【交汇点10月14日】江南大学江阴霞客湾校区室内飞行场馆内，一架架小型四旋翼无人机分批次腾空而起，现场发出一阵阵欢呼。这是日前该校工程实训成果展示环节的生动一幕。
这些无人机，出自学校集成电路学院和智能制造学院学生之手，从碳纤维复合材料制备、电路焊接、手柄打印、复合材料打孔、组装装配到调试起飞，历时两周。
而在以往，包括江南大学在内，不少高校的工程实训仍以机械制造基础为主，成果大多数是一把小锤子、个性化印章或创意书签。江南大学打破传统模式，用完整的产品项目串联多学科知识，这也是当前高校工程教育正在进行的一次全新探索。
一架无人机串联四个新工科学院
“这是我们组制作的无人机。虽然中间出现各种问题，返工了好几次，但今天终于看见它飞起来了，很开心！”测试现场，江南大学智能制造学院大二学生张明菲的喜悦之情溢于言表。他从未想过，自己大一时就能同学们一起“手搓”出一架无人机。
江南大学纤维工程与装备技术学院副院长张典堂介绍，学校的工程实训周每年都有，“当年我上学的时候，也就是20多年前，大家就是‘磨锤子’。今年，学校要求我们作出改变，进行全新尝试。”
很快，贴合当前低空经济发展，融合轻量化材料、3D打印、集成电路等技术的无人机制作进入了老师们的视野，也恰好整合了江南大学霞客湾校区4个新工科学院的优势。于是，江南大学以江阴霞客湾校区为“先锋区”。每4-6名同学组成一个团队，开展学校首个跨学科试点项目——“手搓”四旋翼无人机。
7月，工程实训开始。最初两天是理论课，老师们分别讲解各自负责模块的原理，之后就到了实践时间。
纤维工程与装备技术学院老师负责讲解并带领同学们组装轻量化碳纤维复合材料，这是无人机翱翔蓝天的“骨骼”。数字科技与创意设计学院的老师带来3D打印的“造型艺术”。遥控器外壳在同学们手中成了画布，颜色任选，卡通人物随心添加。集成电路学院的老师负责电路板焊接，这是无人机的“神经中枢”。这里的实训台也最为“火热”，大家手持电烙铁和热风枪，在PCB板上焊接飞控主控芯片、摇杆、按钮等元器件。最后，在智能制造学院，大家开始整机的“总装集成”，所有零部件在此汇集，按照工艺卡逐一装配电机、螺旋桨、飞控板、接收机，完成整机布线、重心配平和动力系统联调。
从只听老师讲，到追着老师问
无人机制作与“磨锤子”最大的不同在于，“磨锤子”有标准答案，而制作无人机没有，每个环节都可能出岔子，失败的原因各有不同。也正因为如此，课堂上不再只是老师台上讲学生台下听，而是学生追着老师问。
“大家的课堂参与度明显提高”“我特别受欢迎，到各个小组那里解决问题”“大家会使用人工智能寻求帮助”“在课堂上，我看见同学们的眼睛里都在发光”“到了饭点，同学们都没有站起来，还在继续焊接”……在总结会上，老师们分享道。
在同学们看来，整个制作过程，难度最大的是碳纤维板材浇铸组装和电路板焊接。
“大家要独立完成树脂的配比与混合，并进行碳纤维材料的铺设。对刚上完大一课程的同学们来说，这是第一次。”复合材料模块任课老师马博谋介绍，树脂是在铺好碳纤维布之后通过真空形式注入，这样树脂的流速理论上齐头并进、同步推进。但一到实操环节，各种问题便接连出现。不少同学的碳纤维板出现厚薄不均的情况。“我们会带着同学们逐个分析，是压得太实、还是树脂流速不同导致。产品完成后，我们会计算树脂和碳纤维的含量，并让学生自己进行计算。”
制作完成碳纤维板材，打孔时又有了新问题。因为材料硬度足够大，而无人机的机翼比较小，打孔时很容易直接把板子的两边打断，这时只能重新切割、再打孔，从头再来。
电路板焊接同样考验重重。“焊点要光亮、圆润，无虚焊、漏焊与连锡，温度控制在 350℃左右，上锡时间不超过 3 秒。”理论课上，任课老师刘畅反复强调工艺规范。
为了帮初次接触焊接的同学们熟悉流程，她先带大家焊接一块门铃电路板练手。正如老师所预设的，每节课基本上有三分之一的电路板会烧掉，很多同学制作的门铃不响。
“一不小心两个焊点连起来了”“焊接时贴得太近会导致太热，从而损伤元件”……大二学生邓毅力回忆起当时遇到的问题，但最终，每组同学在一遍遍重复和练习后都完成了任务。
当零件全部制作完成，组装又成了“拦路虎”。“每块板材的厚薄不均、孔洞大小也不一样，因此拧螺丝时是松一点还是紧一点都有讲究，这直接决定飞机的平衡性以及最终能否起飞。”邓毅说，这种感觉类似和面时面多了加水、水多了加面，有时候把握不好度。板与板之间的孔尺寸稍有偏差就会出现问题，所以拧螺丝时也要根据偏差调整，拧了很多次。“我们团队的这架无人机，光组装的时间加起来超过2个小时。”
最终，大部分同学都成功了，也有几架无人机在最终的试飞现场也没有成功起飞。“回去之后，我们会继续带着同学们找问题。”张典堂表示。
一次人才培养改革全新的尝试
此次工程实训项目，能撬动多大的改变？
张典堂认为，一方面，同学们的主动性提高了，“磨锤子的时候，同学们还是被动接触课程，而在做无人机的过程中，孩子们愿意主动设计。”另一方面，他们的交叉应用能力得到提升，弥补了以往课程教学中缺乏展示机会的短板，强化了知识综合应用。在新工科素养培养方面，同学们体验了多学科交叉的丰富性，为后续参与高水平航空比赛奠定基础。同时，也加强了同学们的创业意识。
在张明菲看来，比起背理论，这段亲手“踩坑”又“填坑”的经历，让他对专业有了更系统的认识。
“此次改革只是一个起始段，我们希望将这一改革推广到其他实验、实习、实践和课程中，以适应整个产业变革。”江南大学教务处处长黄锋林表示，当前，高等教育人才培养改革的驱动力来自产业变革，工程人才培养正普遍进行体系的重构，核心在于传统知识传授向能力塑造转变。特别是随着人工智能的发展，学生需要解决真问题的能力，“人工智能的应用使整个大学的教育体系发生了变化。我们要强化工程实训，以此来锻炼学生的创新意识和能力。”
黄锋林透露，明年，学校的实训周将进一步改革，一是由一年级、二年级共同完成；二是将邀请企业参与，希望将产业界的问题转化为教学问题，以教学实践解决产业界的问题。
不只是培养方式，江南大学也在重构学生的评价体系。过去，学校的学分和绩点的评价仅限于学生的知识掌握能力，未来，学校将重点评价学生的实践能力。同学们的学分获得不再局限于在教室里，也将在实训周、企业的生产线上。
本文来源：交汇点
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