工程教育背景下高校实验与实训系统保障条件建

我国是工程装备和工程技术大国，在经济化浪潮中迅速走向世界，培养符合化要求的工程技术人才成为我国高等教育的重要目标，也是我国中长期教育发展纲要的重要任务之一。教育化也极大地促进了工程教育的化，培养具有视野、获得互认的的高素质工程技术人才是当前工程教育的核心任务。尤其是在2016 年我国正式成为《华盛顿协议》会员国以来，国内掀起了一股开展工程教育认证的热潮，众多高校积极筹备、申请工程教育认证，工程教育认证标准成为了当前我国高等院校本科人才培养体系的指导标准，在培养方案、实验和实训保障条件建设等方面，都以工程教育认证标准为指导进行修订和调整。
与德国、美国等工程教育发达国家相比，我国工程教育规模已经达到世界前列，但实验与实训体系相对落后，主要体现在: ①实验设备技术水平一般，验证型设备多，创新型和研究型实验设备较少; ②实验台套数有限，不能满足众多学生的实验需求; ③实验保障条件差，安全问题突出，保障体系不规范; ④实训平台和基地水平不高，高水平实践教学基地不多，与企业合作不够深入，实训基地发挥作用不够; ⑤专业教师工程背景弱，企业实践经历短，有的教师甚至没有企业实践经历，无法指导学生实践。
我国工程教育有自身的特殊国情，在校人数多，学校无法像发达国家那样提供足够的实验与实训平台。我国工业基础参差不齐，在激烈的市场竞争环境下，大多数企业仍处于解决自身生存与发展问题的阶段，存在与高校合作偏少，或者合作层次不高的现象，无法提供类似于国外那样的规模和质量的实训平台和岗位。在工程教育认证日益普及的背景下，越来越多的高校已充分认识到实验与实训教育对培养工程技术人员的重要性，开始按照工程教育认证标准建设自己的实验与实训体系。通过持续建设，取得了一些阶段性成果。我校充分借鉴国内外高校的建设经验，以教务部为牵头单位，以过程装备与控制工程专业、机械工程专业等工科专业筹备工程教育认证为出发点，以建设省级、实验教学示范中心和高水平实践教育基地为契机，调整思路，优化校内相关单位实验、教学、实训资源，加强校企深层次实训基地建设，开展工程教育背景下高校实验与实训条件保障体系建设的探索与实践，为特色高校工程教育的实验与实训条件保障环节提供一些参考和借鉴。
1 工程教育认证标准对实验和实训条件的要求
工程教育认证标准对实验和实训条件保障的总体要求是: 实验室及设备在数量和功能上满足教学要求，有良好的管理、维护和更新机制，使得学生能方便使用; 与企业共建实习和实训基地，在教学过程中为学生提供参与工程实践的平台。
通过对工程教育认证标准关于实验与实训条件标准分析，结合筹备认证过程中发现的一些问题，考虑国内高校的普遍情况，大致可以分解为: ①有充足的实验和实训场所以及台套数，保障教学活动开展。需要注意的是，实验场所和设备台套数保障并非单指认证专业的实验室，而是只涉及工程教育人才培养的所有实验室，包括基础学科实验室，比如大学化学类、电工电子类、计算机、物理及力学实验室。我国高校在经过持续扩招后，学生规模大，但很多高校的实验场地、台套数不能满足扩招后的需求，需要补充。②实验设备有良好的更新机制，以满足科技知识、教学内容持续更新对实验设备的持续更新要求。有的实验设备为30 年前制造，极为陈旧，或在工业实践中早已淘汰，*无法满足新时期新知识的实验要求。③实验室有完善的管理、维护、开放机制，确保实验设备完好，确保学生能方便的开展实验。④实验和实训体系经费保障机制，有足够的经费投入，确保维护、更新、日常运行等开支。⑤实验及实训过程有全面的安全保障机制，确保实验及实训过程的人员安全、设备安全、环境安全。随着实验室规模扩大，设备复杂程度增加，实验和实训环节的安全保障的重要性日益凸显。近年来，我国高校实验室安全事故多发，造成了不同程度的人员、财产损失，同时造成了比较显著的社会负面影响。⑥企业实习和实训基地要为学生参与工程实践训练提供符合要求的高水平平台。调研发现，一些实践实训基地实训场所、实训设备、现场指导教师等方面存在诸多问题，实习实训环节缩水，质量不高，需要花大力气建设。
