新工科背景下的機(jī)械專(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力及創(chuàng)新精神培養(yǎng)

廖海洋 趙燕萍 周楓林 王艷

摘? 要 針對(duì)目前高校對(duì)應(yīng)用型及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探究薄弱的現(xiàn)象，以新工科建設(shè)為背景，以機(jī)械專(zhuān)業(yè)教育為切入點(diǎn)，對(duì)知識(shí)體系、應(yīng)用體系和激勵(lì)創(chuàng)新體系三方面進(jìn)行完善，提出合理的培養(yǎng)模式：完善課程體系，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)打下理論基礎(chǔ);搭建實(shí)踐平臺(tái)，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)奠定實(shí)踐基礎(chǔ);以科研與競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的模式推動(dòng)創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：該模式可提高學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為機(jī)械專(zhuān)業(yè)探究應(yīng)用型及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革提供參考。

關(guān)鍵詞 新工科;機(jī)械專(zhuān)業(yè);應(yīng)用能力;創(chuàng)新精神;創(chuàng)新能力;應(yīng)用型創(chuàng)新人才

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）09-0107-03

0? 引言

創(chuàng)新是推動(dòng)人類(lèi)進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的不竭動(dòng)力。近年來(lái)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將創(chuàng)新發(fā)展及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)提升到國(guó)家建設(shè)層面。創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的本質(zhì)就是創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。另一方面，從社會(huì)發(fā)展而論，應(yīng)用型創(chuàng)新人才能催生新技術(shù)革命，加速區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)鏈翻新。故此，無(wú)論是國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展，還是社會(huì)發(fā)展，都離不開(kāi)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

我國(guó)對(duì)創(chuàng)新型人才的研究始于20世紀(jì)70年代，但在21世紀(jì)初才初步對(duì)不同專(zhuān)業(yè)、學(xué)科進(jìn)行特色化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究。例如：荊福全[1]針對(duì)過(guò)分強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)技能及市場(chǎng)效應(yīng)問(wèn)題，提出通過(guò)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論教育和增加社會(huì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的舉措來(lái)完善教學(xué)體系;周蕙[2]則提出通過(guò)“雙創(chuàng)”輔導(dǎo)課程和競(jìng)賽模式教育的培養(yǎng)體系來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)新精神。當(dāng)下，新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命正在席卷全球，造成各國(guó)之間的綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈。為了提高綜合國(guó)力，我國(guó)頒布實(shí)施一系列重大政策，如“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”等，力求經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型為以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)體系[3-4]。

新經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型迫切需求一大批具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨專(zhuān)業(yè)整合能力的工程科技人才。高校工程教育最突出的兩個(gè)特征是面向社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)和培養(yǎng)人才，面對(duì)新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革新沖擊下的高校工程教育不僅要加快布局和建設(shè)新工科，還要推動(dòng)現(xiàn)有工科專(zhuān)業(yè)的改造和升級(jí)，構(gòu)建多元化與個(gè)性化相結(jié)合的工程教育人才培養(yǎng)模式，以滿(mǎn)足新經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)人才培養(yǎng)的新需求[5]。

以湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院為例，目前該校機(jī)械專(zhuān)業(yè)是按“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的要求，拓展專(zhuān)業(yè)覆蓋面所構(gòu)建的課程體系，體現(xiàn)統(tǒng)一性與多樣性結(jié)合、共性與個(gè)性協(xié)同發(fā)展的原則。但是在新工科背景下，該課程體系還有部分缺陷。本文旨在結(jié)合新工科建設(shè)對(duì)工程教育的新要求，剖析當(dāng)前機(jī)械專(zhuān)業(yè)教育存在的問(wèn)題，提出改革思路及做法，為新工科建設(shè)背景下促進(jìn)機(jī)械專(zhuān)業(yè)發(fā)展及構(gòu)建應(yīng)用型與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式提供研究基礎(chǔ)。

