新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革催生了新業(yè)態(tài)，新業(yè)態(tài)的發(fā)展對于工程教育的改革提出了新的要求[1]。2017年2月和4月，教育部在復(fù)旦大學(xué)和天津大學(xué)分別召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，形成了新工科建設(shè)的“復(fù)旦共識”和“天大行動”。同年6月，新工科研究與實(shí)踐專家組成立暨第一次工作會議在北京召開，與會專家審議并原則通過了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》，形成了新工科建設(shè)“北京指南”，與“復(fù)旦共識”和“天大行動”共同構(gòu)成了新工科建設(shè)的指導(dǎo)性文件[2-4]。在新工科建設(shè)背景下，工程人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)的要素以及培養(yǎng)理念目標(biāo)都發(fā)生了變化，工程實(shí)踐是工程教育的重要組成部分，工程訓(xùn)練中心是實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐教育的重要載體。智能制造工程教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)規(guī)范性要求指出：“工程訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、系統(tǒng)工程意識的實(shí)踐性基礎(chǔ)課程，通過系統(tǒng)的工程實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生獲得對機(jī)械、電子、信息、管理等專業(yè)技術(shù)在工程中融合和應(yīng)用的感性認(rèn)識和體驗(yàn)，提高工程意識，質(zhì)量、安全、環(huán)保意識和動手能力，為相關(guān)理論課和專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定必要的實(shí)踐基礎(chǔ)，對培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力發(fā)揮著獨(dú)特作用?！盵5]2022年2月，清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心牽頭成立教育部工程創(chuàng)客教育虛擬教研室，聯(lián)合全國200余所高校的工程訓(xùn)練中心，共同推動工程創(chuàng)客教育的發(fā)展，深度融合工程實(shí)踐教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。燕山大學(xué)工程訓(xùn)練中心積極響應(yīng)虛擬教研室的建設(shè)，持續(xù)推進(jìn)項(xiàng)目驅(qū)動式的實(shí)踐教學(xué)改革[6-8]，以培養(yǎng)新型高素質(zhì)工程師人才為使命，積極開展基于工程創(chuàng)客的工程實(shí)踐教學(xué)改革，通過“1+2+5+N”的融合方式，建設(shè)具有“三融、三合、六創(chuàng)新”特色的實(shí)踐課程模式，面向新業(yè)態(tài)、新工科，探索“問題導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動、賽教融合、跨專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐”的綜合工程訓(xùn)練教學(xué)體系，服務(wù)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和制造強(qiáng)國戰(zhàn)略。1課程改革的理念與思路多專業(yè)融合是促使工科學(xué)生更廣泛接觸工程師相關(guān)業(yè)務(wù)概念的一種有效方式，其將參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)的真實(shí)項(xiàng)目、體驗(yàn)式活動納入高校工科人才培養(yǎng)實(shí)踐體系[9]。創(chuàng)客的特質(zhì)是創(chuàng)新、實(shí)踐與分享，注重學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)并創(chuàng)造性地使用。高校需基于工程化項(xiàng)目主題導(dǎo)向，結(jié)合產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐教學(xué)情境，開展工程實(shí)踐創(chuàng)客教育，使學(xué)生在基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)過程中，主動思考和自主探究，在分析與解決問題的過程中產(chǎn)生、驗(yàn)證、實(shí)踐團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在提高學(xué)生問題解決能力的同時培養(yǎng)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的工程素養(yǎng)。