我们的国家正在实施科教兴国、可持续发展和创新驱动的伟大战略，高校的工程实践教育领域、特别是工程训练教学领域要为这种战略目标的实现，尽最大的一份力量，这就需要培养我们的学生具备三种精神：科学家的精神、工程师的精神和工匠的精神。

一、科学家精神、工程师精神和工匠精神

那么，什么是科学家精神呢？

这就是在科学领域探究前沿，最后导致人类社会演进规律的重大发现与科技领域的划时代原创。科学家的精神是以兴趣为出发点，以持之以恒为落脚点，以追求真理为核心导向和最终目标的。

我国在贵州建设的口径为500米、世界最大的射电望远镜；我国成功发射的世界首颗“墨子”号量子卫星；我国积极参与的国际热核聚变实验堆计划(ITER)的研制进展已跃居国际合作七方的前列。这些都是为探究科技前沿而研制的。世界上不同领域的诺贝尔奖金获得者是科学家精神的最好体现。我国著名的火箭科学家钱学森，以及诺奖获得者、发明治疗疟疾特效药青蒿素的屠呦呦就是这种代表人物。

经过近40年的科研工作实践和观察，我把科学家的精神归纳为下面几个短语，这就是：怀疑的精神、批判的精神、实事求是的精神、追求真理的精神和坚持不懈的精神。

什么是工程师精神？

这就是面对人类社会需要解决的工程技术问题，利用人类所积累的科学知识与长期获取的工程经验，安于基层，不畏艰难，求真务实，予以创造性的工程解决，不仅实现价值的有效增加，而且使我们的社会变得更加美好，人民的生活变得更加幸福。中国科学院的学部委员、著名的桥梁专家茅以升就是卓越工程师的杰出代表。

什么是工匠精神？

这就是今天我们的新闻和报刊上反复倡导的一种精神。对于社会产品和社会服务，抱着一种坚持不懈、一丝不苟、精益求精和至臻至美的精神，使我们创造的社会产品不但从使用功能上，而且从人机工程学和美学上更加令人满意。我国发明举世闻名的群站的倪志福同志是工匠精神的杰出代表，世界级品牌瑞士的手表和小军刀是工匠精神的突出典范。

我们希望，我们的理工科大学、高职高专、职业技术院校培养出来的每位学生，无论你将来可能是科学家、是工程师，还是一位有才华、有造诣的工匠，都要向着具备科学家的精神、工程师的精神和工匠的精神去努力。

然而，不同的人们，处于不同的工作岗位，承担着不同的社会责任，对于科学家精神、工程师精神和工匠精神，不应该是等量齐观，而应该是各有侧重和相互关联的。例如，对于主要工作在实验室的科学家来说，更侧重于践行科学家的精神；对于主要工作在基层和工程现场的工程师来说，更侧重于践行工程师的精神；对于主要工作在各行各业生产一线的工匠来说，则更侧重于工匠精神。而对于科学技术高度发展的今天，要更好、更快、更有效地完成各自的任务，无论是科学家、工程师，还是工匠都存在着日益发展的紧密联系。

我们的工程训练教学领域，尽管只是高等工程教育领域里的一个占据有限学时的组成部分，但也要主动为国家的科教兴国与创新驱动战略服务，要为培养学生的科学家精神、工程师精神和工匠精和具备相应的才能和素质服务。这是因为工程训练教学领域具备丰厚的优质实践教学资源，拥有一支很优秀的师资队伍，拥有通过一系列的工艺装备和工艺方法，将有创意的设计图纸转化为零件、部件或完整产品的物化能力。这里所获取的作品或产品，如果有市场需求，就可以实现产业升级，就可以实现就业和创业。

那么，我们的工程训练教学领域怎样做好应该有的服务？

二、工程实践能力与物化能力

2004年，我主持的清华大学校级精品课程“机械制造实习”获得国家级精品课程称号，成为我国工程实践教育领域的首门国家级精品课程。

该课程的课程教学目标是：学习机电工艺知识，增强工程实践能力，提高综合素质，培养创新精神与创新能力。其中的工程实践能力和工程素质就是非常关键和核心的一点。在工程训练教学领域，我们经常不厌其烦地提及培养学生的工程实践能力和工程素质。

那么，什么是工程实践能力呢？

根据长期的实践教育研究，我把它归纳为以下6点：

1）掌握机械、电工、电子技术领域基本工具的使用能力。这些基本工具，其内涵极为丰富，主要包括测试、制作和维修三部分。学生在不同的专业学习，他们学习与掌握的重点也是不同的。

