立德树人作为根本任务,并强调要努力构建德智体美劳全面培养的教育体系,形成更高水平的人才培养体系,强调深化教育体制改革,健全立德树人落实机制。生产实习教学作为高等学校工科人才培养的重要一环,不仅要满足新要求、新目标、新方向,更要有新面貌。此时,一些大型高新制造企业的实习生计划进入机械学院教育工作者的视野。经过学院决策层的反复讨论和研究,生产实习改革在与美的集团的合作中拉开序幕。2019年,生产实习改革试点工作启动,首批16名机械工程专业本科生在经过简历筛选、面试考核后脱颖而出,进入美的“美少年”实习计划。在此期间,学生需要按照企业实习的具体安排,在岗位上完成相关生产实践工作,完成实习报告的撰写,并最终进行实习汇报答辩。同时,学院专门派出专业教师监督和了解学生实习情况,企业中的实习导师也会根据学生实习情况对其进行考核打分。实习结束后,学生对该实习模式赞不绝口,实习工作满意度高达100%。通过这种实习模式的实践,机械学院将生产实习改革作为教学领域的重点,并将此模式推广到学院的其他专业,进一步探索生产实习教学的新出路。
2021年,在经过周密规划后,面向全院所有专业的定岗型、沉浸式生产实习新模式正式启动。学院结合近五年毕业生就业区域和行业的数据分布情况,以及国家战略布局和各省支柱产业发展情况与政策扶持力度,初步圈定适合学生未来发展的“重点地区”及“重要行业”,积极联络重要行业的龙头企业洽谈生产实习基地的建设事项。在学院的不懈努力下,美的、京东物流、博智林机器人、太航工业、极智嘉、小鹏汽车等17家企业加入合作体系,开展校企联合生产实习。学院以美的“美少年”计划为蓝本重新制定生产实习方案,与企业进行沟通协商,了解合作意向,尝试与更多企业开展合作,并围绕不同企业不同岗位的特点制定实习计划,确定实习内容。自此,生产实习由学院统一安排,变为学生与企业的双向选择。学生根据意愿选择企业,集中提交简历,企业经过选拔确定入围名单,并在第六学期结束后开展岗位实践锻炼。学院各系根据学生分布情况,安排教师前往实习企业,监督学生实习情况,了解企业生产,并开展相关技术合作。经过各企业的选拔面试和统筹安排,372名学生在2021年7月走上生产实习的岗位,参与实践锻炼。学生们在岗位上真正接触到了新的生产制造技术,小到一只航空空速管的装配,大到一台新能源汽车的整体设计。在这种“沉浸式”实习教学模式下,学生的专业知识得到充分运用,专业技能得到充分锻炼,专业领域得到进一步开拓,学生的求职意愿和企业的人才需求得到双向满足。
由粗到精,由简到繁。新世纪以来学院生产实习教育工作虽然走过一段曲折历程,但依然坚持“守正创新”的原则,围绕行业发展和专业培养目标进行诸多探索,积累下宝贵经验。在新的专业设置背景和培养目标基础上,学院以校方主导、多方合作、多领域锻炼的实践教学理念,建立一批优质的校外培训基地,逐渐形成符合新时代高等教育要求的定岗式、沉浸式生产实习模式,这标志着学院生产实习教育教学工作拉开新的篇章。
四. “新工科”视域下生产实习课程建设的启示与思考
从学院70年的发展过程中可以看出,学院生产实习课程的建设与发展,很好地贯彻了学校育人工作理念,传承了冶金机械实践育人的优良传统,是学校教学事业服务国家发展的时代缩影,对于不断强化工科专业人才技能培养,增强专业认同和实操能力发挥了不可替代的作用。当前,“新工科”建设正如火如荼地进行中,围绕“新工科”建设目标,需要从过往的发展历程中不断汲取经验,总结教育教学理念,提炼优秀做法,进一步加强和改进生产实习工作,从而为服务工科专业人才培养目标提供重要的专业实践教育平台。
一 “北科机械”经验仍需做好进一步的提炼和传承
相对于传统的工科人才来说,未来新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。其卓越能力不仅仅表现为在某一学科专业上的学业精深,而且还应具有“学科交叉融合”的特征;不仅能运用所掌握的知识去解决现有问题,还有能力学习新知识、新技术去解决未来发展出现的问题,对未来技术和产业起到引领作用;不仅仅是技术上的优秀,还应该是经济、社会和管理多方具备的人才,兼具良好的人文素养。可以说新经济对人才提出的新的目标定位与需求为“新工科”提供了契机,新经济的发展在呼唤“新工科”。