1? 新工科的內(nèi)涵及存在的問(wèn)題

中國(guó)工程院院士、天津大學(xué)校長(zhǎng)鐘登華提出新工科的內(nèi)涵：以立德樹(shù)人為根本，以塑造未來(lái)為建設(shè)目標(biāo)，以承、創(chuàng)、交、合、協(xié)與共為手段，培養(yǎng)未來(lái)多技化的創(chuàng)新型卓越工程人才。其內(nèi)容可以簡(jiǎn)單概況為“五新”：以工程教育為代表的新理念、以學(xué)科專(zhuān)業(yè)為代表的新結(jié)構(gòu)、以人才培養(yǎng)為代表的新模式、以教育教學(xué)為代表的新質(zhì)量、以分類(lèi)發(fā)展為代表的新體系。但是，目前高校在面對(duì)新工科提出的要求時(shí)存在一些明顯的缺陷。

1）應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的知識(shí)體系培養(yǎng)不足。高校在理論教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)過(guò)分注重理論知識(shí)的再?gòu)?qiáng)化[6-7]。

2）實(shí)踐教學(xué)過(guò)分單一及單調(diào)，造成學(xué)生參與和體驗(yàn)感差。大部分高校在實(shí)踐教學(xué)手段上基本還是維持演示型教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)汲取知識(shí)，造成很多學(xué)生積極性不高，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成幾乎是任務(wù)式的抄襲，進(jìn)一步造成學(xué)生的兩極分化。

3）學(xué)科交叉與融合匱乏造成創(chuàng)新精神不足，學(xué)生缺乏分析與解決問(wèn)題的能力。大部分高校的課程設(shè)計(jì)之間銜接不緊密，課題過(guò)于陳舊，學(xué)生被限制在固有思維上;課余生活單一，造成大部分學(xué)生在上完課之后多是選擇娛樂(lè)消磨以及社會(huì)歷練，這對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)與創(chuàng)新應(yīng)變能力培養(yǎng)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的幫助[8-10]。

2? 面向應(yīng)用能力及創(chuàng)新精神培養(yǎng)的教學(xué)改革

針對(duì)高校對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力及創(chuàng)新精神培養(yǎng)不足的現(xiàn)狀，首先需要改革傳統(tǒng)的課程體系，建立培養(yǎng)應(yīng)用能力的知識(shí)體系;其次是營(yíng)造多樣化的實(shí)踐環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生的參與感、歸屬感和成就感;最后以科研與競(jìng)賽相結(jié)合的培養(yǎng)方式豐富學(xué)生課余的專(zhuān)業(yè)活動(dòng)，在學(xué)生參與活動(dòng)的過(guò)程中激勵(lì)他們的創(chuàng)新精神。具體包括以下幾個(gè)方面。

2.1? 教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置及教學(xué)活動(dòng)的研究和優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，以培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)導(dǎo)向，構(gòu)筑相關(guān)課程體系。在構(gòu)建機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程群體系時(shí)，采用“三維網(wǎng)絡(luò)”構(gòu)建方法，首先根據(jù)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)確定其主干知識(shí)點(diǎn)（稱(chēng)為基點(diǎn)知識(shí)），連接主干知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成知識(shí)體系的主干線(xiàn)，即主干課程（稱(chēng)為主軸知識(shí)），發(fā)散主干課程形成平面課程群（稱(chēng)為支干知識(shí)），最終由課程群匯成主題的課程群體系（稱(chēng)為體型網(wǎng)絡(luò)知識(shí)）。其主要表現(xiàn)形式為在專(zhuān)業(yè)知識(shí)培養(yǎng)方面，該體系以機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力、自動(dòng)機(jī)械（包裝機(jī)械）設(shè)計(jì)技能及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、電/氣/液控制技術(shù)及應(yīng)用和機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用等四個(gè)課程主線(xiàn)來(lái)進(jìn)行課程設(shè)置。在培養(yǎng)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力的課程主線(xiàn)上，對(duì)機(jī)械原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)等課程內(nèi)容進(jìn)行整合：將機(jī)械原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容作為主線(xiàn)課程的理論基礎(chǔ)，以機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容作為創(chuàng)新技能培養(yǎng)起點(diǎn)以及理論基礎(chǔ)的拔高，結(jié)合機(jī)/電/液一體化機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)容為知識(shí)的綜合應(yīng)用點(diǎn)，對(duì)課程中有關(guān)重復(fù)內(nèi)容、交叉部分進(jìn)行整合，優(yōu)化內(nèi)容的銜接，處理好基礎(chǔ)與提高的關(guān)系;在專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)上，對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)、包裝機(jī)械技術(shù)與裝備課程內(nèi)容進(jìn)行整合，突出機(jī)械設(shè)計(jì)技能及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的訓(xùn)練，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)的中心位置。