大學(xué)生科技創(chuàng)新競賽作為面向在校學(xué)生的群體性科技創(chuàng)新實(shí)踐活動，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育緊密關(guān)聯(lián)，是大學(xué)生提高實(shí)踐能力、增強(qiáng)創(chuàng)新意識以及提高綜合素質(zhì)的有效環(huán)節(jié)，在高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)中具有重要作用[10]。高校需從學(xué)生“知識、能力和素養(yǎng)”全面發(fā)展著手，將競賽項(xiàng)目有機(jī)融入工程訓(xùn)練教學(xué)過程，創(chuàng)建符合新工科“融合、集成、創(chuàng)新、共享、智能”特色的實(shí)踐項(xiàng)目課程，構(gòu)建工程實(shí)踐與創(chuàng)新教育平臺。工程訓(xùn)練中心是實(shí)現(xiàn)課程思政教育最有效的場景之一，無論是腦力勞動還是體力勞動，實(shí)踐性是其第一特性。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生以完成項(xiàng)目為主線，在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)強(qiáng)化理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程素養(yǎng)。2課程改革的實(shí)施在學(xué)科交叉融合背景下，新工科工程訓(xùn)練實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)具有動手能力、創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜系統(tǒng)工程問題能力的人才[11]。一是以專業(yè)素養(yǎng)為核心，培養(yǎng)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的復(fù)合型人才。目前側(cè)重“專才”教育的培養(yǎng)模式缺乏多學(xué)科交叉融合平臺，學(xué)科之間聯(lián)系較少，學(xué)生缺乏大局觀和學(xué)科引領(lǐng)意識，因此，高校應(yīng)設(shè)立“跨專業(yè)+跨學(xué)科”的多元化培養(yǎng)體系。二是以鍛煉本領(lǐng)為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐精神。鼓勵學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐探索過程中大膽創(chuàng)新、勇于創(chuàng)造，切實(shí)提高解決實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)本領(lǐng)。三是以全面培養(yǎng)人才為指導(dǎo)，建立綜合素質(zhì)養(yǎng)成機(jī)制。工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容豐富，具有綜合素質(zhì)培養(yǎng)的屬性。圍繞以上目標(biāo)，燕山大學(xué)工程訓(xùn)練中心重構(gòu)了課程的教學(xué)內(nèi)容，改革了教學(xué)模式，確立了新的課程評價體系，并有效發(fā)揮思政教育的育人作用。2.1課程內(nèi)容的改革措施綜合性工程訓(xùn)練課程共240學(xué)時，其中金工實(shí)習(xí)部分為160學(xué)時，電子工藝實(shí)習(xí)部分為80學(xué)時。課程團(tuán)隊(duì)32名教師中，14人負(fù)責(zé)課程教學(xué)和研討授課，全員參與小組實(shí)操實(shí)訓(xùn)課程，為工科學(xué)生大三、大四的專業(yè)學(xué)習(xí)夯實(shí)工程實(shí)踐基礎(chǔ)。授課內(nèi)容包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟件工具使用、制造技術(shù)、工藝知識、控制技術(shù)和工程倫理等。不同專業(yè)，如機(jī)械、電氣、材料等，對學(xué)生在金工實(shí)習(xí)、電子工藝實(shí)習(xí)課程的培養(yǎng)要求不同，因而，對不同專業(yè)學(xué)生，應(yīng)采用不同的教學(xué)內(nèi)容開展實(shí)踐教學(xué)。對于機(jī)械類學(xué)生，應(yīng)側(cè)重機(jī)械設(shè)計(jì)、加工等環(huán)節(jié)的教學(xué)和實(shí)踐，以增強(qiáng)其綜合運(yùn)用多種加工方法解決較復(fù)雜機(jī)械工程問題的能力；對于電氣和信息類學(xué)生，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行電子元件的知識理解、功能模塊的設(shè)計(jì)組裝、控制方法學(xué)習(xí)、控制程序編寫等，以培養(yǎng)其綜合運(yùn)用電工電子知識解決較復(fù)雜電控工程問題的能力。因此，實(shí)踐項(xiàng)目中的機(jī)械、電氣控制和程序控制三方面內(nèi)容要具有開放性（或稱柔性），以促進(jìn)不同專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)的有效開展。