新工科背景下復合型人才培養(yǎng)模式探究

［摘 要］隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械工程行業(yè)發(fā)生了重大變革。在新工科建設的大背景下，高校要培養(yǎng)出更適合企業(yè)發(fā)展需求的高層次復合型人才，從而提升高校畢業(yè)生的核心競爭力和綜合素質(zhì)。文章以機械工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案為例，在分析現(xiàn)有培養(yǎng)模式的基礎上，提出了“基礎理論+專業(yè)實踐+前沿科技”多學科交叉課程體系及“高校+企業(yè)”產(chǎn)教融合實踐教學體系，并配以“學業(yè)+學術”雙導師制，以切實培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，有效提高學生對各學科理論知識的應用能力和科創(chuàng)水平。

［關鍵詞］新工科；復合型人才；機械工程；多學科交叉；產(chǎn)教融合；本科生

［中圖分類號］G64 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）23-0140-05

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械工程行業(yè)發(fā)生了重大變革，導致解決重大技術問題或突破一些關鍵技術不能只依靠單一學科知識的應用，而要依靠多學科之間的相互滲透、交叉和融合下同 [1]。為了更好地滿足新經(jīng)濟和社會發(fā)展的要求，教育部在2017年推出了新工科計劃，并希望通過推進新工科建設，探索能領先全球工程教育領域且推動適合中國發(fā)展需求的教育模式和經(jīng)驗，借助新工科教育改革來推動高等教育強國建設 [2]。鐘登華院士對新工科的內(nèi)涵也表達了自己的意見： 新工科應以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，從而培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，使其具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式的特征 [3]?，F(xiàn)階段，新工科的本科教育更關注知識和技能的交叉性與綜合性，尤其注重機電信息化、智能控制、工業(yè) 4.0、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新技術與傳統(tǒng)工業(yè)技術的融合創(chuàng)新 [4]。因此，新工科建設作為高等教育教學改革的熱點，對本科生人才培養(yǎng)提出了巨大的挑戰(zhàn)。在這樣的教育教學改革大背景下，只局限在一個學科內(nèi)的本科生培養(yǎng)模式已經(jīng)不再適用，需要探討出更適合新工科背景的本科生綜合能力培養(yǎng)模式，從而為國家培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、符合新工科產(chǎn)業(yè)需求的復合型高層次人才。

目前，傳統(tǒng)的機械工程行業(yè)已發(fā)生巨大變革，原先的傳統(tǒng)機械加工行業(yè)正在向其他技術領域擴展。高等教育培養(yǎng)出的機械工程專業(yè)本科生必須具有多學科交叉的知識體系，能將不同領域的知識和技能進行有機融合與應用，這樣才能應對日新月異的技術需求 [5]。所謂復合型人才，指的是既具備多元化的知識結構，能將不同學科的各種概念、方法、過程、認識論、術語和數(shù)據(jù)互相滲透，并重新融合成為復雜的知識體系，又能從多個角度思考和解決問題，突破單一學科思想局限性的人才 [6]。因此，高等教育要在遵循教育教學規(guī)律與學生身心發(fā)展規(guī)律的前提下，向學生傳授多學科知識，培養(yǎng)其多學科融合思維，并通過實踐教學等多維度的教學手段，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力 [7]。然而，現(xiàn)階段我國的復合型人才培養(yǎng)依然處于探索階段，在培養(yǎng)理念、培養(yǎng)模式以及組織管理等方面還有很多不足 [8]。因此，本文以新工科行業(yè)發(fā)展為背景，對機械工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)方案開展研究，在對該專業(yè)的課程體系、實踐教學及科創(chuàng)思維培養(yǎng)方面進行分析的基礎上，提出相應的對策與建議。