我校过程控制工程专业基于本专业人才培养方案，结合工程教育认证要求，在学校教务部门等相关单位的支持下，优化整合校内实验教学资源，与企业共建高水平实训基地。以“中心+ 基地”的模式建设实验和实训保障体系，加强学生工程教育背景培养，锻炼学生实践创新能力，目的是培养符合市场需求的具有过程控制工程学科背景的创新型人才，为国内同类高校的工程教育实践能力培养发挥示范和辐射作用。
2 加强实验教学条件保障建设
2． 1 基础实验教学条件保障建设
工科类基础实验教学主要包括计算机类、大学化学类、电工电子类、物理及力学类实验。基础类实验教学主要分布在计算机学院、物理学院、电气学院、化工学院等单位，为全校基础实验教学提供条件职称和保障，由学校教务部和实验教学示范中心统筹管理。基础实验教学体系建设主要体现在以下几个方面。
( 1) 扩大实验场所面积，增加实验设备台套数。
尤其在新校区投入使用后，试验场所与实验设备建设双管齐下，学校持续投入建设资金，合理规划实验室，为本科实验教学提供充足场地保障，通过各类建设资金增加实验设备台套数，改善硬件条件。目前，承担大学物理及工程力学类基础实验教学任务的物理教学实验中心总面积约8 000 m2，各类设备台件数1 776 台( 套) ，其中大学物理实验室面积约1 800 m2，各类仪器设备300 余台( 套) ，工程力学实验室面积500 m2，实验仪器设备200 余台( 套) 。电工电子实验教学中心拥有实验用房面积8 200 m2。其中电工学实验室约1 000 m2，可容纳300 名学生同时实验。计算机实验中心实验用房约7 900 m2，设备总价值2 000 多万元，现有各类计算机及相关设备2 900 余台( 套) 。承担大学化学类实验教学任务的“煤炭洁净加工与转化”教学示范中心有实验面积4 700 m2，可容纳400 人同时实验，实验条件和保障能力获得质的提升。
( 2) 整合实验教学资源，建设开放式、数字化实验中心。在实验中心建立之前，大多以课程为中心建设实验室，实验室名称众多，各自为政，部分功能重复，管理分散。要提升实验室对教学的支撑作用，建设高水平、有特色的实验教学体系，就必须对实验教学资源进行优化整合，形成有影响的实验教学品牌。以“煤炭洁净加工与转化”教学示范中心为例，该实验中心涵盖矿物加工、化学、化工3 个专业，在“十二五”建设期间，提出了以切实提高实验教学质量为目标，以促进学生能力发展为宗旨，构建了“基础课程、特色创新实验、工程实践”立体化的实践教学体系，投入教育部示范中心、修购专项及学校配套等支持资金1 200 万元，通过资源整合，实现统筹管理，创造品牌特色，于2012 年申报获批教学示范中心建设，并在2016年通过验收。中心建立了，学生可在网上预习实验，下载相关实验指导书，观看实验视频; 学生也可在网上预约实验，实现了24 h 开放，真正做到数字化实验教学中心的开放式管理。
2． 2 强化专业实验教学条件保障建设
专业实验中心承担专业基础课程及专业课程实验教学任务，同时也为学生实践创新训练提供平台。过程装备与控制工程专业实验中心经过10 多年的建设，尤其是近5 年来按照工程教育认证要求进行持续改进，建设形成课堂内外相结合的实验教学平台。