2）掌握一种或几种常规设备的操作能力。如机械加工中的普通车床、普通铣床、磨床等。

3）掌握一种或几种先进制造设备的操作能力。如机械加工中的数控车床、数控铣床、激光加工机床、数控线切割机床、3D打印机的操作能力，电子工艺中印刷电路板的设计与制作能力等；

4）掌握一种高级设计与制造软件的使用能力。其他软件的设计思路都类似，基本可以做到一通百通。如CAXA, Pro/E, UG, Mastercam, Inventor等；

5）具有一定的装配与调试能力。如自行车、全国赛事中的无碳小车等；

6）比较深入了解一个先进制造系统的能力。如柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统(FMS)、智能制造系统（IMS）等。

经历了以上多个方面的综合训练，学生就具备了一定的工程实践能力。我们知道，工程实践能力是物化能力中的关键要素。

那么，什么是物化能力呢？

就是将设计图纸，利用常规与先进的制造装备与工艺，将原材料或毛坯转化为有用实物的能力。

根据主持完成科研项目中反复体验到的物化实践，我把物化能力归纳为下列6个方面：

1）个人的工程实践能力；

2）团队的工程实践能力；

3）获得原材料、标准件与功能部件的能力；

4）获得外部物化协作的能力；

5）团队本身根据项目的时间与专业需要不断演进与凝聚的能力；

6）要具备国际视野，了解国际企业、国际水平、国际市场。

其中物化能力中的3）、4）、5）需要进一步解释。

解释3）：要学会根据设计图纸的需要，具备合理选择工件的原材料与毛坯的能力。另外，并非新产品中的任何零件和部件都要亲自设计，有不少到国内与国际上的市场上选购即可，特别是标准件和功能部件。如标准件中的各种螺钉、螺母、轴承、卡环、密封件等；功能部件中的数控分度头、数控工作台、滚珠丝杠副、步进电机、伺服电机、计算机等。我们亲自设计的核心与重点是具有创意的那部分。将选好的标准件和功能部件经过系统优化，植入到我们所设计的设备与系统中，可以提高我们的设计质量与物化效率。

解释4）：在设计图纸完成后，本团队、本单位所完成不了的物化部分，就需要依靠外协合作，请有资质、有能力、有信誉的外单位协助解决。这需要善于学习与时间的积累。

解释5）：有的研究项目比较前沿，延续的时间可能需要比较长，少则1~2年，多则3~5年，甚至10多年，此时团队的核心成员、工作的环境都可能发生变化。我所主持研制的数控旋转超声波加工机床，前后足足经历了15年时间，不断向前推进，还可以继续深入研究。因此，课题负责人要学会在一个时间较长、持续变化的环境中，要实现研究的最终目标，就需要根据实际情况，具备团队本身不断动态演进与凝聚，建立动态团队的能力。

三、培养学生的工程意识

我国高等工科院校除了党团组织在德育教育中下了很大的工夫外，教师在课堂教学中也注重教书育人、为人师表。这些综合作用，对学生爱国主义思想的培养、人生价值的取向、社会责任感的树立，以及人格、品行、道德和高尚情操的养成，起着重要的作用。然而，对于工程类的学生，除了德育教育外，还非常有必要引导他们，学会跳出纯工程技术的范畴，在一个复杂、不确定的社会工程环境中处事，这就需要对学生进行工程意识的培养。

那么，作为工程技术人员需要具备的工程意识的内涵有哪些？我把它归纳为12个方面：责任意识、安全意识、质量意识、群体意识、创新意识、环境意识、管理意识、成本意识、法律意识、竞争意识、市场意识和社会意识。

以上所提及的工程意识的养成，必须在一定时间内的工程环境中才能实现。而在我国的工程训练领域，不只是具备高校中最好的综合性工程实践环境，而且有针对不同专业的实践教学要求。与学生在大多数企业参观学习不同的是，在高校工程训练的完整过程中，学生不仅要学习一定的制造工艺理论知识，要亲手使用各种不同的工具，要亲自操作各种常规、现代的机电制造装备，要使用一种或多种高级软件，要装配、调试具有一定复杂程度的装配体，要参与各种以项目为牵引的创新实践，将个人或团队的创意通过一定的手段转化为实物。这些精心安排的训练过程，有助于培养学生的综合工程素养。

如果我们的学生，在工程训练所组织的教学活动中，以及在接受4年高等教育的完整过程中，掌握了一定的工程实践能力，具有较好的工程意识，又初步掌握了由设计图纸到产品转化的物化能力，这就为他们将来创新能力的充分发挥奠定了坚实的基础，我们的创新教育也才有了深厚的根基。

  作者简介：傅水根，教授，国家级教学名师，清华大学基础工业训练中心原主任，IC评委会主任。