一、機械工程專業(yè)培養(yǎng)模式存在的不足

（一） 跨學科知識薄弱

隨著社會對高層次人才需求的增加，本科生的錄取人數(shù)也開始在逐年增加，截至2023年，我國高等教育的在校人數(shù)規(guī)模已達4763.15萬 [9]?，F(xiàn)階段，機械工程專業(yè)也開始逐步從單一學科培養(yǎng)模式向多學科交叉培養(yǎng)模式發(fā)展，傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)無法滿足行業(yè)快速發(fā)展的需要。例如，若要研發(fā)一款可自動識別圖像的多自由度機械手，不但需要利用機械類理論知識進行機械手多自由度的有限元分析及設計，還需要結合自動化專業(yè)知識進行機械手自動控制方面的程序開發(fā)，甚至還要融合大數(shù)據(jù)處理及智能算法來實現(xiàn)機械手圖像的自動識別。然而，部分高等院校對于本科生的課程設置仍主要遵循自身專業(yè)性。以傳統(tǒng)的機械工程專業(yè)為例，大部分的課程仍是按傳統(tǒng)機械類的內(nèi)容來設置的。雖然較多的綜合性大學已開始通過增設一些跨學科選修課程來提升學生的學科交叉能力和綜合能力，但由于大部分選修課的課程內(nèi)容與專業(yè)培養(yǎng)需求脫節(jié)，未能與本專業(yè)的主干知識體系有效融合，易造成學生在學習過程中無法清晰地感受到各學科之間的交叉應用，學習效果及熱情普遍不高 [10]。

（二）自學能力及創(chuàng)新能力不足

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下的機械工程專業(yè)本科生掌握理論知識主要還是依托任課教師的課堂教學及課后作業(yè)。大多數(shù)任課教師受限于項目經(jīng)費及教學人數(shù)，也只能通過增設課堂小組討論或多媒體教學等教學手段，盡量提高學生自主學習的積極性。然而，傳統(tǒng)的單向輸出式教學模式培養(yǎng)出的機械工程專業(yè)本科生大多未能透徹地理解理論知識，而且不善于將理論聯(lián)系實際，未能形成敏銳的洞察力。同時，由于缺乏有效的實踐教學，學生欠缺自主學習的動力，動手能力和實操性差，不具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維 [11]。

（三）發(fā)現(xiàn)問題及解決問題能力弱

在傳統(tǒng)的機械工程本科生培養(yǎng)模式下，大學一、二年級的學生還是以上機械類理論課等專業(yè)課為主，從大學三年級開始安排相應的設計課程，而大學四年級則主要以畢業(yè)設計課程為主。這樣的課程安排使大部分的本科生沒有足夠的時間參與與自己專業(yè)相關的實踐項目或科研項目，無法有效地培養(yǎng)自身的獨立思維模式。此外，學生在大學四年級才會確定自己的畢業(yè)論文方向，但前三年學生的被動學習模式導致部分學生不懂得如何從大量的文獻資料中篩選有用的信息，更難以在有限的時間內(nèi)將之前學到的理論知識與自己的畢業(yè)設計課題相結合。大部分情況下，部分學生要靠畢業(yè)設計指導教師主導整個論文的研究路線和框架，學生自身缺乏發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力 [12]。

二、復合型人才培養(yǎng)新方案的制訂

當前，在新工科建設背景下的復合型人才培養(yǎng)模式依然處于探索階段。在此，本文以機械工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案為例，提出在課程體系、實踐教學體系以及師資配備方面的改革建議。

（一） 建立多學科交叉的課程體系

目前，國內(nèi)大部分高等院校多以學科歸屬來組建院系及科研平臺，偏重于學科的獨立性，沒有形成多學科交叉的復合型人才培養(yǎng)課程體系。按照新工科建設要求，可以“基礎理論+專業(yè)實踐+前沿科技”逐步進階的多學科交叉邏輯對課程體系進行重新設計，并重視跨學科師資團隊建設，打破院系之間的學科壁壘，積極促進不同學科之間的合作與交流。首先，多學科交叉機械工程課程體系應根據(jù)機械專業(yè)的特點，要求任課教師創(chuàng)新教學模式，改變以教師講授為主的教學方法，挖掘更具有探究意義的專業(yè)知識，在對專業(yè)基礎理論進行闡述和分析的同時，拓展融入其他學科的知識，加強不同學科領域之間基礎課程的關聯(lián)性和融合性（見圖1）。如可在基礎課程中融入電子工程、計算機科學、材料科學及控制工程等其他學科的理論知識，并通過聯(lián)合考核的方式加強學生對這些學科知識的融合、應用。其次，任課教師應通過實踐教學努力促進專業(yè)課程與其他學科深度融合。應帶領學生了解現(xiàn)在機械行業(yè)中實際存在的生產(chǎn)和制造問題，使學生通過實踐項目將所學到的基礎理論知識加以應用，培養(yǎng)學生自行解決實際問題的能力。同時，應加強學生之間的合作與交流，培養(yǎng)學生的團隊合作精神、溝通能力和協(xié)作能力。最后，任課教師應不斷對授課內(nèi)容進行更新，使學生能緊跟該學科目前的發(fā)展方向和最新的科研動態(tài)，時刻保持自身對機械行業(yè)前瞻性及先進性的了解。后期可引導學生通過畢業(yè)實習及參與不同學科的課題研究等形式，主動探索現(xiàn)行行業(yè)中存在的問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維及研發(fā)能力。

