英國高校機械工程專業(yè)及課程設置特色研究

戴巨川

湖南科技大學機電工程學院 湖南湘潭 411201

觀察與觀點

英國高校機械工程專業(yè)及課程設置特色研究

戴巨川

湖南科技大學機電工程學院 湖南湘潭 411201

為了探索新形勢下機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以利茲大學、巴斯大學、布里斯托大學、蘭卡斯特大學、拉夫堡大學、紐卡斯爾大學為例對英國高校機械工程專業(yè)及課程設置進行了分析。分析了6所高校機械工程相關專業(yè)方向設置情況，指出了專業(yè)方向設置的特征。對不同專業(yè)方向之間課程設置特色和不同高校同一專業(yè)方向的課程設置進行了分析。論文梳理了英國機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀和特色，為我國機械工程相關行業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革提供了參考。

機械工程；英國；專業(yè)設置；人才培養(yǎng)

機械一詞最早可追溯到希臘語“Mechine”和拉丁文“Machina”，意為“巧妙的設計”。現(xiàn)代“機械”一詞為機構(Mechanism)與機器(Machine)的總稱。利用物理定律對機械系統(tǒng)進行分析、設計和生產(chǎn)維修的學科則稱為機械工程。在劍橋英語詞典中對“mechanical engineering”一詞的解釋是“機器設計與生產(chǎn)之研究”。21世紀，世界機械制造業(yè)快速發(fā)展，我國機械制造業(yè)也面臨更多機遇和挑戰(zhàn)。機械工程專業(yè)人才的培養(yǎng)是促進我國機械行業(yè)快速健康發(fā)展的保證，新工業(yè)革命形勢下人才培養(yǎng)也面臨前所未有的挑戰(zhàn)和機遇[1]，對人才培養(yǎng)提出了新的要求[2]。近年來，有關機械工程人才的培養(yǎng)理論和模式正在不斷探索和變化，如基于CDIO的人才培養(yǎng)模式[3]，卓越工程師教育培養(yǎng)計劃[4,5]等。英國在18 世紀60 年代開始工業(yè)革命，到19 世紀三、四十年代，出現(xiàn)了機器生產(chǎn)機器。機械工程技術在英國得到充分的積累和發(fā)展。1847年，英國出現(xiàn)了世界上最早的機械工程師協(xié)會IMechE (Institution of Mechanical Engineers)，其成立標志著機械工程學科已發(fā)展為一個獨立的學科。機械工程專業(yè)是英國多所院校傳統(tǒng)和優(yōu)勢專業(yè)，在2017 TIMES英國大學機械工程排名中，共有63所院校進入。本文通過對英國高校機械工程專業(yè)及課程設置特色的研究，以期獲得我國機械工程行業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的啟發(fā)。

1 英國高校機械工程專業(yè)設置現(xiàn)狀

英國開設機械工程教育的歷史較長，從本科、碩士、博士均形成了完善的教育機制，且開設機械工程專業(yè)的院校較多，一些世界著名高校，如劍橋大學、帝國理工學院等均開設了機械工程相關專業(yè)。本文僅以利茲大學、巴斯大學、布里斯托大學、蘭卡斯特大學、拉夫堡大學、紐卡斯爾大學6所高校機械工程教育為出發(fā)點分析專業(yè)設置現(xiàn)狀。表1為上述6所高校機械工程相關院系設置、本科專業(yè)方向設置情況。從表1可以看出，這些高校在院系和專業(yè)方向設置上有共性也有差異、個體特色較明顯。利茲大學、巴斯大學、布里斯托大學機械工程專業(yè)方向設置在機械工程學院/系；蘭卡斯特大學機械工程專業(yè)設置在工程系；拉夫堡大學機械工程專業(yè)設置在機械與制造工程學院，紐卡斯爾大學機械工程專業(yè)設置在機械與系統(tǒng)工程學院。除蘭卡斯特大學外，機械工程專業(yè)院系的設置相對獨立。

