“知行合一、全程創(chuàng)新”的機械專業(yè)卓越人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式研究

云忠 湯曉燕

[摘 要] 依照全國高等院校“雙一流”建設(shè)目標要求，借鑒國內(nèi)外高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的先進理念，開展“知行合一，全程創(chuàng)新”的機械工程人才培養(yǎng)模式研究，重新構(gòu)建貫穿本科四年培養(yǎng)過程的創(chuàng)新型課程體系、實驗體系、訓(xùn)練與競賽體系，營造全程創(chuàng)新的文化氛圍，探討機械專業(yè)卓越人才培養(yǎng)的方法并賦予實踐，采取的具體實施措施、改革經(jīng)驗可為高等院校相關(guān)專業(yè)的建設(shè)和人才培養(yǎng)提供參考。

[關(guān)鍵詞] 知行合一;全程創(chuàng)新;機械專業(yè);培養(yǎng)模式

一、引言

為了提升中國高等教育綜合實力和國際競爭力，教育部在2015年繼“211工程”“985工程”之后，提出了《統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，并于2017年由國務(wù)院印發(fā)了相關(guān)實施辦法，要求全國各高等院校按文件的總體戰(zhàn)略布局、舉措開展“雙一流”建設(shè)。

大學(xué)本科教育是“雙一流”建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，方案明確指出要“培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才，提升科學(xué)研究水平”。不僅要培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任心、創(chuàng)新精神和實踐能力，還要大力推進個性化培養(yǎng)，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，全面提升學(xué)生的國際視野、創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)新能力、科學(xué)研究精神等綜合素質(zhì);合理提高高校畢業(yè)生的創(chuàng)業(yè)比例，引導(dǎo)高校畢業(yè)生積極投身大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新。因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新人才是“雙一流”建設(shè)的重要任務(wù)，是大學(xué)本科人才培養(yǎng)機制改革的關(guān)鍵。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)是“新工科”及“雙一流”建設(shè)最重要的人才培養(yǎng)任務(wù)之一，其目的是在目前新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式快速變革的時代，為社會經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)合格的創(chuàng)新融合性人才[1]。而以創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略發(fā)展的當今中國社會，創(chuàng)新型人才是重中之重，“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的雙創(chuàng)人才培養(yǎng)是關(guān)鍵[2]。

為了培養(yǎng)機械專業(yè)卓越創(chuàng)新人才，課題組提出“知行合一，全程創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)模式?！爸泻弦弧?，即理論必須和實踐相結(jié)合。在傳統(tǒng)教育中，創(chuàng)新教育的環(huán)節(jié)是在系統(tǒng)地完成了基礎(chǔ)教育和專業(yè)教育的基礎(chǔ)上開始的，表現(xiàn)為課程設(shè)計或畢業(yè)論文，但這些已不適應(yīng)經(jīng)濟、科技、社會的發(fā)展要求，必須在本科生四年的培養(yǎng)過程中貫穿創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使創(chuàng)新教育貫穿于大學(xué)教育的每個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)“全程創(chuàng)新”。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

由美國國家自然科學(xué)基金會資助，斯坦福大學(xué)、康乃爾大學(xué)等八所大學(xué)承擔(dān)的美國工程教育綜合改革，其具體目標是：（1）多學(xué)科綜合，分割不要過細;（2）面向并行工程，貼近工程實踐;（3）加強實踐與動手能力;（4）加強通信交流，密切聯(lián)系社會;（5）具有先進的學(xué)習(xí)環(huán)境?？梢?，美國工程教育的改革思路更注重學(xué)生工程實踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

法國高等教育和研究部也加強對技術(shù)創(chuàng)新的支持，從1999年開始，每年舉辦“國家技術(shù)創(chuàng)新型企業(yè)創(chuàng)業(yè)大賽”，將創(chuàng)業(yè)大賽脫穎而出的一批優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新項目選拔出來，并給予技術(shù)、資金等方面的支持，政府的資助額度每年約3000萬歐元。