2.2課程的具體實(shí)施過程燕山大學(xué)工程訓(xùn)練中心根據(jù)課程特點(diǎn)，面向同時開設(shè)金工實(shí)習(xí)和電子工藝實(shí)習(xí)的專業(yè)，通過“1+2+5+N”的實(shí)現(xiàn)方式開展動態(tài)融合課程改革的具體實(shí)施。課程以智能車創(chuàng)新項(xiàng)目為中心，融合金工實(shí)習(xí)和電子工藝實(shí)習(xí)兩個實(shí)踐教學(xué)課程，設(shè)置入眼、入心、入腦、入門、入行“五入”達(dá)成環(huán)節(jié)，融入“N”個思政元素，將智能車的設(shè)計(jì)制造、裝配、控制以及創(chuàng)新競賽內(nèi)容融入實(shí)訓(xùn)課程的全過程，培養(yǎng)學(xué)生對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造全過程的認(rèn)知、實(shí)踐和總結(jié)輸出能力，使理論教學(xué)、基礎(chǔ)工程訓(xùn)練和創(chuàng)新工程訓(xùn)練相結(jié)合。教師通過學(xué)習(xí)通平臺構(gòu)建豐富、實(shí)用、共享的課程資源，引入線上線下混合教學(xué)模式，通過創(chuàng)客教室、加工社區(qū)，為學(xué)生開展自主探究式學(xué)習(xí)提供機(jī)會，促進(jìn)師生交流，鼓勵學(xué)生課后在創(chuàng)新工坊開展實(shí)踐探索，拓展實(shí)踐教學(xué)的新渠道，具體的課程方案如表1所示，思政融入的詳細(xì)設(shè)計(jì)如表2所示。表1智能車項(xiàng)目“1+2+5+N”動態(tài)融合綜合訓(xùn)練教學(xué)方案表2智能車項(xiàng)目各環(huán)節(jié)思政融入的詳細(xì)設(shè)計(jì)2.2.1項(xiàng)目前期：達(dá)成“入眼”教師通過學(xué)習(xí)通平臺提前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，發(fā)布項(xiàng)目任務(wù)文檔、智能車項(xiàng)目指導(dǎo)書，展示前幾批學(xué)生的優(yōu)秀作品VLOG，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度。課程同步建立“理論+實(shí)驗(yàn)”“雙師型”指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，保障每個班、每個組都有專業(yè)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)。2.2.2項(xiàng)目基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)階段和方案設(shè)計(jì)階段：達(dá)成“入腦”金工實(shí)習(xí)有鑄造、車削、銑削、3D打印、激光切割、加工中心等10多個基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)模塊，在基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，教師主要讓學(xué)生熟練掌握各種工具的使用方法，樹立安全操作的意識。在實(shí)訓(xùn)中，教師以解決問題為抓手，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，鼓勵學(xué)生多觀察、多提問、多創(chuàng)新，嵌入6S管理理念，培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識，樹立正確的勞動價值觀，養(yǎng)成好的勞動品質(zhì)。方案設(shè)計(jì)階段包括智能車方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝編制，采用教師講解導(dǎo)入和學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。教師講解剖析典型智能車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝，要求學(xué)生完成自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有成本的（固定虛擬貨幣）條件下，完成產(chǎn)品的加工制作，培養(yǎng)學(xué)生成本意識。2.2.3項(xiàng)目加工制作、裝配階段：達(dá)成“入心”項(xiàng)目的加工過程是以學(xué)生獨(dú)立自主動手操作為主的教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在智能車的主體結(jié)構(gòu)包括車體和車載附件兩部分，實(shí)現(xiàn)簡單的電氣控制，體現(xiàn)機(jī)械和電氣的交叉融合。車體的加工制作必須融合傳統(tǒng)加工工藝和現(xiàn)代加工工藝（既要包括傳統(tǒng)的普通車床、銑床、鉗工等加工方式，也要包括先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床、多軸加工中心、激光切割特種加工等）?？傃b環(huán)節(jié)是加工制作的最后一道工序，所有的加工問題會在該環(huán)節(jié)集中體現(xiàn)。