新工科背景下機械工程專業(yè)教學(xué)體系改革的思考

趙海霞 王玉民 段俊勇 張永濤 史偉杰

摘要：文章以我校機械工程專業(yè)為例，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、動態(tài)適應(yīng)能力的交叉復(fù)合型工程人才，我們從新結(jié)構(gòu)、新方法、新內(nèi)容、新評價等方面對專業(yè)教學(xué)、實驗、實踐等體系進行了探索與建設(shè)。

關(guān)鍵詞：新工科;機械工程;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0354-02

一、引言

隨著創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”以及“一帶一路”等重大倡議的實施，新的一輪科技革命正在引領(lǐng)時代經(jīng)濟的發(fā)展以及工業(yè)變革，這對我國高等院校的工程人才培養(yǎng)模式和方案提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)工科培養(yǎng)模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)下社會的發(fā)展需要[1]。

“新工科”建設(shè)是一種新的工程教育的模式，它的“新”不只是開設(shè)一些新興專業(yè)，而且重點是對原有專業(yè)進行教學(xué)體系的改革和實踐內(nèi)容的更新。我校機械工程專業(yè)在已通過專業(yè)認證的基礎(chǔ)上，針對“新工科”的建設(shè)，在教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)進行了一系列的改革和探索。

二、機械工程專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)、實驗體系存在的問題

我校機械工程專業(yè)作為國家特色專業(yè)，經(jīng)過這些年的改革與實踐，在課程教學(xué)以及實驗實踐方面進行了大量的探索與創(chuàng)新，取得了豐富的經(jīng)驗和成果。隨著專業(yè)認證的進行，我們專業(yè)不斷完善學(xué)科建設(shè)，創(chuàng)新課堂教學(xué)，規(guī)范試卷的設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計課題的選取;完善實驗室建設(shè)，增加了大量實驗設(shè)備，創(chuàng)辦了機器人實驗室，豐富了實驗內(nèi)容，取得了一系列的教學(xué)和科研成果。但作為“新工科”建設(shè)，仍存在著一些不足。

（一）課堂教學(xué)環(huán)節(jié)存在的不足

課堂教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)今工程實際聯(lián)系不緊密。隨著社會和工業(yè)的不斷發(fā)展，一些先進設(shè)備不斷被應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)制造，像3D打印、機器人技術(shù)和智能制造技術(shù)不斷出現(xiàn)和應(yīng)用，對專業(yè)人才的培養(yǎng)也要與時俱進。但機械工程專業(yè)的教材改動很少，如果只按照教材進行課程教學(xué)，有些內(nèi)容就與工程實際有些脫節(jié)，這無法滿足“新工科”對創(chuàng)新型、綜合型人才的要求。這就需要專業(yè)教師在日常教學(xué)中不但要把專業(yè)基礎(chǔ)知識教給學(xué)生，而且還要讓學(xué)生知道當(dāng)下機械工程最前沿的知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使學(xué)生認識到自己努力的方向。

（二）實驗實踐環(huán)節(jié)的不足

課堂教學(xué)能夠增加學(xué)生的認知，而實驗實踐環(huán)節(jié)能夠培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。實驗環(huán)節(jié)不僅僅是課堂教學(xué)的輔助，而且是學(xué)生在走出校園之前與工程實際最近距離的接觸機會。我們的實驗不能停留在書上，實驗課程要使學(xué)生能夠真正地了解先進的設(shè)備和技術(shù)，但這不能僅僅是認知方面，像我們專業(yè)購買的立體倉庫、KUKA機器人、3D打印機和液壓氣壓設(shè)備等，讓學(xué)生能夠利用這些實驗設(shè)備參與實際項目，解決實際問題是我們實驗內(nèi)容設(shè)計的目標(biāo)。

三、“新工科”背景下機械工程專業(yè)教學(xué)改革的思考

圍繞“新工科”工程教育改革的新理念，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、動態(tài)適應(yīng)能力的交叉復(fù)合型工程人才，我們從新結(jié)構(gòu)、新方法、新內(nèi)容、新評價等方面對機械工程專業(yè)的教學(xué)進行了探索與建設(shè)[2]。積極推動機械工程專業(yè)的教學(xué)改革，由于機械工程專業(yè)的基礎(chǔ)性以及學(xué)科的交叉性，我們針對當(dāng)前教學(xué)實踐上存在的一些問題進行了一系列的探索與總結(jié)：（1）制定多學(xué)科交融個性化的專業(yè)培養(yǎng)方案;（2）重構(gòu)多學(xué)科交融的機械類課程體系;（3）建設(shè)符合新經(jīng)濟發(fā)展需求的課程內(nèi)容;（4）推廣以學(xué)生為中心的教學(xué)方式;（5）建立校企融合的實踐基地。

（一）建立從頂至下的縱貫式實驗體系

建設(shè)了從頂至下的縱貫式實驗體系，由復(fù)雜工程問題入手，從工程實際中抽取典型對象，將工程應(yīng)用、課堂教學(xué)和實驗實踐協(xié)調(diào)起來，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力、工程創(chuàng)新能力和自我學(xué)習(xí)實踐能力。