北京科技大学机械工程学院在70年的生产实习课程建设中,积累了宝贵经验,形成了具有自身特色的实践教育教学思想,即 “三个结合”的教育理念。一是将生产实习与学生学习需求结合,满足学生对于提升专业技能、理解和掌握专业知识的迫切渴望。遵循学生成长规律,基于学生群体的学习情况,设置实习岗位、安排实习任务,让学生能力在生产实习中得到强化。二是将生产实习与专业培养目标相结合,充分研究学生培养大纲,结合校内课堂教学内容,精心设计实习大纲,编排实习内容,让学生课堂所学与岗位实地所练充分结合、相互促进,并通过安排专业教师带队、岗位工人讲解,完善实习过程中的教学指导模式。三是将生产实习与专业培养目标结合,始终以国家发展和行业需求为导向开展专业实践育人。从上世纪五、六十年代为国家钢铁行业的建设和发展培养“红色工程师”,到今天服务国家制造业转型升级培养创新型工程人才,学院始终紧跟时代步伐,优化调整生产实习内容,创新生产实习形式,统筹规划实习安排,充分衔接实习前后专业教学环节。
二 “新工科”建设对于生产实习课程的新要求
生产实习课程,作为“新工科”建设中的重要一环,在工程人才培养过程中发挥了“承上启下”的作用,肩负着强化学生专业知识学习,培养动手实践能力的任务。随着社会经济与科学的不断发展,“新工科”建设不再强调学科之间的相对孤立,更多强调的是学科之间的交叉融合,从而强化工程人才创新能力、实践能力的培养。生产实习课程需要更加紧密地与专业教学内容相衔接,与行业发展情况相匹配,让学生在实践过程中充分了解行业与产业链情况。培养更为全面的工程意识,让学生在精品教材和优质师资的指导下得到专业提升,在教学任务设定的实际操作中灵活运用多学科专业知识,强化学科交叉思维,激发科技创新活力,在系统全面的考核评价中寻找自身不足,不断提高学生分析问题 、解决问题的能力,切实增强学生岗位适应能力、就业竞争力[14]。但同时我们也要清醒地认识到,围绕“新工科”目标开展生产实习课程建设,需要避免走上与高等职业教育实践教学相同的道路。高等职业教育旨在培养生产一线需要的高技能型人才,重点强调技能教育,并通过大量的实习实践,提升学生对于专业技能的运用水平,为行业培养更多实用型人才,并将熟练掌握的技术转变为现实的生产力。而作为“新工科”建设下的普通高等教育工科专业,是以创新型应用人才培养为目标,围绕行业发展需求,重点强调学科交叉和创新意识教育,在扎实专业知识的基础上,通过实践教学,提升学生的综合能力[15]。因此,在生产实习课程建设过程中,应避免出现“重实践轻理论”“重操作轻创新”的错误导向,一味强调学生动手实践,而忽略了专业教学和创新意识培养。校企协同人才培养模式,重在学校协同企业从专业培养方案修订上入手,基于实际案例开展课堂教学、基于实际问题指导毕业设计,并协同学生参与国内外高校大赛,从而达到学校、企业共同参与机械类专业创新型人才培养全过程的目的。
三 “新工科”建设背景下生产实习课程的发展目标
当前,我国制造业发展已迈入历史新阶段,在国家政策的大力支持下,新能源汽车、智能制造、机器人制造等新兴产业如雨后春笋般蓬勃发展。目前迅猛发展的大数据、物联网、人工智能、网络安全、大健康等新经济领域都出现了人才供给不足的现象。这暴露出我国工程教育与新兴产业和新经济发展有所脱节的短板。人才的匮乏,不仅仅是现阶段所面临的挑战,还将发生在未来。“新工科”的建设,将高档数控机床、新材料等专业推上热潮,这些专业将成为人才缺口最大的几个专业。面对新形势下先进制造业“高端化、智能化、自动化”的发展趋势和行业对优质创新型人才的迫切需求,生产实习教育教学工作要在继承和发扬老一辈冶金机械人“严谨治学、崇尚实践”的基础上,充分领会“新工科”建设的要求,按照科学化、专业化和系统化“三化”的发展目标做好课程改革,推进育人方式的变革,依托优质的企业、工厂资源,促进学生更多地走向新兴企业、现代化工厂,完善实习教学体系的建设,对传统的工科专业进行改革升级。