自2014年李克強總理在達沃斯論壇上提出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的號召以來，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)問題成為國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)注點。國家也高度重視高等學(xué)校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革和人才培養(yǎng)，國內(nèi)許多高校已經(jīng)開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革，如2018年沈陽化工大學(xué)李文秀團隊建設(shè)了“三化”（協(xié)同化、家庭化、個性化）人才培養(yǎng)機制與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺[3];山西大同大學(xué)張占東、姚利花開展了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育探索，通過學(xué)科競賽、科研實踐項目、專業(yè)市場化合作項目來促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)[4];浙江大學(xué)城市學(xué)院孫樹禮團隊構(gòu)建了“項目驅(qū)動、學(xué)科交叉、職場環(huán)境、產(chǎn)教融合”四位一體的機械類專業(yè)人才培養(yǎng)體系[5];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)謝哲東、郭洪宇開展了以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的工科學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的研究[6]。盡管都取得了一些成績，但許多高校依然存在理念滯后、重視不足、方法單一、與實踐脫節(jié)、實效不強等一些問題。因此，學(xué)習(xí)國內(nèi)外已有的相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐經(jīng)驗，結(jié)合我校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育條件和實踐情況，探討改革措施和實施辦法，推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的可持續(xù)發(fā)展是非常有必要的。

三、全程創(chuàng)新課程體系構(gòu)建

研究機械專業(yè)卓越人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的課程體系，制定機械工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)目標和教改實施方案，根據(jù)實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，調(diào)整和增加課程實驗，強調(diào)綜合性、設(shè)計性、研究性“三性”實驗的建立，加強理論課程與實踐的結(jié)合。同時，在綜合實踐、課程設(shè)計中強調(diào)實踐與創(chuàng)新，鼓勵學(xué)生參與到社會急需的實際課題中去，通過各種渠道、措施來培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)技術(shù)知識解決工程實際問題的能力。

新的課程教學(xué)體系擬按照學(xué)生的學(xué)習(xí)、認知規(guī)律，以基礎(chǔ)創(chuàng)新——機構(gòu)創(chuàng)新——機械創(chuàng)新——系統(tǒng)創(chuàng)新為主線，將工程圖學(xué)、機械原理、機械設(shè)計、機械創(chuàng)新設(shè)計、智能制造技術(shù)與裝備、現(xiàn)代機電一體化系統(tǒng)、機電液控制技術(shù)等課程的教學(xué)環(huán)節(jié)合理安排，循序漸進地對學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)（圖1）。同時加強與企業(yè)的聯(lián)系合作，企業(yè)創(chuàng)新部分可結(jié)合企業(yè)實際產(chǎn)品或設(shè)備，由校企雙方導(dǎo)師共同指導(dǎo)完成。

新的課程教學(xué)體系將工程創(chuàng)新理念和生產(chǎn)實際中反映出的創(chuàng)新能力所需的理論知識、專業(yè)技能反饋到教學(xué)、實驗、實踐等各個環(huán)節(jié)中，和企業(yè)一起，從源頭上挖掘大學(xué)生創(chuàng)新的潛能，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、團隊協(xié)作能力和綜合創(chuàng)新能力。

四、全程創(chuàng)新實驗體系構(gòu)建

依據(jù)全校各相關(guān)專業(yè)對機械工程素質(zhì)培養(yǎng)的共性和個性要求，從培養(yǎng)工程意識、增強工程實踐能力、啟迪創(chuàng)新思維和實施科技創(chuàng)新訓(xùn)練的方向，將實驗教學(xué)內(nèi)容分為“工業(yè)系統(tǒng)認知訓(xùn)練、制造工程技能訓(xùn)練、機械學(xué)科基礎(chǔ)訓(xùn)練、科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練”四個層次，構(gòu)建出多模塊、開放型、綜合性、四年不斷線的機械工程全程創(chuàng)新實驗教學(xué)體系，如圖2所示。

