新工科背景下產(chǎn)教融合型課程建設(shè)研究

摘 要：針對地方高校在“新工科”課程建設(shè)中面臨的資源短缺困局，本文從產(chǎn)教融合型課程建設(shè)需遵循的基本原則出發(fā)，以長沙理工大學(xué)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程為例，提出了培養(yǎng)綜合型“新工科”人才的產(chǎn)教融合型課程建設(shè)方法，提高了對課程滿意度，為其他課程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：“新工科”課程建設(shè) 產(chǎn)教融合 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)

實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興需要依靠新質(zhì)生產(chǎn)力，形成新質(zhì)生產(chǎn)力離不開“新工科”人才培養(yǎng)，“新工科”背景下課程建設(shè)的需求呼之欲出。

“新工科”背景下的課程建設(shè)突出強調(diào)學(xué)生實踐、創(chuàng)新、國際競爭力的綜合培養(yǎng)[1]，且具有創(chuàng)新性、綜合性、跨學(xué)科性、國際性等特點[2]，而這些特點是以往課程建設(shè)所不具備的。如“新工科”課程建設(shè)要求學(xué)生具備國際競爭力，要求學(xué)生能閱讀并理解外語科技文獻(xiàn)，并能與國外同行學(xué)術(shù)交流。一者，我國與西方發(fā)達(dá)國家仍存在科技差距，科技工作者需廣泛學(xué)習(xí)外文科技文獻(xiàn)；再者，科技工作者需通過與國外同行學(xué)術(shù)交流促進(jìn)我國的國際影響。然而，這種綜合能力的培養(yǎng)不能僅僅依靠以往模式的課程教學(xué)，必須開展“新工科”產(chǎn)教融合課程建設(shè)。

如圖1所示，本文先闡述“新工科”背景下課程建設(shè)現(xiàn)狀及難題，并介紹產(chǎn)教融合型課程建設(shè)內(nèi)涵特點。然后，概括新工科課程建設(shè)應(yīng)遵循的基本原則。以長沙理工大學(xué)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程建設(shè)為例，提出針對措施并給出具體事例。

1 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程建設(shè)概述

1.1 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程建設(shè)內(nèi)涵

“新工科”背景下產(chǎn)教融合型課程建設(shè)旨在依托產(chǎn)教融合教學(xué)平臺提升學(xué)生創(chuàng)新實踐及國際協(xié)作能力，包括新型課程開發(fā)和課程管理兩部分內(nèi)容。新型課程開發(fā)是以新媒體網(wǎng)絡(luò)以及校內(nèi)外聯(lián)合的產(chǎn)教融合平臺為載體，涵蓋教師培訓(xùn)、教程開發(fā)、教學(xué)設(shè)施建設(shè)、學(xué)生與教師信息反饋機(jī)制建設(shè)等環(huán)節(jié)的軟、硬件課程資源的籌建過程。課程管理則是維護(hù)課程資源、跟進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度、反饋促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的過程?？梢?，新工科課程建設(shè)高度依賴課程資源，包括教師、教室、教材、實驗室等傳統(tǒng)資源，以及校外導(dǎo)師、實踐平臺等新型資源。

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是面向機(jī)械、土木、材料等工科類本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握通用機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)的基本原理與設(shè)計方法，并要求學(xué)生具備一定的機(jī)械工程實踐與表達(dá)能力。該課程具有知識面廣、理論性強、注重應(yīng)用、更新迅速等特點。其課程內(nèi)容不僅包含連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、輪系等復(fù)雜機(jī)構(gòu)原理及性能的闡述，還包含齒輪、蝸桿、螺紋、軸承等零件設(shè)計方法介紹。課程內(nèi)容的闡述借助了復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論，故而晦澀難懂且枯燥乏味。如介紹直齒輪接觸強度時，引入了Hertz接觸理論；介紹直齒輪彎曲強度時，引入了懸臂梁理論。因此，學(xué)生理解復(fù)雜的機(jī)械原理，對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計并開展國際溝通協(xié)作并非易事。

