“新工科”建設(shè)背景下的地方高校工科專業(yè)改革探索與實(shí)踐

卜祥風(fēng) 鄧景泉

摘 要：文章以“新工科”建設(shè)背景下滁州學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)改革實(shí)踐為例，探索地方高校工科的改革創(chuàng)新路徑。針對目前工科專業(yè)建設(shè)存在的共性問題，分別從人才培養(yǎng)模式改革的新理念、課程體系的新結(jié)構(gòu)、課程的新內(nèi)容，教與學(xué)的新方法等方面，探索新工科如何培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，為地方高校工科“新”起來和人才培養(yǎng)改革創(chuàng)新提供了一個范例。

關(guān)鍵詞：地方高校；新工科；機(jī)械專業(yè)；人才培養(yǎng)；專業(yè)改革

中圖分類號：G649.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-000X（2018）17-0136-04

Abstract： Taking the mechanical design and manufacture of Chuzhou University and its automation specialty reform practice as an example， this paper explores the reform and innovation path of engineering subject in local colleges and universities under the background of "new engineering subject" construction. In view of the common problems existing in the construction of engineering specialty at present， this paper explores how to train innovative and entrepreneurial talents in the new engineering subject from the aspects of the new concept of talent training mode reform， the new structure of the curriculum system， the new content of the curriculum， the new method of teaching and learning， and so on. It provides an example for the innovation and reform of engineering subject in local colleges and universities.

Keywords： local Universities； new engineering； mechanical specialty； talent training； specialty reform

一、背景與現(xiàn)狀

2016年6月教育部專家第一次提出“新工科”的概念，2017年2月18日，高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在復(fù)旦大學(xué)召開。隨后，教育部發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，啟動“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目，開啟工程教育改革創(chuàng)新大幕。通知把高校分為綜合性高校如北大、工科優(yōu)勢高校如浙江大學(xué)和地方高校三大類，要求不同類別高校根據(jù)自身特點(diǎn)建設(shè)“新工科”，契合新興產(chǎn)業(yè)與新經(jīng)濟(jì)的當(dāng)下需求，引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)與新經(jīng)濟(jì)的未來發(fā)展。

滁州學(xué)院，新建地方本科院校，脫胎于師范?？茖W(xué)校，已開設(shè)26個工科專業(yè)，涵蓋機(jī)械、化工、土木、電子、自動化等傳統(tǒng)工科專業(yè)。國家重大戰(zhàn)略“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”等需要經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效。轉(zhuǎn)型升級需要淘汰落后產(chǎn)能，更需要新技術(shù)如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。如何培養(yǎng)“新工科”人才，如腦科學(xué)與智能技術(shù)人才、量子技術(shù)人才、基因技術(shù)人才等，滿足國家戰(zhàn)略需要，是綜合性高校、工科優(yōu)勢高校義不容辭的責(zé)任。新建地方本科學(xué)校面對新技術(shù)、新業(yè)態(tài)等全新的元素，如何讓傳統(tǒng)工科“新”起來，適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求，引領(lǐng)地方產(chǎn)業(yè)、工藝技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級，是必須要回答的課題。本文以傳統(tǒng)工科專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化為例，在工業(yè)4.0、3D打印、智能制造、定制化生產(chǎn)等新元素下，探索“新工科”如何迎接培養(yǎng)“新工科”人才的巨大挑戰(zhàn)。

二、人才培養(yǎng)模式改革的新理念

畢業(yè)生是高校的“產(chǎn)品”，培養(yǎng)“產(chǎn)品”的工藝就是人才培養(yǎng)方案，所以人才培養(yǎng)方案是決定人才培養(yǎng)質(zhì)量的決定性環(huán)節(jié)。畢業(yè)生走向社會，質(zhì)量是否合格需要社會檢驗(yàn)，同時也是對人才培養(yǎng)方案的檢驗(yàn)。