第一層次——工業(yè)系統(tǒng)認知訓(xùn)練，通過感官感受激發(fā)學(xué)生對機械工程及相關(guān)實驗教學(xué)的興趣。采取多種知識展現(xiàn)與感受方式，包括各類靜/動態(tài)模型演示、多媒體現(xiàn)場實況展示、虛擬仿真示范與講解、現(xiàn)場操作示范與講解、親手操作感受、到企業(yè)參觀生產(chǎn)現(xiàn)場、體驗工程氛圍等，使學(xué)生對機械結(jié)構(gòu)、制造工藝、控制技術(shù)及工程管理等產(chǎn)生基本認識，由此建立基本工程素養(yǎng)。

第二層次——制造工程技能訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生的工程師意識、工程實踐能力、與他人協(xié)作能力為目標，在保留傳統(tǒng)實驗項目的基礎(chǔ)上，增加綜合創(chuàng)新性實驗，將機械、計算機、電子、數(shù)控等技術(shù)相互結(jié)合，突出先進制造技術(shù)的訓(xùn)練，認識制造工業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)的主要流程和關(guān)鍵技術(shù)，并接受生產(chǎn)工藝技術(shù)組織管理能力的基本訓(xùn)練，使學(xué)生由“僅有所知”變?yōu)椤澳苡兴鶠椤?，促進其知識的內(nèi)化與實踐能力的培養(yǎng)。

第三層次——機械學(xué)科基礎(chǔ)訓(xùn)練，讓學(xué)生按照“幾何體表達→機構(gòu)綜合→機械設(shè)計→數(shù)字化制造→機電液一體化→機械設(shè)計創(chuàng)新”的認識規(guī)律開展訓(xùn)練，依次進行引導(dǎo)、訓(xùn)練、實驗、實踐，將機械學(xué)科基礎(chǔ)系列課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)融為一體，從而使學(xué)生掌握機械學(xué)科的基礎(chǔ)知識。

第四層次——科技創(chuàng)新訓(xùn)練，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、制造、測試、創(chuàng)新能力，組織學(xué)生參加各種科技創(chuàng)新教育的培訓(xùn)、競賽活動，并支持高年級本科生積極參與教師的科研項目，從而增強學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

五、全程創(chuàng)新訓(xùn)練與競賽體系構(gòu)建

為了能將學(xué)生持續(xù)地吸引到創(chuàng)新實踐活動中來，并上升到自主創(chuàng)新的高度，實現(xiàn)“全過程、階梯式”的能力培養(yǎng)，我們構(gòu)建了大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練體系和競賽體系。訓(xùn)練體系主要包括四個階段的內(nèi)容：基礎(chǔ)工程訓(xùn)練、專項強化訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練和自主創(chuàng)新訓(xùn)練。各階段的培養(yǎng)目標、實踐形式和主體對象如表1所示。

全程創(chuàng)新競賽體系如圖3所示，包括基礎(chǔ)競賽系列、技能競賽系列、綜合競賽、雙創(chuàng)競賽系列四大模塊，堅持基礎(chǔ)知識、一般能力與專業(yè)技能相結(jié)合、突出專業(yè)核心能力與綜合能力。加強基礎(chǔ)知識主要通過基礎(chǔ)競賽來完成，一般能力與專業(yè)技能主要通過技能競賽來完成，專業(yè)核心能力與綜合能力的培養(yǎng)通過綜合競賽與雙創(chuàng)競賽完成。建立良好的學(xué)生科技活動保障體系，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生參與課外科技活動;參加校級、省級、國家級大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，為學(xué)生的創(chuàng)新實踐提供一個很好的展示舞臺和競爭向上的氛圍。

改革方案實施以來，學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力都得到了極大的提升。近3年獲得國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目64項;累計獲國際級獎項（40項）130余人次，國家級獎項（58項）220余人次，省部級獎項（76項）300余人次。本專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作品多次受到劉延?xùn)|、萬鋼等中央領(lǐng)導(dǎo)的稱贊。在第六屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽中，本專業(yè)派出的4支隊伍共獲得國家特等獎三個、一等獎一個，其中兩個項目分獲全國第一、第五，總成績在全國985、雙一流高校中排名第一。