( 1) 建设“3 个层次、6 个功能区”平台协调运行机制。专业实验中心将所有实验划分为“基础型、综合设计型和研究创新型”3 个层次，目的是既能按照专业标准，培养学生的基础理论和基本技能，又能按体现过控专业“煤炭洁净加工与转化”行业特色和工程教育认证需要，训练学生的专业知识和技能。同时按照循序渐进原则，遵循由专业基础到特色需求的提升过程，将专业实验中心的实验资源按照功能不同划分为“过程装备、过程控制、煤炭分选加工、煤化工、综合设计、科研训练”六个功能区。每个功能区特色鲜明，培养和训练学生的基本技能、专业实践能力和解决复杂工程技术问题的创新能力。
( 2) 建立科研项目与实验教学有机结合的实践平台。化工学院现有1 个工程中心、3 个省部级( 协会) 工程技术中心，承担了近百项各类纵向基金或校企合作横向项目，拥有一大批有特色的科研成果。
从这些科研成果中选择部分彰显特色、可操作性强、易转化、难度适中的成果，转化为综合型、研究型实验和实践教学资源，作为教学案例或教学平台，贯穿教学过程中，引导、培养学生对工程实践的兴趣。此外，也可将这些科研成果在生产实践中的应用作为课外实践创新训练题目，启迪学生综合应用所学知识，去发现、分析、解决科研或生产实践中的复杂工程技术问题。例如李小川老师以自己的科研项目“自激式除尘器”为核心内容，指导学生申报获批一项大学实践创新项目，学生的研究成果“自激式除尘器气液耦合及捕集体形态研究”获得“第六届全国大学生过程装备实践与创新大赛”特等奖，以学生为主要成员申请了2项发明和1 项实用新型，成功将科研项目转化为实践教学资源，培养了学生的实践创新能力。
( 3) 加大经费投入，持续改进专业实验条件。
2012 年以来，专业两次通过教育部的改善基本办学条件( 修购专项) 计划，投入资金600 余万元，直接用于实验设备台套数增加和老旧设备更新，同时在学校和学院其他专项资金支持下，完成了实验室辅助条件改造升级。目前，专业拥有实验面积800 m2，实验设备300 余台( 套) ，就目前60 人/年级的学生规模而言，专业实验中心*学生实验教学要求。
2． 3 重视实验室安全保障条件建设
实验室安全是高校安全工作中的关键环节，虽然各高校都十分重视实验室的安全工作，但近几年发生的多起高校实验室安全事故表明，高校的实验室安全工作仍然不到位，在制度、管理、梍j臭_媉执行等方面存在漏洞。因此，基于我国高等教育现状和工程教育认证要求，必须要将实验室安全保障条件建设加以重视。
2014 年以来，学校在实验室安全保障条件建设方面投入大量人、财、物力，主要进行了以下工作: ①从制度上查缺补漏，建立健全实验室安全管理制度，明确责任，落实责任主体。明确以学院为主的各二级单位党政一把手为责任人，建立了“分管校领导—分管院领导—系主任( 所长) —实验室主任—实验教师”的逐级责任制度。完善实验室开放制度、物品管理制度。②建立完善的视频监控系统和门禁系统。所有实验室做到刷卡进入，出入记录直接在后台电脑记录; 每个实验室安装4 台摄像机，确保全天候、、*的视频监控。③更新实验室烟雾报警、灭火器等消防设施，在有易燃、易爆、危化风险的实验室安装了应急用的洗、淋、喷装置，确保在危险状态下能大程度保护人员安全。④在化学、化工类等有影响环境的气体释放及颗粒物排放的实验室，安装了大功率强力通风系统。经实测，通风系统效果很好，抽气能力明显强于家用抽油烟机。⑤涉及危、化、毒的药、液、气等实验用品，由学校授权的实验中心统一采购、存放、管理，从实验物品领用到回收的全过程做到有台账记录、有责任人签字，废液用专门装置回收存放，由学校委托的专业公司处理。⑥实行多层次的定期检查与不定期巡查制度。在保卫处、设备处、学院3 个层面建立了3 个检查小组，按照“节假日必查、平时抽查”的原则，由3 个检查小组分别独立、交叉执行，每次检查形成纪要，对不合格问题按照相关制度进行处理。通过的强化建设，我校的实验室安全保障条件得到显著提升。