在教學(xué)方面，一是打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，運(yùn)用多樣化的教學(xué)手段，充分利用翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC等現(xiàn)代化手段開(kāi)展教學(xué)，提高課堂教學(xué)效率，使教學(xué)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)全面提升;二是提高教師的政治意識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能水平，將行業(yè)需求融入課堂學(xué)習(xí)，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容;三是改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，推崇“主導(dǎo)—主體相結(jié)合”的新式教學(xué)模式，力求讓學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者和信息加工的主導(dǎo)者。

2.2? 搭建面向應(yīng)用的實(shí)踐平臺(tái)，豐富學(xué)生的參與感

首先，通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容的整合，將節(jié)余課堂教學(xué)課時(shí)應(yīng)用開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生圍繞課程所講授的機(jī)構(gòu)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，開(kāi)發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)并聯(lián)合企業(yè)建設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室。在學(xué)生掌握一定的基本理論后，鼓勵(lì)他們通過(guò)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，深化對(duì)基本理論的理解;通過(guò)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行更深層次的挖掘、鉆研。其次，設(shè)置數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)中心，培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代加工方法與技術(shù)。學(xué)生通過(guò)在機(jī)電一體化培訓(xùn)中心設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)，接受機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的訓(xùn)練。最后，與國(guó)內(nèi)著名輕工機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合，建設(shè)穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)基地;開(kāi)拓利用國(guó)內(nèi)外資源的渠道，加強(qiáng)前沿科學(xué)技術(shù)在學(xué)生培養(yǎng)平臺(tái)中的地位和作用;開(kāi)展與國(guó)內(nèi)著名高校的合作，整合相互間的資源，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[7]。

2.3? 強(qiáng)化創(chuàng)新能力、知識(shí)應(yīng)用能力的實(shí)踐訓(xùn)練

在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)中鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)項(xiàng)目，參加學(xué)科競(jìng)賽。讓學(xué)生在大賽中進(jìn)行自我鍛煉，鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，訓(xùn)練學(xué)生利用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程難題，并且豐富學(xué)生課余的專(zhuān)業(yè)活動(dòng)。在課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)中引導(dǎo)學(xué)生多結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，如進(jìn)行“機(jī)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造”等方面的課題研究，要求學(xué)生參與教師的實(shí)際科研工作，使學(xué)生融合多門(mén)課程的知識(shí)，提高專(zhuān)業(yè)技能。讓學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)利用生產(chǎn)實(shí)踐的機(jī)會(huì)獲取生產(chǎn)過(guò)程中的一些專(zhuān)業(yè)知識(shí)，切身體會(huì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人文社會(huì)三者之間的宏觀聯(lián)系，掌握現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，鍛煉學(xué)生接觸與解決工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，在不違背基本理論的前提下鼓勵(lì)學(xué)生利用發(fā)散性思維提出解決實(shí)際工程問(wèn)題的創(chuàng)新方案。

3? 結(jié)束語(yǔ)

培養(yǎng)具備應(yīng)用能力及創(chuàng)新精神的高素質(zhì)新工科人才是工科高校的重要任務(wù)。以新工科背景下應(yīng)用型及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為切入點(diǎn)，從培養(yǎng)應(yīng)用型及創(chuàng)新型人才的知識(shí)體系出發(fā)，并圍繞應(yīng)用型及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的知識(shí)體系進(jìn)行研究，研究的結(jié)果為采用“三維網(wǎng)絡(luò)”的多維構(gòu)建思路，優(yōu)化機(jī)械專(zhuān)業(yè)核心課程體系，強(qiáng)化認(rèn)知體系;構(gòu)建多維應(yīng)用實(shí)踐平臺(tái)，改善實(shí)踐教學(xué)的單一性;完善以應(yīng)用型人才為主題的實(shí)踐訓(xùn)練，使得學(xué)生的動(dòng)手能力得到鍛煉;以科研項(xiàng)目與競(jìng)賽為激勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。通過(guò)教學(xué)改革，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及應(yīng)用能力，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新精神，隨著各項(xiàng)能力的提升，學(xué)生的培養(yǎng)更加貼合企業(yè)的需求，增強(qiáng)學(xué)生的核心競(jìng)爭(zhēng)力。■

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