一是转变教育理念。新工科背景下的人才培养模式,是新的挑战,也是新的机遇,新型人才的培养对许多高校来说都是新的挑战,一套已经成型的人才培养模式需要重新改进与探索;但这同时也是新的机遇,通过转变教育理念,注重多层次人才的培养,在原有的人才培养基础上不断融入新时代的特色,如人工智能、大数据、自动化等。科学化开展工程人才教育,因材施教,充分把握当前学生群体特点和人才培养规律,科学制定实践教学计划和方案,吸收借鉴国外优秀大学工程人才的培养模式,如普林斯顿大学“工科”+“文科”的跨学科培养,同时,不能盲目追“新”,要在以往工科人才实践教学方式的基础上,大胆创新岗位实习形式,提升学生参与实习的积极性,将“要我学”转变为“我要学”。
二是教学方式的专业化。新工科不再仅局限于单一领域、单一学科、单一技术,而是融合理、工、文等多学科、多领域的新思维、新模式,教师不应局限于将书本知识融会贯通,还要及时关注行业新动态,了解新的概念、新的企业理念、新的运作模式,再将其内化为专业储备讲授给学生,只有这样课堂教学知识才能紧跟时代与行业的潮流。与此同时,提升专业实习内容的专业性,将技术发展趋势作为课程教学的重要方向,在具体专业实习过程中提升实习教学的时效性,充分结合课堂教学知识,真正让学生将所学知识用于先进制造业的生产过程中,并通过参与实际生产操作,沉浸式实习,启发学生思考,培养创新意识。
三是统筹教学资源。新工科建设要做到“两条腿走路”,校、企协同培养,产、教并重一起走,既不过分强调理论知识、也不过分强调实用操作。通过构建由专业教师、企业工程师、岗位工人组成的多层次生产实习教学队伍,发挥全员育人作用,进一步加强实习过程指导,系统性地提升实践教学水平,将生产实习与其它人才培养工作充分结合;通过将生产实习与专业课教学、毕业设计相结合,鼓励学生充分运用专业知识解决实习中遇到的问题,并将实习思考转化为毕业设计选题开展研究;通过将生产实习与思想政治教育、学生就业相结合,树立学生“科技报国”的远大理想,引导学生前往制造业企业一线工作,加强学生国家使命感与服务社会的责任感,在提升毕业生就业质量的同时为制造业发展输送更多高素质人才。
四是关注人才培养需求。就学生自身而言,他们走出校园,步入社会,成为社会需要的人才,仅有专业知识的包装是不够的,个人的人际交往能力、项目构思与发现问题的能力、项目实践与运作能力等都是十分重要的。因此,“新工科”建设背景下,还要培育学生的个人能力、团队能力和全局意识,作为未来新时代的创新型人才不仅要求具备专业知识、专业技能和素养;在团队中也要有与他人合作的能力、基本的表达与沟通能力、情绪控制能力与管理能力;在此基础上还应有全局意识,有跨学科的思维能力和系统性的思考能力。
未来“新工科”人才的培养,要加强特色课程实践,注重产学研合作。以解决实际问题为导向,着力培育先进制造业领域急需的复合型、交叉学科人才,为行业就业提供人力资源支撑。
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表 1 北京科技大学机械工程学院各时期生产实习特征一览表
阶段 时间 实习地点 实习内容 实习方式 有无实习大纲或教材 诞生与探索阶段 1952—1959年 鞍山钢铁公司 冶金机械设备使用和维护操作 定岗实操 无 成熟与发展阶段 1960—1977年 武汉钢铁公司 冶金机械设备使用和维护操作 定岗实操 有 改进与完善阶段 1978—1998年 武汉钢铁公司、上海宝山钢铁总厂 冶金机械设备使用和维护操作 轮岗实操 有 变革与创新阶段 1999—2017年 太原钢铁集团、马鞍山钢铁集团、日照钢铁集团、北京现代、燕京啤酒等企业 制造业产业全流程参观和认识 参观学习 有 “新工科”建设阶段 2018— 美的、极智嘉、京东物流、太航工业、小鹏汽车等企业 先进制造业技术学习与岗位操作 定岗实操 有 -
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