3 落实实训教学条件保障建设
实践训练与实验教学都是工程教育的必要环节，是理论教学的有益补充。实训教学体系建设主要包括两个方面，校内工程训练中心建设和校外实践教学基地建设。
过程装备与控制工程专业是涉及机械、动力、煤加工转化过程、化学工程与技术等多学科交叉的综合型专业，校内工程训练中心主要有: 金工实习中心、江苏省能源与动力工程综合训练中心、煤科学与煤加工大学生实验及创新实践中心、化学工程综合训练中心。
上述中心为过程装备与控制工程专业学生提供在过程机械、过程控制、动力工程、煤炭加工与转化过程、化工过程生产等领域的工程训练平台和大学生课外实践创新训练平台，为培养学生的工程背景和基本工程技能发挥了突出作用。
校外实践教育是工程训练的重要环节，为学生提供了*生产实践环节的平台。通过深层次的校企合作，将实习基地升级为工程实践训练基地，在培养学生实践能力、促进企业引进人才、推动产学研相结合等方面发挥重要作用。①建立实践教学指导委员会领导下的校外工程实训基地管理机构，确保实训基地有序且有效的开展工作。管理机构设负责人2 名，校企双方各1 名，全面负责基地运行。②以工程实训基地为载体，加强人才交流，建立高素质的指导教师队伍。一方面，聘用企业具有职称的技术人才为学校兼职教师，通过讲座、授课、直接指导的方式，为学生提供工程技能训练和课外实践创新训练指导。另一方面，有计划安排专业的中青年教师轮流到基地挂职锻炼，增强他们的工程背景，培养校内教师指导学生工程实践的能力。③建立校外实训保障制度，确定双方的责任和义务。比如，企业在场地、设备和人员投入方面的责任，学校在资金投入、劳务费用等方面的责任，确保基地顺畅运转。学校对工程实训环节的财政支持达到每人500 元/学分，对每个高水平实习基地建设投入经费10 万元，有力的保障了实训基地建设和实训环节开展。④编写实训教材，指导实训过程。根据工程教育认证要求，专业编写了“中国矿业大学过控专业实训指导手册”，包括了认识、生产、毕业实习实践三大环节，全书200 余页。
4 建设成效
经过多年建设，尤其是在2012 年后按照工程教育认证要求开展实验与实训保障体系建设以来，取得了系列建设成果。①实验和实训中心建设成绩显著，其中实验教学示范中心2 个( 电工电子实验中心、煤炭洁净加工和转化实验中心) ，江苏省实验教学示范中心1 个( 计算机实验中心) ，江苏省工程训练中心1 个( 能源与动力工程训练中心) 。②专业与13 家大型企业合作共建了工程实训基地，其中工程实践教育基地2 个，新获批建设高水平实训基地1 个。③学生工程背景加强，实践创新能力得到提升，成果显著。近3 年承担省级以上科研创新训练项目30 余项，获得省级以上竞赛奖励20 余项，曾获得第九届挑战杯银奖、全国过程控制专业实践创新大赛特等奖2 项、江苏省创新创业大赛一等奖等，本科生获得发明2 项，实用新型30 余项。④实践教学领域教学成果显著。“过程控制专业实训指导手册”编著完成，即将公开出版发行; 以实践教学为核心的成果获得2015 年中国煤炭教育学会教学成果二等奖。
5 结语
实验与实训环节是理论教学的重要补充，是培养符合工程教育要求的合格人才的重要途径，实验与实训条件则是达成培养目标的重要保障。学校在借鉴国外高校实验与实训教育经验的基础上，对标工程教育要求，分析自身不足，经过持续的实验与实训保障条件建设，获得了良好的效果，为我国高校在工程教育认证背景下的实验与实训体系建设进行了有益探索和实践，具有一定的示范效应和借鉴意义。