1.2 產(chǎn)教融合型課程建設(shè)現(xiàn)狀及面臨的難題

2017年教育部高等教育司發(fā)布開展新工科研究與實踐的通知[1]以來，我國大部分本科院校對機(jī)械專業(yè)課程進(jìn)行了課程建設(shè)與改革。近年來，科技迅速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)不斷升級，對本科生能力培養(yǎng)提出了更高要求[3]。新工科課程內(nèi)容設(shè)計不僅要緊扣最新科研成果，且需緊跟市場應(yīng)用變化，高校建設(shè)及教師培養(yǎng)也面臨挑戰(zhàn)。

仝月榮等[4]認(rèn)為，頭部高校因資源優(yōu)勢在工科課程建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研合作項目、大創(chuàng)競賽等方面屢創(chuàng)佳績，而許多地方高校建設(shè)新工科課程卻面臨困難，主要表現(xiàn)在教學(xué)平臺、師資、教程、教學(xué)制度、基礎(chǔ)設(shè)施等資源不足。地方高校在新工科課程建設(shè)中資源短缺的直接原因是發(fā)展經(jīng)費受限[5]，而深層次原因則是科研教研成果未能有效轉(zhuǎn)化，為課程建設(shè)提供額外資金，未能形成科研教研成果與課程建設(shè)良性循環(huán)發(fā)展。因此，研究如何建設(shè)適應(yīng)未來發(fā)展的新工科人才培養(yǎng)課程值得高教工作者深思。

2 產(chǎn)教融合型機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程建設(shè)應(yīng)遵循的主要原則

2.1 學(xué)生主體原則

在傳統(tǒng)課程建設(shè)中，教師常被當(dāng)成課程主體，著重強調(diào)教師的“教”，即按時按量完成教學(xué)學(xué)時。“新工科”課程建設(shè)中，學(xué)生應(yīng)為新課程主體，應(yīng)側(cè)重學(xué)生的“學(xué)”，即學(xué)完多少學(xué)時，掌握何種專業(yè)基礎(chǔ)、實踐經(jīng)驗、創(chuàng)新能力、國際交流能力等。如學(xué)生要完成一定學(xué)時的機(jī)械設(shè)計與試制實踐；參與一定課時的對外溝通與學(xué)術(shù)交流等。因此，“學(xué)生學(xué)什么”“學(xué)生如何學(xué)”“學(xué)生學(xué)得如何”等才是產(chǎn)教融合型課程建設(shè)需重點關(guān)注的新課題。

2.2 成果導(dǎo)向原則

OBE理念[6]是以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為教學(xué)目標(biāo)。產(chǎn)教融合型課程建設(shè)旨在培養(yǎng)學(xué)生強理論基礎(chǔ)、強實踐創(chuàng)新能力、強國際競爭力的復(fù)合型素質(zhì)。因此，產(chǎn)教融合型課程建設(shè)應(yīng)強調(diào)給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)械設(shè)計及制造的實踐機(jī)會。學(xué)生國際競爭力的培養(yǎng)依賴于創(chuàng)新型教材的建設(shè)，一者需參考國際教材，引入國外先進(jìn)設(shè)計相關(guān)內(nèi)容；二者，需盡量給學(xué)生創(chuàng)造對外交流平臺，才能實踐出國際交流能力。

2.3 系統(tǒng)性原則

產(chǎn)教融合型課程建設(shè)過程中，學(xué)生、教師、產(chǎn)教平臺、教材等各因素構(gòu)成統(tǒng)一整體，應(yīng)重視各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)作用，才能獲得高質(zhì)量的教學(xué)成果。此外，《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程系統(tǒng)地囊括了多種機(jī)械零件結(jié)構(gòu)工作原理、運動特性、設(shè)計方法、材料選擇等，應(yīng)注重知識點貫通，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)性知識體系。此外，新工科課程建設(shè)系統(tǒng)性還體現(xiàn)在學(xué)生對國內(nèi)外設(shè)計理念及方法的全面性掌握。

2.4 學(xué)以致用原則

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》作為一門工科課程，其核心要求是使學(xué)生能設(shè)計出符合應(yīng)用需求并在國際上具備競爭力的機(jī)械產(chǎn)品，力爭擺脫國外“卡脖子”技術(shù)的封鎖。因此，產(chǎn)教融合教學(xué)中，要注重機(jī)械設(shè)計理論方法與應(yīng)用實踐的結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生針對實際產(chǎn)品進(jìn)行理論學(xué)習(xí)與設(shè)計實踐，并能與國際同行進(jìn)行專業(yè)技術(shù)交流。