當(dāng)今社會，科技高度發(fā)達(dá)，顛覆了人們傳統(tǒng)的生活方式，社會賦予個人發(fā)展的機(jī)會越來越多。我校2016年委托麥克思數(shù)據(jù)有限公司對近幾年畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量做過問卷調(diào)查，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：工科專業(yè)畢業(yè)生第一次跳槽時間半年左右，跳槽原因主要是經(jīng)常加班、工資低、工作累、環(huán)境差等。問及對自己工作最有幫助的是哪門課程或哪項(xiàng)課外活動，將近60%的畢業(yè)生說課外活動對自己工作有幫助。從中不難看出：畢業(yè)生雖然掌握了崗位必要的知識技能，但在實(shí)際工作中思想波動大，工作拈輕怕重，缺乏責(zé)任感，缺乏吃苦耐勞的品質(zhì)，缺乏積極務(wù)實(shí)、愛崗敬業(yè)奉獻(xiàn)精神，四年的專業(yè)教育沒能回饋社會，為社會做貢獻(xiàn)，一定程度上浪費(fèi)了國家資源。有社會問卷調(diào)查表明：超過50%的人認(rèn)為大學(xué)畢業(yè)生不誠實(shí)、急功近利、好高騖遠(yuǎn)。57%的人認(rèn)為大學(xué)畢業(yè)生進(jìn)取心不足等，很少有人對畢業(yè)生的專業(yè)知識提出意見。

社會對人才的期望如提高文化修養(yǎng)、樹立遠(yuǎn)大的目標(biāo)、堅(jiān)定理想信念等使高等教育從業(yè)者要以新的理念審視傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)方案的改革要有新的理念。人才培養(yǎng)首先是培養(yǎng)人，培養(yǎng)具有獨(dú)立人格、身心健康大寫的人，然后才是專業(yè)技能，要在人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標(biāo)中有“培養(yǎng)學(xué)生人文素養(yǎng)、使命感”等描述。

世界名?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)最初是一所職業(yè)技術(shù)學(xué)校，一直保持實(shí)用為主、服務(wù)社會的辦學(xué)特點(diǎn)。為了強(qiáng)化學(xué)校的應(yīng)用能力建設(shè)，從1939年起，實(shí)行“卡內(nèi)基計(jì)劃”：理工科學(xué)生至少修讀四分之一人文社科課程。這樣培養(yǎng)出的工科人才，就不僅僅是只會用工程知識解決工程難題的專業(yè)人才，更多的是作為一名有社會責(zé)任意識的“領(lǐng)袖人物”參與到社會中。

滁州學(xué)院地方新建本科應(yīng)用型高校是否與建校之初的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)有幾分相似？滁州學(xué)院的辦學(xué)定位“地方性、應(yīng)用型、開放式、信息化”與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的“實(shí)用為主、服務(wù)社會”是否異曲同工？目前我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的畢業(yè)學(xué)分180學(xué)分，其中公共選修課5學(xué)分，心理健康教育、法律、歷史、哲學(xué)、體育等14學(xué)分，通識類實(shí)踐課程如公益活動等6.5學(xué)分，學(xué)生畢業(yè)時人文社科類學(xué)分占畢業(yè)總學(xué)分1/7左右，與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的人文素質(zhì)教育的學(xué)分占比1/4差距很明顯。所以在培養(yǎng)方案中已經(jīng)開設(shè)的人文素質(zhì)類課程要增加學(xué)時，進(jìn)行意志、思想、信仰、團(tuán)隊(duì)精神、使命感、家國情懷等人文素質(zhì)教育；增開科技發(fā)展史、工業(yè)發(fā)展史、工程倫理、甚至自然辯證法課程，培養(yǎng)學(xué)生的大工程觀、系統(tǒng)觀，讓學(xué)生跳出專業(yè)的圈子俯瞰專業(yè)，思考問題、解決問題的視野更寬、思路更廣；講好校園故事。只有這樣“精益求精、追求卓越”的工匠精神才能在學(xué)生心中潛移默化、開花結(jié)果。也許大學(xué)4年期間少開了幾門專業(yè)課，但健康向上的人格、工作中的工匠精神、團(tuán)隊(duì)精神在工作中彌足珍貴。錢偉長在滿目瘡痍的舊中國棄文從理，報效祖國，就是因?yàn)楦挥袠O強(qiáng)的使命感和家國情懷。

