浅谈面向工程教育认证的大学生创新能力培养——以“互联网+”大赛铜奖项目为例

李 强*，李素娟，张 瑶

（1.唐山学院土木工程学院，河北 唐山 063000；2.河北省建筑工程与尾矿综合利用重点实验室，河北 唐山 063000）

引言

经过几十年的快速发展，我国工业化已经逐步从劳动密集型转变为技术密集型、创新驱动型。随着我国新型工业化道路的不断深入，高等工程教育的一项重要使命就是培养创新型工程人才，为产业转型升级提供强有力的持续创新动力。与此同时，我国正在以更加开放的姿态参与国际合作与竞争，不仅使世界接受中国制造，更能认可中国创造。[1]工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。[2、3]工程教育专业认证的核心理念就是结果导向教育，以工程行业认可的质量标准作为评价学生毕业条件的依据。学生应具备较强的创新意识及能力，能够运用自然科学和工程科学的基本原理分析复杂工程问题，进而提出解决方案。加强大学生创新创业能力培养是应用型本科院校双创教育的核心目标，更与工程教育专业认证的结果导向、以学生为中心和持续改进的三大教育理念高度契合。

“互联网+”大学生创新创业大赛旨在深化高等教育综合改革，激发大学生的创造力，培养造就“大众创业、万众创新”的生力军，推动赛事成果转化，服务经济提质增效升级[4]。这一赛事恰好与工程教育认证的核心理念——结果导向教育不谋而合，引导学生们关注行业发展动态，洞察工程难题，运用专业知识提出解决方案。“施工升降机运料通道装配式自动安全防护门的设计及应用”项目代表唐山学院参加了第五届“互联网+”大学生双创大赛，最终获得了河北省决赛高教主赛道铜奖，本文通过梳理、凝练项目从选题、模型实验到现场试车等环节的经验与教训，探索以结果为导向的大学生创新能力培养模式。

1 项目选题

建筑工程施工现场是安全生产事故的高发区域，“高处坠落伤害”作为施工现场的五大伤害之一，已经成为当前施工安全管理工作的重中之重[5]。团队进行了大量的现场调查、采访、统计和监测等工作，发现高处坠落事故频发的症结所在就是楼层运料通道的安全防护门。运料通道既是施工升降机楼层停靠平台，又是施工人员、材料和机械设备进出建筑物的必经之路，而通道的安全防护门则是防止发生坠落事故的唯一屏障。团队查阅大量相关文献发现，国内施工现场所采用的运料平台安全防护门主要包括杠杆式、升降式和侧折式等[6-7]，以上这些防护门主要存在两大问题，首先是需要工人手动开启或闭合，这就要求施工人员具备较强的安全责任意识和较为熟练的操作技能。第二，防护门多为施工单位自行制作，缺乏标准化、定型化的制作工艺。

2 解决方案

2.1 方案原理

基于安全防护门的使用及研究现状，团队提出了拟解决的关键技术问题：（1）防护门具有自闭及自锁功能；（2）实现防护门与升降机轿厢耦合联动；（3）较好的周转性和适用性。团队成员运用大学本科物理学和电工学等课程知识，提出采用电磁继电器原理实现防护门与轿厢耦合联动的设计理念。当轿厢运行时，各楼层防护门通过电磁铁保持锁闭状态。当轿厢停靠某楼层时，安装在轿厢上的感应块与该停靠层的永磁感应器感应，触发防护门电磁铁断电，从而实现防护门解锁。当轿厢离开停靠层，感应块与永磁感应器分离，触发防护门电磁铁再次通电，实现防护门自锁。

2.2 模型制作与实验

基于设计原理，团队制定了详细的模型制作及实验方案。自动安全防护门系统模型主要包括：电源及配电系统、轿厢感应块、永磁感应器、防护门体、电磁铁等，主要材料详见表1，主要机具设备表详见表2，模型详见图1（p36）。通过反复模型实验，团队对初始设计进行了大量优化改进，如轿厢感应块安装位置、供电线路走线设计等。同时，考虑到施工现场环境较为恶劣复杂，团队重新调整了配电装置的安装位置，并加设了线路保护罩，旨在提高装置的可靠性和耐久性。

表1 主要材料表

表2 主要机具设备表

图1 防护门模型

3 工程应用

本项目立项之初就着眼于为解决工程复杂问题，在进行了方案优化、理论计算和反复模型实验后，已经具备工程试车基础。本项目与唐山城市建筑工程集团有限公司签订合作协议，将研究成果应用于利康医院利康大厦、金山壹号二期等工程项目中。经过工程试车，本项目研制的装配式自动安全防护门运行状态稳定，没有出现机械和电气故障，提高了施工垂直运输效率，保障了施工安全生产，实现了文明施工标准化管理，项目建设单位和施工单位一致认为该防护门具备以下特点：（1）原材料就地取材、制作工艺简单；（2）零部件统一规格，统一标识，安全可靠；（3）防护门实现工具化和标准化，可周转使用。

4 结语

工程教育专业认证的核心内涵是以学生为中心的“结果导向”人才培养体系，中国工程教育认证通用毕业要求规定学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，能够设计针对复杂工程问题的解决方案，并在解决方案的设计和实施过程中体现较好的创新意识和能力。“互联网+”双创大赛是激发大学生创新意识，提升其创新能力的有效途径[8]。参赛项目着眼于解决生产生活中的实际问题，以学生为创新主体，以结果确定研究方向，以工程知识为创新基础，以应用效果衡量创新水平，以创新竞赛替代传统教学环节，这一赛事的主旨与工程教育认证的OBE教育理念高度契合。本项目从选题、概念设计，到模型实验、工程应用，整个过程以学生为实施主体。学生从查阅文献资料到施工现场调研，分析出“高处坠落伤害”这一安全生产顽疾。通过运用数学和电工学等基础知识，并结合施工技术等专业知识，提出解决方案。运用CAD制图、软件模拟和模型实验等手段，开展测试与检测，并对实验数据进行合理的收集和处理。最后，通过与工程项目的有效沟通与协调，实现研究成果的工程应用。综上所述，本文认为“互联网+”大学生创新创业大赛等平台是锤炼和提升大学生创新能力的有效实践途径，是对面向工程教育认证的人才培养模式的积极探索。