3 產(chǎn)教融合型機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程建設(shè)困境的破解之道

3.1 創(chuàng)建產(chǎn)教融合教學(xué)平臺，建設(shè)“雙師型”教師隊伍

產(chǎn)教融合教學(xué)平臺依托高校與知名企業(yè)共建，包含校內(nèi)與校外兩部分教學(xué)資源。校內(nèi)包括教師講課、學(xué)生實驗、設(shè)計競賽等環(huán)節(jié)，校外包括生產(chǎn)實習(xí)、產(chǎn)品試制、產(chǎn)品檢測等環(huán)節(jié)。產(chǎn)教融合教學(xué)平臺不僅給學(xué)生提供超課本學(xué)習(xí)體驗，還有益于加強高校與企業(yè)的科研項目合作、促進(jìn)科研項目落地。此外，產(chǎn)教融合教學(xué)平臺為學(xué)生與企業(yè)增進(jìn)了解提供了渠道，為企業(yè)引人和學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造了條件。

產(chǎn)教融合型教學(xué)模式中，教師講課、學(xué)生實驗、設(shè)計競賽等校內(nèi)環(huán)節(jié)由傳統(tǒng)的校內(nèi)導(dǎo)師引導(dǎo)完成，產(chǎn)品的設(shè)計與試制等校外環(huán)節(jié)由企業(yè)導(dǎo)師引導(dǎo)學(xué)生完成?！半p師型”教師教學(xué)貫穿機(jī)械設(shè)計的整個生命周期，補齊了傳統(tǒng)教師只注重課堂理論的短板，對學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)大有優(yōu)勢。

3.2 設(shè)置科研型多媒體教程，改革課程學(xué)時比例

科研型多媒體教程不僅具備傳統(tǒng)教程的知識點、例題、作業(yè)、考試等聲音、動畫、圖像、文字內(nèi)容，還包含機(jī)械設(shè)計制造科研現(xiàn)狀相關(guān)的研究方法、研究成果、研究動態(tài)等內(nèi)容展示，增進(jìn)學(xué)生了解科研，激發(fā)學(xué)生科研興趣。不僅避免純粹理論講解的乏味性，還提供了課程思政元素。

課程學(xué)時比例是指課程總學(xué)時中不同課程任務(wù)的學(xué)時分配，直接關(guān)系到學(xué)生對課程的參與方式與參與程度，最終影響學(xué)習(xí)效果。新工科產(chǎn)教融合型課程應(yīng)當(dāng)包括課內(nèi)與課外兩部分學(xué)時，課內(nèi)學(xué)時主要為理論學(xué)時與實驗學(xué)時等，課后學(xué)時包括自學(xué)學(xué)時與生產(chǎn)試制實踐學(xué)時。適當(dāng)提高課外學(xué)時占比是新工科課程建設(shè)的改革方向。

3.3 改革課程考核方式，注重課外內(nèi)容考核

傳統(tǒng)工科課程考核方式以理論考試為主，新工科課程需加強第二課堂學(xué)習(xí)成果的考核。第二課堂考核可適當(dāng)采用遞交論文、科技匯報、實物制作、方案呈現(xiàn)等多種形式，旨在體現(xiàn)學(xué)生參與程度和獲得感。此外，第二課堂的學(xué)分認(rèn)定應(yīng)當(dāng)與校內(nèi)課堂統(tǒng)一尺度，適當(dāng)提高第二課堂分值比例（建議不少于40%），突出培養(yǎng)學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新能力。

3.4 創(chuàng)造國際交流條件，培養(yǎng)國際交流能力

目前，我國科技發(fā)展在部分領(lǐng)域比發(fā)達(dá)國家尚存差距，科技工作者需與國外同行保持交流學(xué)習(xí)并建立合作。新工科課程建設(shè)要注重培養(yǎng)學(xué)生國際交流的意識與能力。一者，高校應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身條件給學(xué)生創(chuàng)造國際交流的氛圍與平臺，并在校內(nèi)校外雙導(dǎo)師引導(dǎo)下適當(dāng)開展學(xué)術(shù)交流實踐。二者，高校應(yīng)適用考核學(xué)生國際交流實踐情況作為畢業(yè)條件。