在專業(yè)方向設置上，表1中所有院校均開設了機械工程專業(yè)，除此以外，根據(jù)各自的辦學特色，開設了多個不同的機械相關專業(yè)方向。如利茲大學機械工程學院開設了機械相關的航空航天工程、汽車工程、機械工程、機器人與機電一體化技術、醫(yī)學工程學和產(chǎn)品設計等多個專業(yè)方向。從這些專業(yè)設置來看，涵蓋了多個領域，以機械工程學科為中心發(fā)散擴展。開設的航空航天工程以培養(yǎng)設計、分析、制造、操作飛機和航天飛行器人才為目標，涉及數(shù)學、物理學、材料學、計算機科學等多學科知識。汽車工程側重在車輛生命周期的支持，包括設計、制造、性能、耐久性測試方面。機械工程專業(yè)面向從運動裝備到醫(yī)院高科技手術室、車輛和公共交通基礎設施設計進行機械工程知識和技能的全方位培養(yǎng)。機器人與機電一體化技術專業(yè)面向智能系統(tǒng)進行機電知識和技能的培養(yǎng)，交通、健康、娛樂和服務業(yè)均是其涉及的行業(yè)領域。醫(yī)療工程專業(yè)將工程原理和設計概念應用到醫(yī)學和生物學領域，通過多學科的工作方式填補工程和醫(yī)學之間的代溝，致力于為醫(yī)療界開發(fā)新的服務裝備；知識技術從生物材料覆蓋到關節(jié)置換技術。產(chǎn)品設計方向觸及現(xiàn)代生活的方方面面，搭建藝術和工程的橋梁，為工業(yè)界提供兼具創(chuàng)造性和技術素養(yǎng)的人才。在蘭卡斯特大學，其工程系涵蓋了電子與電氣工程、工程、機械工程、機電一體化、核工程和化學工程等多個專業(yè)方向。機械工程學科覆蓋的專業(yè)主要包括工程、機械工程和機電一體化3個方向。工程專業(yè)方向的特色在于其第一學年并不明確具體的方向，而是提供一個通用的工程進入點。機械工程專業(yè)方向聚焦于機械系統(tǒng)設計，面向使用移動部件的任何行業(yè)，包括從建筑到運輸、醫(yī)療到制造、可再生能源到消費技術。在拉夫堡大學，除了工程管理、制造工程、機械工程、產(chǎn)品設計工程外，還開設了體育技術專業(yè)方向。體育技術專業(yè)方向培養(yǎng)體育產(chǎn)業(yè)相關的人才，主題集中在體育器材、設施、體育器材的設計等方面。在紐卡斯爾大學開設的機械類專業(yè)中，機械工程與低碳運輸、生物醫(yī)學和能源應用等相結合，也形成了極具個性的專業(yè)特色?？偟膩砜?，英國高校機械工程相關專業(yè)設置體現(xiàn)了傳統(tǒng)與行業(yè)現(xiàn)狀相結合、通用化與專業(yè)化并進、技術與管理兼具的個性化專業(yè)設置特性。

表1 英國部分高校機械工程專業(yè)設置

表1(續(xù))

2 英國高校機械工程專業(yè)課程設置

對比表1中6所高校專業(yè)方向設置可以看出2個特點。(1)同一高校設置了多個機械相關的專業(yè)方向。(2)不同高校專業(yè)方向設置特色不同。相應地，為了分析專業(yè)課程設置的特色可以從兩方面著手，即不同專業(yè)方向之間課程設置特色和不同高校同一專業(yè)方向的課程設置特色。

首先，對不同專業(yè)方向之間的課程設置特色進行分析。以利茲大學為例，機械相關的專業(yè)有6個；表2為各專業(yè)課程設置基本情況，表2中從上到下三欄分別表示第一年、第二年、第三年課程設置情況。學生可選擇的課程計劃包括兩種情況：一種是碩士、學士學位集成的四年課程，另一種是三年制的本科課程設置。表2中僅給出了前3年的本科課程計劃?？梢钥闯?，在6個專業(yè)中，宇航工程、汽車工程、機械工程和醫(yī)療工程4個專業(yè)前兩年的課程設置基本一致，涉及計算機、機械工程、力學、材料學、流體學以及管理學等學科知識，具有較寬廣的基礎。不同專業(yè)方向在前兩年采用相同的課程模塊，其目的是提高不同方向轉換的靈活性。專業(yè)的特殊性主要表現(xiàn)在第三學年，如宇航工程開設的航空航天飛行器、汽車工程開設的車輛設計與分析等課程?？偟膩砜?，前3個學年的課程具有相對獨立的特性，學生可以獲得本專業(yè)較為系統(tǒng)和獨立的知識；同時，課程的設置也體現(xiàn)了基礎性，更具前沿和交叉學科的課程設置在第四學年，以保證繼續(xù)學習的順利銜接。此外，這些專業(yè)課程的設置也得了英國相關行業(yè)協(xié)會的認定，如宇航工程專業(yè)的課程得到了英國機械工程師協(xié)會(IMechE)和英國皇家航空協(xié)會(RAeS)的聯(lián)合認定，而汽車工程、機械工程和醫(yī)療工程等專業(yè)的課程設置則由英國機械工程師協(xié)會(IMechE)認定。這種采用行業(yè)協(xié)會認定的方式從根本上保證了課程設置符合行業(yè)制定的質量標準，從而避免出現(xiàn)偏差。與前面提到的4個專業(yè)不同，機器人與機電一體化技術、產(chǎn)品設計2個方向從第一年開設的課程就表現(xiàn)出自身的個性。相對于前面4個專業(yè)，機器人與機電一體化技術方向電子、微處理器、智能控制類課程的設置表現(xiàn)出其明顯的特色，如電路分析、嵌入式系統(tǒng)和人工智能等。在產(chǎn)品設計專業(yè)方向，機械類課程已經(jīng)大為弱化，開設了可視化技術、人機工程學等課程。