三、專業(yè)課程體系的新結(jié)構(gòu)、新內(nèi)容

滁州學(xué)院，師專轉(zhuǎn)型，工科專業(yè)沒有行業(yè)背景，缺少積淀。通過服務(wù)地方逐步找準(zhǔn)方向，才能逐步培育特色。機(jī)械專業(yè)把滁州地方的支柱產(chǎn)業(yè)模具及裝備作為專業(yè)建設(shè)的收口，課程體系、課程內(nèi)容、課程開設(shè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐體系的教育教學(xué)等都圍繞模具、裝備構(gòu)建、展開，通過校企合作、共建，進(jìn)一步深化產(chǎn)教融合、協(xié)同育人，優(yōu)勢互補(bǔ)，學(xué)校培養(yǎng)了老師、學(xué)生，推動學(xué)校傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級，在向新工科轉(zhuǎn)型的道路上走出了一大步。企業(yè)得到了技術(shù)、工藝提升，加快產(chǎn)業(yè)升級的步伐，實(shí)現(xiàn)了“雙贏”。

（一）厚基礎(chǔ)培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的能力

以機(jī)器人、智能制造等新技術(shù)為特征的機(jī)械裝備制造業(yè)日新月異，要求畢業(yè)生更新知識能力強(qiáng)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)、能力強(qiáng)等，必須掌握數(shù)理化等專業(yè)基礎(chǔ)知識。例如成套裝備的控制技術(shù)由傳統(tǒng)機(jī)電液控制向智能化包括光學(xué)、通信技術(shù)控制等方向邁進(jìn)，沒有牢固的專業(yè)基礎(chǔ)知識、沒有寬廣的知識面不可能適應(yīng)新技術(shù)、新經(jīng)濟(jì)。

騰訊公司副總裁、技術(shù)管理委員會主任王巨宏曾說：他們公司認(rèn)為最重要的還是培養(yǎng)學(xué)生的快速學(xué)習(xí)能力。

（二）注重培養(yǎng)工匠能力

專業(yè)課程的教育教學(xué)以CDIO模式貫穿，以模具及裝備的設(shè)計(jì)、制造過程為軸打造知識鏈條。對于設(shè)計(jì)模塊，設(shè)計(jì)一套合格的工程圖是教學(xué)過程的最后目標(biāo)，圍繞目標(biāo)組織課程，工程語言（工程制圖、公差配合）、機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)）、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料（力學(xué)性能、選材）、模擬分析（CAE）等課程都圍繞工程圖組織。打破過去機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、材料等課程老師各自為政，學(xué)生的知識沒有收口，不能把所學(xué)的基礎(chǔ)知識升華的困局。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容圍繞機(jī)械裝備設(shè)計(jì)、冷沖壓、塑料模具設(shè)計(jì)、模具裝備設(shè)計(jì)以及機(jī)械創(chuàng)新大賽命題等，提供學(xué)生主動實(shí)踐的環(huán)境，提高實(shí)戰(zhàn)能力。人才培養(yǎng)方案中開設(shè)了“機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐”的集中教學(xué)環(huán)節(jié)，針對模具行業(yè)新技術(shù)、新要求等，要求指導(dǎo)教師統(tǒng)籌前期問題調(diào)研、資料收集、機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、材料、模擬分析等各個知識環(huán)節(jié)，最后用制圖表達(dá)出來。

如果只重視設(shè)計(jì)表達(dá)而脫離制造的條件，只能造成病態(tài)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)離不開制造，從設(shè)計(jì)開始就要考慮制造的因素，用什么方法加工什么產(chǎn)品，成本如何等。制造模塊主要圍繞切削原理、機(jī)床、夾具、刀具、制造工藝、數(shù)字加工等組織教學(xué)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐重于理論。模具及裝備中典型的零部件的加工工藝從“理論-實(shí)踐-再理論-再實(shí)踐”，如此反復(fù)，讓學(xué)生能制定工藝路線圖，并且能比較不同的工藝路線的優(yōu)劣，提高實(shí)戰(zhàn)能力。

課程的開設(shè)及內(nèi)容以行業(yè)、企業(yè)需求為主，以能引領(lǐng)模具及裝備產(chǎn)業(yè)新技術(shù)、新趨勢為主，以能引領(lǐng)產(chǎn)品更新?lián)Q代為主，課程的內(nèi)容要與時俱進(jìn)，如綠色設(shè)計(jì)的理念，機(jī)械手、機(jī)器人等用到空間結(jié)構(gòu)，機(jī)械原理授課時對平面機(jī)構(gòu)要拓展；如加工過程中的冷卻問題，氣冷代替污染環(huán)境的冷卻液，新一代的定制化機(jī)械制造技術(shù)3D、FMS等。