六、全程創(chuàng)新文化氛圍建設(shè)

研究“新工科”及“雙一流”建設(shè)背景下機械專業(yè)卓越人才學(xué)習(xí)成長的特點，探索個性化人才培養(yǎng)的發(fā)展規(guī)律，營造和諧的校園創(chuàng)新型、強能力人才培養(yǎng)氛圍與校園文化氛圍，鼓勵創(chuàng)新、寬容失敗，為實踐動手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)創(chuàng)造成長環(huán)境。

（一）繼續(xù)辦好“璇璣”科技文化節(jié)

“璇璣”科技文化節(jié)已成為機電工程學(xué)院的創(chuàng)新名片。科技文化節(jié)每年3月份啟動，包括科技主題講座、創(chuàng)新實踐大賽、科技之星評選、企業(yè)參觀實習(xí)等系列活動，一直持續(xù)到8月?；顒邮艿綄W(xué)生的熱烈歡迎，報名踴躍，從第一屆開始至今累計參與近8000人次。培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力與創(chuàng)新性思維，并引導(dǎo)廣大學(xué)生崇尚科學(xué)、愛好科技、追求真理、求實創(chuàng)新。

（二）創(chuàng)新工作室和創(chuàng)新展廳

利用“大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)教育基地”這一優(yōu)勢，繼續(xù)加大投入和支持，補充相關(guān)實驗室和實驗儀器設(shè)備，配備教師進行指導(dǎo)和培訓(xùn)，以培養(yǎng)學(xué)生的課外興趣愛好，為學(xué)生的個性發(fā)展和能力培養(yǎng)提供一個平臺。建設(shè)學(xué)生自主管理的“大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地”，建立“大學(xué)生科技創(chuàng)新成果展廳”，對歷屆創(chuàng)新設(shè)計大賽獲獎作品、設(shè)計原理、方法進行展示。

（三）創(chuàng)客空間和創(chuàng)新社團

充分發(fā)揮我院3D打印、無人機、礦業(yè)機器人、無碳小車等創(chuàng)客空間的引領(lǐng)作用，并將其擴展成10-20個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社團，對每個社團通過評估給予一定的補助，孵化創(chuàng)新產(chǎn)品，使創(chuàng)新的星星之火真正燎原。

（四）名師講座與創(chuàng)新沙龍

邀請院士、名師作報告，介紹他們的工程業(yè)績，推廣其成長經(jīng)驗，拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)技術(shù)理論解決工程實際問題和重視實踐能力培養(yǎng)的興趣與志向。定期舉辦創(chuàng)新沙龍活動，每期確定主題由3～4名學(xué)生主講（也可以創(chuàng)新團隊為單位主講），每名學(xué)生給予學(xué)分獎勵或保研分數(shù)獎勵。

七、結(jié)束語

課題組成員立足于我校機械學(xué)科的行業(yè)特色、學(xué)科優(yōu)勢，充分利用已有教學(xué)資源、師資力量，吸收和整合各項教學(xué)實驗改革的成功經(jīng)驗和有效措施，構(gòu)建了知行合一、全程創(chuàng)新的課程體系、實驗體系、訓(xùn)練體系、競賽體系，建設(shè)全程創(chuàng)新文化氛圍，開展“新工科”及“雙一流”建設(shè)背景下機械專業(yè)卓越人才培養(yǎng)的新模式的研究與實踐，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)方面取得的成果引起了教育界和社會的廣泛關(guān)注，中央電視臺、中新社、湖南教育電視臺等多家媒體對我校機電工程學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育進行了采訪報道。先后有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)、國防科技大學(xué)等10余所兄弟院校到我院學(xué)習(xí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)經(jīng)驗，并對于我院基于創(chuàng)新競賽的機械工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式給予了高度評價，起到了很好的成果輻射作用和區(qū)域帶動作用。

參考文獻

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