打造“基礎理論+專業(yè)實踐+前沿科技”多學科交叉新課程體系，有利于學生形成更為全面、系統(tǒng)的知識結構，在不同學科的碰撞和融合中激發(fā)學生產(chǎn)生新的想法、觀點和解決方案，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而為解決復雜的實際工程問題和推動機械先進制造技術發(fā)展提供新的思路，并進一步提高學生的就業(yè)競爭力，挖掘學生的職業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（二）構建產(chǎn)教融合的實踐教學體系

隨著科技的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)高校教育培養(yǎng)的單一性人才已無法滿足當下機械制造行業(yè)的需要，因此培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展配套的復合型技術技能人才勢在必行?，F(xiàn)階段，高校與企業(yè)對人才的培養(yǎng)各成體系，未形成系統(tǒng)性的整合模式。產(chǎn)教融合的本質(zhì)就是在明確企業(yè)對技術人才需求的前提下，高校與企業(yè)在資源共享、優(yōu)勢互補、利益共享、責任共擔的原則下開展教學工作，協(xié)同培養(yǎng)適合企業(yè)崗位需求的高素質(zhì)復合型技術技能人才 [13]。因此，應結合現(xiàn)有的機械工程專業(yè)課程，與相關的機械制造企業(yè)共同開設聯(lián)合教育培訓實踐項目，建設校外企業(yè)實習基地，提供給學生更多深入企業(yè)進行創(chuàng)新實踐的機會，使機械類專業(yè)學生能更好地掌握本行業(yè)的新技術、新工藝，提高動手能力和解決問題的能力。同時，高?？梢云髽I(yè)的實際需求為導向，與企業(yè)共同設計實踐教學內(nèi)容和任務，動態(tài)考核學生的實踐學習成果，全面提高學生的就業(yè)競爭力，拓寬學生未來的職業(yè)發(fā)展空間。教師依托產(chǎn)教融合的機械工程專業(yè)實踐教學體系，在實踐教學過程中同步培養(yǎng)學生的工匠精神、職業(yè)道德及職業(yè)精神，使機械工程專業(yè)學生在提升專業(yè)技能的同時提高綜合素質(zhì)和競爭力（見圖2）。實施“高校+企業(yè)”雙主體的產(chǎn)教融合教學實踐體系，讓學生在真實的工作場景和實踐項目中得到鍛煉，有機會接觸到機械行業(yè)內(nèi)的最新技術、工藝和方法，有助于學生更好地理解和掌握所學的知識與技能，加強理論知識的轉化和應用，提高學習效率，從而能在畢業(yè)后更快地適應工作崗位要求，進而提高學生的就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)率。

（三）推行學業(yè)及學術雙導師制

大部分學生除上課聽課外，極少會與任課教師私下進行學業(yè)或學術方面的深入溝通與交流。本科學生與教師之間的緊密關系多在大學四年級指派畢業(yè)論文指導教師時才開始建立。這樣易造成學生在培養(yǎng)階段過度依賴課后作業(yè)，被動掌握理論知識，未能有效地培養(yǎng)創(chuàng)新能力和解決問題的能力。因此，一方面，可推行學業(yè)導師制度，為學生提供個性化及專業(yè)化的指導和支持，強調(diào)以學科競賽或實踐項目為突破口，有效地跟蹤及反饋學生對理論知識的掌握程度，動態(tài)考核學生對理論知識的應用能力，引導學生培養(yǎng)創(chuàng)新及創(chuàng)業(yè)意識，全面提升學生的綜合素質(zhì)能力。另一方面，后期可采用學術導師制度，讓具有豐富專業(yè)知識及科研經(jīng)驗的教師與學生進行雙選配對，為學生提供專業(yè)指導。在學術導師的指導下，學生積極申報各類與自己專業(yè)相關的科技創(chuàng)新項目，加入創(chuàng)意坊等，了解最新的行業(yè)領域發(fā)展動態(tài)和前沿趨勢。學術導師可指導學生在項目完成過程中申請專利、發(fā)表論文等，從而激發(fā)學生的科創(chuàng)興趣，提升學生的科研水平，拓寬學生的學術視野和發(fā)展空間（見圖3）。“學業(yè)+學術”雙導師制可有效地為學生制訂個性化的學習計劃和發(fā)展路徑，更好地滿足學生的個體需求，促進學生的思想碰撞，幫助學生更快地掌握專業(yè)知識和技能，提高學術水平。同時，學業(yè)導師、學術導師將自己的理論知識、學術思想、治學態(tài)度和職業(yè)精神傳遞給學生，可以幫助學生樹立正確的價值觀和職業(yè)道德觀，培養(yǎng)學生成為具有社會責任感和專業(yè)素養(yǎng)的機械領域高層次創(chuàng)新人才。