（三）以點(diǎn)帶面提升工程實(shí)踐能力，著力培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

實(shí)踐教學(xué)是薄弱環(huán)節(jié)是大家的共識；實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、時間等均缺斤短兩，大學(xué)生工程實(shí)踐能力亟待提高是大家的共識；提升大學(xué)生工程實(shí)踐能力是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要在多方面進(jìn)行大力度的改革、創(chuàng)新也是大家的共識。造成現(xiàn)狀的原因多種多樣，仁者見仁智者見智。忽略學(xué)生厭學(xué)和教師的主觀因素，筆者認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)多，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的答案很容易得到，對學(xué)生來說沒有挑戰(zhàn)性；課程設(shè)計(jì)的題目如變速箱設(shè)計(jì)過于傳統(tǒng)，網(wǎng)上充斥各色答案；實(shí)踐教學(xué)目的性不明顯，內(nèi)容針對性不強(qiáng)，流于形式等是主因。

校內(nèi)課程實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的第一步，要加大綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，如整合課程機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，老師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁?，以學(xué)生為主體，由學(xué)生獨(dú)立思考完成實(shí)驗(yàn)；整合綜合材料力學(xué)、材料性能、材料成型實(shí)驗(yàn)，如應(yīng)力框?qū)嶒?yàn)等。把產(chǎn)品的制造加工作為教學(xué)、實(shí)驗(yàn)的切入點(diǎn)，鼓勵學(xué)生融入到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動中去，例如以產(chǎn)品表面完整性為主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，整合金屬切削原理、刀具結(jié)構(gòu)認(rèn)知及刀具幾何角度測量實(shí)驗(yàn)、車削力的測定、工藝系統(tǒng)剛度測定與誤差復(fù)映、加工精度統(tǒng)計(jì)分析、組合夾具拆組裝實(shí)驗(yàn)等?？己朔绞接蓚鹘y(tǒng)的考試變?yōu)闄C(jī)床實(shí)踐操作考試，綜合考察了學(xué)生的識圖、測量、繪圖、編程、機(jī)床操作等工程能力，更加側(cè)重了學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。通過以上措施提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)能力。

建立緊密聯(lián)系的校企實(shí)習(xí)基地，形成開放育人的教學(xué)環(huán)境，探索適應(yīng)工程人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，讓大學(xué)生通過具體的工程項(xiàng)目來學(xué)習(xí)，通過從具體工程對象實(shí)踐中提升能力。我校機(jī)械專業(yè)的工程實(shí)踐分為一年級認(rèn)知實(shí)習(xí)（1周），強(qiáng)化專業(yè)思想教育、愛崗敬崗教育，先讓學(xué)生看模具的產(chǎn)品，如精美的沖壓件洗衣機(jī)滾筒、汽車覆蓋件、塑料件、模具裝備流水線等，再看成形過程，然后再接觸模具及其生產(chǎn)過程；鼓勵學(xué)生周末、假期到實(shí)踐基地加深專業(yè)認(rèn)知，愛上機(jī)械行業(yè)的環(huán)境、愛上機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音；二年級校內(nèi)工程訓(xùn)練4周，在模擬工廠環(huán)境里學(xué)習(xí)基本加工、先進(jìn)加工，冷加工、熱加工，加工的工件取自模具中的配件；三年級到企業(yè)去生產(chǎn)實(shí)習(xí)4周，讓學(xué)生跟模具的某個零件加工工序走，在生產(chǎn)現(xiàn)場加深認(rèn)識，設(shè)計(jì)、加工、裝配，學(xué)習(xí)生產(chǎn)現(xiàn)場的組織、管理；四年級到企業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)8周，能現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)來解決問題。實(shí)現(xiàn)了學(xué)校課堂與企業(yè)工作的無縫對接，在學(xué)校練就了一身解決實(shí)際問題的能力，也逐漸培養(yǎng)出一種企業(yè)家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。