通過該環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生明白什么是加工精度、裝配精度，建立精度意識，發(fā)揮課程思政育人作用。2.2.4項(xiàng)目電控調(diào)試階段：達(dá)成“入門”智能車機(jī)械部分的加工和裝配完成以后，進(jìn)入電控環(huán)節(jié)，即傳統(tǒng)課程中對應(yīng)的電子工藝實(shí)習(xí)部分。電控環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的主要功能為：使用手機(jī)藍(lán)牙App控制智能車前進(jìn)、后退，并具有屏幕指示功能和信息采集功能。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，核心板為STM32F4X1系列，開發(fā)環(huán)境為MicroPython，系統(tǒng)板固件集成數(shù)碼顯示管、點(diǎn)陣、液晶屏、溫濕度傳感器等模塊的初始化程序，后續(xù)添加按鍵、藍(lán)牙、霍爾傳感器等模塊。模塊搭建需要學(xué)生綜合考慮車架面積及空間，合理安排各模塊位置，因此，學(xué)生還需要掌握一定的布線和焊接技術(shù)。2.2.5項(xiàng)目答辯：達(dá)成“入行”考核方式為金工和電工單獨(dú)考核，采用項(xiàng)目答辯、推優(yōu)評選并舉的考核方式。該環(huán)節(jié)考核學(xué)生工程素養(yǎng)，包括團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)調(diào)交流、寫作表達(dá)等綜合能力。2.3課程的教學(xué)方法和手段以學(xué)生為中心，重組教學(xué)模式，采用多種先進(jìn)的教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。2.3.1混合式教學(xué)模式混合式教學(xué)模式充分利用了碎片化時間學(xué)習(xí)，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)和在線教學(xué)兩者優(yōu)勢相結(jié)合。學(xué)生分組完成小車制作任務(wù)，且每組制作小車各不相同，師生之間和生生之間以方案分析為切入點(diǎn)開展可行性討論，通過討論、思辨過程，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決復(fù)雜工程問題。2.3.2項(xiàng)目驅(qū)動式結(jié)合情境教學(xué)法項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)關(guān)注學(xué)生在“做中學(xué)”，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，符合新工科背景下的工程教育改革理念，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，已成為實(shí)踐教學(xué)的有效方式。在這個過程中，教師要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，積極開展小組討論、協(xié)商，幫助學(xué)生制定合理可行的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生合作與協(xié)調(diào)能力[12-15]。教師還需融合創(chuàng)客教室和加工社區(qū)，模擬企業(yè)真實(shí)的場景，設(shè)置具體的小組討論、設(shè)備租賃、成本分析及質(zhì)量檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，深度開展抽象思維與形象思維結(jié)合的情境式教學(xué)。2.3.3團(tuán)隊(duì)式教學(xué)法建立“雙師型”教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，全方位保障學(xué)生在金工實(shí)習(xí)部分完成設(shè)計(jì)、加工、裝配、運(yùn)行任務(wù)，在電子工藝實(shí)習(xí)部分完成硬件電路設(shè)計(jì)焊接、模塊編程、整車功能調(diào)試任務(wù)。2.4課程的考核評價課程采用多元評價方法，運(yùn)用過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的課程考核方式，具體分為金工實(shí)習(xí)實(shí)踐課程考核、電子工藝實(shí)習(xí)實(shí)踐課程考核和優(yōu)秀項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)評選。2.4.1金工實(shí)習(xí)課程考核在線預(yù)習(xí)與理論考試占10分；課程過程考核占40分，考核的內(nèi)容主要包括設(shè)備和工具的安全操作，學(xué)習(xí)紀(jì)律，小組進(jìn)度安排，討論交流參與度，智能車設(shè)計(jì)、圖紙規(guī)范、工藝編制、成本預(yù)算等內(nèi)容；智能遙控車機(jī)械加工與匯報占50分，包含思政教育、勞動表現(xiàn)、答辯與表述等內(nèi)容。各部分成績由指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)綜合給定，分A、B、C、D四個等級，每個等級對應(yīng)相應(yīng)分值。