4 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程建設(shè)實踐與成果

此部分介紹新工科產(chǎn)教融合型《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程建設(shè)的實踐成果。目前，長沙理工大學(xué)汽機(jī)學(xué)院與三一重工、中聯(lián)重科等著名企業(yè)均掛牌建立了產(chǎn)教融合教學(xué)基地，每年約600名學(xué)生派往校外基地完成《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)活動，并配備校外導(dǎo)師，如表1所示。

課堂學(xué)時從原來的40學(xué)時減少為32學(xué)時，增加了網(wǎng)絡(luò)自學(xué)10學(xué)時要求，并把實踐學(xué)時從2學(xué)時增大到6學(xué)時。課程考核方面，把傳統(tǒng)的“綜合成績=平時成績×40%+期末成績×60%”考核機(jī)制改革成“綜合成績=平時成績×50%+期末成績×50%”，加大平時成績的考核力度，并明確規(guī)定第二課堂在平時成績中占大比例。

此外，我校創(chuàng)造了與馬來西亞的馬來亞大學(xué)合作辦學(xué)新模式，設(shè)置了A、B、C三版英語教學(xué)的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》國際課程并對所有學(xué)生開放，給學(xué)生提供了良好的國際交流環(huán)境。

此外，我校大量引入博士研究生從事本科教學(xué)，并要求課件中加入科研元素。如傳統(tǒng)課件中只介紹齒輪傳動與幾何模型，在新工科課件中加入了齒輪傳動有限元仿真模型介紹（見圖2），增強了學(xué)生對齒輪研究的初步了解。

實踐證明，產(chǎn)教融合課程建設(shè)后，學(xué)生對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程滿意度從88%大幅提升至96%，該教學(xué)模型已推廣到校內(nèi)近10門工科課程，且在評課系統(tǒng)上得到平均90%以上好評率。此外，我校學(xué)生經(jīng)校外教學(xué)基地培訓(xùn)過后，在大創(chuàng)項目、科技競賽等方面的成績顯著提高。

5 結(jié)語

學(xué)生創(chuàng)新、實踐、國際競爭等綜合能力培養(yǎng)不能完全依靠書本教學(xué)，產(chǎn)教融合是可行的“新工科”課程建設(shè)方法。堅守學(xué)生主體、成果導(dǎo)向、系統(tǒng)性與學(xué)以致用原則，通過創(chuàng)建產(chǎn)教融合教學(xué)平臺、建設(shè)“雙師型”教師隊伍、設(shè)置科研型多媒體課程、改革課程學(xué)時比例、改革課程考核方式、創(chuàng)造國際交流條件等多種手段，定能在未來“新工科”課程建設(shè)中培養(yǎng)好學(xué)生的實踐、創(chuàng)新、國際交流等綜合能力，全方位踐行從培養(yǎng)應(yīng)用型人才到培養(yǎng)科研型人才的理念轉(zhuǎn)變。

基金項目：1.教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“基于校企協(xié)同育人的機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容改革”（202102259002）；2.湖南省普通本科高校教學(xué)改革研究項目重點項目“‘專精特新’卓越工程師培養(yǎng)改革與實踐”（202401000611）；3.教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“大外語背景下面向校企合作的科技翻譯高素質(zhì)人才培養(yǎng)路徑探索”（220501066022629）。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知：高教司函〔2017〕6號.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[2]田麗梅，趙杰，商延賡，等.“新工科”背景下“仿生設(shè)計學(xué)”課程建設(shè)的思考[J].教學(xué)革新，2022，5（13）：10-12.

[3]周潔.“新工科”背景下以學(xué)生為主體的問題導(dǎo)向型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究[J].科技與創(chuàng)新，2022，16：113-115.

[4]仝月榮，陳江平，張執(zhí)南，等.產(chǎn)教深度融合-協(xié)同探索面向新工科的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式——以上海交通大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新中心為例[J].實驗室研究與探索，2020，39（11）：194-198.

[5]郗艷梅，張鐵壁，張鵬程.地方新工科機(jī)械類專業(yè)產(chǎn)教融合模式的探索與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2022（11）：133-136.

[6]張鵾，王東生，魏樹國，等.基于OBE理念的混合式教學(xué)研究與實踐——以“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”課程為例[J].職業(yè)技術(shù)，2023，22（10）：82-88.