1.工業(yè)級實驗平臺。以液壓系統(tǒng)為代表的裝備設(shè)計與控制類實驗平臺，新引進的實驗平臺都達到了工業(yè)應(yīng)用水平。我們要充分利用這些實驗設(shè)備，不僅僅能夠解決教材上的參考案例，還能參與實際的工程實驗項目，解決具體的工業(yè)問題，并從這些實際產(chǎn)生的問題中提高學(xué)生分析問題、解決問題的思維和能力。

2.校企協(xié)同實踐平臺。針對“新工科”的教學(xué)模式，不僅僅是學(xué)校課堂上的教學(xué)，我們要充分利用相關(guān)企業(yè)的資源，深化與企業(yè)的協(xié)同合作，將工程教育延伸至企業(yè)現(xiàn)場，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的興趣、適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的能力和工匠精神，實現(xiàn)“新工科”的培養(yǎng)目標(biāo)[3]。具體實施措施如下：①面向理論課程的企業(yè)實踐平臺，與企業(yè)深度合作，為學(xué)生提供理論轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的平臺，共同培養(yǎng)具有實踐能力的“新工科”人才;②校企協(xié)同的畢業(yè)設(shè)計全過程指導(dǎo)與管理，采取集中授課與分散指導(dǎo)相結(jié)合的校企雙導(dǎo)師畢業(yè)設(shè)計模式，在生產(chǎn)實際中選取畢業(yè)課題，對畢業(yè)設(shè)計的題目、內(nèi)容以及解決問題的方法都有了更高的要求，培養(yǎng)學(xué)生理論與生產(chǎn)相結(jié)合的能力;③以解決實習(xí)企業(yè)現(xiàn)場工程問題為導(dǎo)向的生產(chǎn)實習(xí)模式，鍛煉學(xué)生在實習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

3.自主創(chuàng)新實踐平臺。具體為以工業(yè)機器人和機電一體化實現(xiàn)為主的控制實驗系統(tǒng)，以面向科技競賽的競賽實踐平臺，以服務(wù)學(xué)生自主創(chuàng)新制作的機械創(chuàng)新中心。

（二）建立系統(tǒng)的實踐教學(xué)體系

建立了由課內(nèi)實驗、開放創(chuàng)新實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐與科研訓(xùn)練組成的四層實踐教學(xué)體系，融合了知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育全面協(xié)調(diào)發(fā)展，著力培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、工程意識和創(chuàng)新能力。

1.課內(nèi)實驗由驗證性實驗和綜合性實驗組成，驗證性實驗是為了加深學(xué)生對課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和應(yīng)用，加強動手能力的培養(yǎng);綜合設(shè)計性實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生加深對課程多個知識點的綜合理解和應(yīng)用，加強問題解決能力的培養(yǎng)，逐步減少驗證性實驗（15%），加大綜合性實驗（75%）的比例。

2.進行開放性創(chuàng)新實驗，實驗內(nèi)容涉及多門課程，機械工程專業(yè)的每一門課程都不是獨立存在的，知識點都是交叉融合的，開放性創(chuàng)新實驗?zāi)軌蛟鰪妼W(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識。

3.加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，以學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，在參加實踐的過程中更好地理解和掌握專業(yè)的理論知識，著力增強學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4.基于OBE培養(yǎng)模式，建立以畢業(yè)能力為導(dǎo)向、以項目為載體的實踐教學(xué)體系，實現(xiàn)從注重知識傳授到注重能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。尤其是畢業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)實習(xí)，二者結(jié)合，重點培養(yǎng)學(xué)生認識問題、分析問題以及解決實際問題的能力。

四、結(jié)論

“新工科”建設(shè)是當(dāng)前高等教育的重要工作[4，5]。我校機械工程專業(yè)以“新工科”建設(shè)為契機，通過了專業(yè)認證，并積極推動教學(xué)改革，制定了一系列措施，由原來的傳授知識為主改變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生的工程意識、實踐能力和創(chuàng)新精神為主，從而培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、動態(tài)適應(yīng)能力的交叉復(fù)合型工程人才。

參考文獻：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，郝杰.加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟[J].高等工程教育研究，2017，（01）：1-9.

[2]林健.新工科建設(shè)：強勢打造“卓越計劃”升級[J].高等工程教育研究，2017，（03）：7-14.

[3]張萍，周大利，芶立，黃永前.新工科背景下的校企合作培養(yǎng)多層次創(chuàng)新人才[J].教育教學(xué)論壇，2019，（27）：103-104.

[4]許星.知識體視角的新工科演化路徑研究[D].浙江大學(xué)，2019.

[5]吳濤，吳福培，包能勝，牛小東.新工科內(nèi)涵式發(fā)展理念的本質(zhì)溯源[J].高等工程教育研究，2018，（06）：16-22.