通過“理論-實(shí)踐-理論-再實(shí)踐”的教學(xué)模式，反復(fù)訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)際工程技能。輔之以課程設(shè)計(jì)，結(jié)合來自現(xiàn)場的項(xiàng)目，讓學(xué)生有更多的與企業(yè)現(xiàn)場溝通交流機(jī)會，在訓(xùn)練解決工程實(shí)際問題能力的同時，培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識。

從具體產(chǎn)品模具入手，按照認(rèn)識事物的螺旋上升的認(rèn)知規(guī)律，知微見著，以點(diǎn)帶面提升工程實(shí)踐能力，著力培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

四、教與學(xué)的新方法

人才培養(yǎng)方案或模式規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容和課程體系相對穩(wěn)定，但傳輸知識的教育教學(xué)方式、方法和手段需要與時俱進(jìn)。首先，新工科教學(xué)中要轉(zhuǎn)變教育教學(xué)思想中不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的價值觀、質(zhì)量觀、人才觀，牢固樹立創(chuàng)新教育、素質(zhì)教育、終身教育、開放教育和個性化教育的新型教育觀念。2016年6月2號，我國成為《華盛頓協(xié)議》的第18個正式成員?！度A盛頓協(xié)議》的核心理念是成果導(dǎo)向教育（OBE）。以學(xué)生為中心，重視學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束后學(xué)生真正擁有的能力。不是給學(xué)生死記硬背的知識，而是給學(xué)生強(qiáng)體的能力，讓每位學(xué)生獲得成功感。關(guān)注學(xué)習(xí)成效，建設(shè)質(zhì)量文化，持續(xù)提升工程人才培養(yǎng)水平。

從“以教師為中心”到“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，是“教與學(xué)”質(zhì)的轉(zhuǎn)變，教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、合作者，是學(xué)生人生職業(yè)馬拉松路上的“陪跑者”，注重知識的形成過程，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立思維能力，激活學(xué)生創(chuàng)新思維，加強(qiáng)學(xué)生問題意識的訓(xùn)練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，慢慢放手讓學(xué)生自己跑，終究學(xué)生要自己跑的。

大力推行CDIO、項(xiàng)目案例教學(xué)法。如2018年全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，針對“關(guān)注民生，美好家園”主題，組織學(xué)生到第一線的勞動現(xiàn)場，引導(dǎo)學(xué)生面對真實(shí)的問題，樹立“藍(lán)領(lǐng)與白領(lǐng)平等，一樣受人尊重”的新思想，小家、大家、國家都需要機(jī)械，從身邊做起，用自己的知識改變周圍的環(huán)境，體會工程的創(chuàng)造力，培養(yǎng)一種成就感。組織學(xué)生討論、提出解決問題的方案，論證方案，設(shè)計(jì)圖紙，制定加工工藝，裝配，現(xiàn)場應(yīng)用、發(fā)現(xiàn)問題，修改設(shè)計(jì)方案，再提高。

互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)鋪天蓋地，傳統(tǒng)的面授課堂面臨巨大的挑戰(zhàn)，課堂“單聲道（只有老師講）”難以引起學(xué)生的興趣，“低頭族”“一抬頭一節(jié)課（上課看手機(jī)）”已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)云教材、大數(shù)據(jù)，使用MOOC（慕課）、SPOC（私播課）、翻轉(zhuǎn)課堂等新方法把虛擬課堂變?yōu)椤岸嗦暤溃▎柎?、質(zhì)疑、討論、辯論等）”場所，通過學(xué)生間的分享交流，師生間的互動，以合作學(xué)習(xí)的方式，取得好的學(xué)習(xí)效果。利用AR情境推廣“模擬+實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)法，特別應(yīng)用在實(shí)踐教學(xué)中。

加強(qiáng)校企融合，協(xié)同育人。學(xué)生在真實(shí)的社會環(huán)境和工作環(huán)境中學(xué)習(xí)，包括課程設(shè)計(jì)、課程調(diào)查、課程實(shí)習(xí)、課程實(shí)踐等。制造模塊的課程老師基本都來自企業(yè)一線，有時課堂還會搬到企業(yè)的現(xiàn)場。如復(fù)雜件箱體類零部件的加工，學(xué)生不到加工現(xiàn)場，很難有全局的意識，很難對加工工