三、總結

在大力推進新工科建設的高等教育改革大背景下，機械工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)不能再局限于一個學科內(nèi)，需要探尋更適合培養(yǎng)機械領域復合型高層次人才的培養(yǎng)方案。為此，本文在研究并分析了機械工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)現(xiàn)狀及存在問題后，提出了相應的對策與建議。首先，提出了“基礎理論+專業(yè)實踐+前沿科技”多學科交叉課程體系，強調(diào)基礎理論教學多元化的同時，要融入不同學科的知識，加強不同學科領域之間基礎課程的關聯(lián)性和融合性；通過專業(yè)技能實踐教學，促進多學科知識的融合和應用，通過對教學內(nèi)容的動態(tài)更新，讓學生了解機械行業(yè)的前瞻性及先進性。其次，提出了“高校+企業(yè)”產(chǎn)教融合實踐教學體系，以企業(yè)的真實需求為導向，高校與企業(yè)共同制訂教學內(nèi)容，增加學生的企業(yè)實踐機會，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。最后，提出了“學業(yè)+學術”雙導師制，讓學生在學習全過程中能更緊密地與教師進行交流與學習，增強學生對多學科理論知識的應用，讓學生更容易理解并掌握正確的科研思維模式，激發(fā)學生的科創(chuàng)興趣，提升學生自身的研發(fā)能力，從而更好地培養(yǎng)出符合當下機械領域發(fā)展所需的優(yōu)秀高層次復合型人才。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 朱曉旭，王曉光，劉向東.高校多學科融合創(chuàng)客基地管理的實踐與探索[J].大學教育，2023（19）：31-34.

[2］ 李憲芝，于景志，殷寶麟，等.新工科建設背景下本科生創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探索[J].佳木斯大學社會科學學報，2019，37（4）：180-181.

[3］ 鐘登華.新工科建設的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[4］ 王永光，陳再良，寇青明，等.面向新工科的機械工程本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（60）：4-6.

[5］ 廖曉波，余家欣，鐘良，等.新工科背景下智能制造工程專業(yè)教學探索與實踐[J].高教學刊，2024，10（17）：81-85.

[6］ 呂文娟，符杰，文海罡，等.面向對象的多專業(yè)復合型人才培養(yǎng)模式探索[J].科技風，2024（13）：34-36.

[7］ 甘磊，鄧婉珍，陳曉冰.新工科背景下地方高校水文與水資源工程專業(yè)復合型人才培養(yǎng)模式探索[J].大學教育，2020（10）：172-174.

[8］ 查朦，錢黎明，任俊楠，等.“人工智能+機械復合型人才”培養(yǎng)模式研究[J].農(nóng)業(yè)工程與裝備，2023，50（4）：42-43.

[9］ 陳鵬.“數(shù)”說2023年全國教育事業(yè)發(fā)展[N].光明日報，2024-03-02（4）.

[10］ 何鶴鳴，葉鵬.新工科背景下專業(yè)選修課教學改革探索：以建筑學城市道路與交通課程為例[J].高教學刊，2024，10（21）：159-162.

[11］ 秦毅，趙麗娟，羅均.新工科理念下學科交叉機械電子工程人才培養(yǎng)模式探索[J].機械設計，2024，41（6）：165-170.

[12］ 楊琴.“雙一流”高校本科生導師制實施現(xiàn)狀研究：基于L大學的調(diào)查[D].蘭州：蘭州大學，2022.

[13］ 張洪波，徐久財，劉爽，等.跨學科和產(chǎn)教“雙融合”育人的人才培養(yǎng)模式研究：以建筑類專業(yè)為例[J/OL].高等建筑教育，1-6[2024-07-20].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/50.1025.G4.20240?

709.1242.002.html.

［責任編輯：鐘 嵐］