表2 利茲大學機械相關專業(yè)課程設置

其次，對不同學校同一專業(yè)方向的課程設置特色進行比較分析。以機械工程專業(yè)為例，選擇利茲大學、布里斯托大學和紐卡斯爾大學機械工程專業(yè)方向的課程設置(3年)進行分析(如圖1所示)。不難看出，各學校課程設置有共性也有個性，在數(shù)學、設計與制造、材料、計算機、流體學等課程上基本接近。相對而言，利茲大學在生物醫(yī)學、核基礎、機器人、車輛設計等方面設置了較多可選修的課程。此外，利茲大學設置了經(jīng)濟與管理，而紐卡斯爾大學設置了面向工程師的會計、金融和法律課程。在第三年，除了課程學習之外，個體實踐課題是一個重要特征，主要目的是鞏固知識，發(fā)展學生作為工程師的創(chuàng)新與實踐能力。實踐課題的內容廣泛，如利茲大學學生實踐課題有人體脊椎的生物力學、液體冷卻數(shù)據(jù)中心的多尺度建模、方程式學生賽車—底盤和懸掛、仿生無人機系統(tǒng)等。

總的來看，英國高校機械工程相關專業(yè)在課程設置上體現(xiàn)了注重基礎，強調共性，結合行業(yè)，體現(xiàn)特色的基本特征。

圖1 利茲大學、布里斯托大學和紐卡斯爾大學機械工程專業(yè)方向的課程

3 結束語

21世紀，世界機械工業(yè)高速發(fā)展，我國機械行業(yè)面臨諸多機遇和挑戰(zhàn)，機械工程行業(yè)人才的培養(yǎng)更受關注。然而，隨著社會和行業(yè)的不斷發(fā)展，人才培養(yǎng)需要與時俱進，不斷調整。英國是世界工業(yè)革命的發(fā)源地，機械工業(yè)歷史悠久，人才培養(yǎng)模式完善。

總的來看，英國高校機械工程相關專業(yè)設置體現(xiàn)了傳統(tǒng)與行業(yè)現(xiàn)狀相結合、通用化與專業(yè)化并進、技術與管理兼具的個性化專業(yè)設置特性。在課程設置上體現(xiàn)了注重基礎，強調共性，結合行業(yè)，突出特色的基本特征。需要指出的是，文中涉及相關資料均來自網(wǎng)絡檢索，特別是參考了各校官方網(wǎng)站公布的實時信息。然而，人才培養(yǎng)過程也是不斷探索的過程，相關院校在專業(yè)和課程設置上也是根據(jù)情況動態(tài)變化，因而隨著時間的推移文中涉及信息也會相應改變。

[1]曾良才,蔣國璋,湯勃.機械工程專業(yè) “三階三型三自主”人才培養(yǎng)模式改革與實踐[J].武漢科技大學學報:社會科學版,2016,18(5):563-567.

[2]李良軍,金鑫,周佳.新工業(yè)革命對分布式制造領域人才培養(yǎng)的影響研究[J].高等工程教育研究,2015(4):70-75.

[3]楊學鋒,曹樹坤,陳乃建.基于CDIO的機械工程類學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2015(15):77-79.

[4]王保建,劉吉軒,陳花玲.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”下的機械工程測試技術教學改革與實踐[J].實驗室科學,2014,17(5):120-123.

[5]孔建益,鄒光明,侯宇.卓越機械工程師培養(yǎng)的實踐教學體系研究[J].高等工程教育研究,2013(3):18-21.

Research on Specialty and Curriculum Setting Characteristics of Mechanical Engineering in United Kingdom Universities

Dai Juchuan
School of Electromechanical Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan, 411201, China

In order to explore the training mode of mechanical engineering talents in the new situation, specialty and curriculum characteristics of mechanical engineering are investigated in some United Kingdom universities including University of Leeds, University of Bath, University of Bristol, Lancaster University, Loughborough University, and Newcastle University. First of all, the setting of mechanical engineering specialty in the 6 universities are analyzed and the characteristics are pointed out. Then, the curriculum differences between different specialties in the same university and that of the same specialty between different universities are also analyzed. This paper reviews the current situation and characteristics of mechanical engineering talents training in the United Kingdom, which provides a reference for the reform of talent training mode in China's mechanical engineering industry.

mechanical engineering; United Kingdom; specialty setting; talent training

戴巨川，博士，副教授。