實(shí)習(xí)結(jié)束后，教師將學(xué)生所有評價點(diǎn)得分相加，給出最終成績。2.4.2電子工藝實(shí)習(xí)課程考核功能電路焊接技術(shù)基礎(chǔ)練習(xí)占20分、智能車控制方案制定占40分，包括基于STM32嵌入式開發(fā)系統(tǒng)板的學(xué)習(xí)、功能模塊的調(diào)試使用等；整車組裝調(diào)試與匯報占40分，包括實(shí)踐課堂表現(xiàn)、調(diào)試時間、故障分析、報告規(guī)范等內(nèi)容。各部分成績也由指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)綜合給定，分A、B、C、D四個等級，每個等級對應(yīng)相應(yīng)分值。實(shí)習(xí)結(jié)束后，教師將學(xué)生所有評價點(diǎn)得分相加，給出最終成績。2.4.3優(yōu)秀作品評選組織動態(tài)融合綜合項(xiàng)目答辯，評選出優(yōu)秀項(xiàng)目作品、優(yōu)秀小組和優(yōu)秀指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，在中心的公眾號等平臺推優(yōu)展示，使師生獲得成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與參與度，同時正向激勵指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的教師。3課程的實(shí)施效果及反思3.1課程的實(shí)施效果3.1.1建設(shè)具有“三融、三合、六創(chuàng)新”特色的課程模式，保障課程目標(biāo)的順利達(dá)成長期以來，金工實(shí)習(xí)、電子工藝實(shí)習(xí)各自的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容相對獨(dú)立，中心設(shè)備資源和指導(dǎo)教師工程背景豐富的優(yōu)勢并未得以充分發(fā)揮，學(xué)生在工程實(shí)踐教學(xué)上的能力培養(yǎng)效果未充分體現(xiàn)。經(jīng)過課程團(tuán)隊(duì)的精心設(shè)計(jì)，以智能車綜合項(xiàng)目為統(tǒng)一載體，通過“1+2+5+N”的過程，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科交叉融合、教師教學(xué)資源的融合、創(chuàng)新競賽和教學(xué)項(xiàng)目融合的“三融”；開展了創(chuàng)客空間、加工社區(qū)和創(chuàng)新工坊的深度合作，即“三合”；其具有工程教育改革的新理念、新模式、新內(nèi)容、新方法、新課程體系和新的課程考核方式六個創(chuàng)新性特征，如圖1所示，充分發(fā)揮了工程訓(xùn)練中心在培養(yǎng)大學(xué)生工程創(chuàng)新實(shí)踐能力方面的作用。圖1“三融、三合、六創(chuàng)新”的特色課程模式3.1.2學(xué)生展現(xiàn)出較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力2022年秋季學(xué)期，開放式智能遙控車機(jī)械加工和程控設(shè)計(jì)訓(xùn)練項(xiàng)目正式投入教學(xué)，從教學(xué)效果來看，機(jī)電一體化綜合實(shí)踐項(xiàng)目極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對學(xué)生和教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多方面鍛煉，學(xué)生反饋教學(xué)內(nèi)容新穎有趣且豐富。結(jié)合創(chuàng)新工坊，學(xué)生積極參加課后拓展活動，部分學(xué)生完成的作品如圖2所示，師生都感受到了實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革帶來的變化。圖2學(xué)生的綜合項(xiàng)目作品3.2課程的總結(jié)與反思3.2.1課程的成果習(xí)近平總書記在黨的二十大報告中指出：“堅(jiān)持為黨育人、為國育才，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才，聚天下英才而用之?！盵16]改革后的課程，從頂層規(guī)劃了高素質(zhì)工程師培養(yǎng)體系的架構(gòu)，全方位培養(yǎng)了學(xué)生的工業(yè)軟件應(yīng)用、機(jī)械設(shè)計(jì)加工、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等實(shí)踐能力，提高了學(xué)生參與創(chuàng)新競賽的積極性。課程組教師指導(dǎo)學(xué)生參與多項(xiàng)學(xué)科競賽：在2021年中國大學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新大賽中獲國家金獎1項(xiàng)、一等獎1項(xiàng)；在2022年河北省工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新大賽中獲特等獎5項(xiàng)。課程團(tuán)隊(duì)榮獲了首屆全國高