新工科背景下機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式構(gòu)建

摘 要 在新工科背景下，機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式構(gòu)建是實現(xiàn)高素質(zhì)工程人才教育的重要途徑。文章在闡述新工科和“四能力”培養(yǎng)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出新工科背景下機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式及其實施路徑，主要包括：構(gòu)建“課程—知識—能力”矩陣式教學體系；優(yōu)化教學內(nèi)容設(shè)計，突出學生“四能力”培養(yǎng)；推進機械類課程教學方法改革；強化機械類課程教學評價改革。

關(guān)鍵詞 新工科；“四能力”培養(yǎng)模式；機械類課程設(shè)計

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.08.027

Construction of a \"Four Capabilities\" Cultivation Model for Mechanical Curriculum Design Practical Teaching under the Background of New Engineering Disciplines

DENG Wei， JIN Xiangyang， ZHU Lin

（Harbin University of Commerce， Harbin， Heilongjiang 150028）

Abstract In the context of new engineering disciplines， the construction of the \"four abilities\" training model for practical teaching of mechanical course design is an important way to achieve high-quality engineering talent education. On the basis of elaborating on the connotation of new engineering and the cultivation of \"four abilities\"， this article proposes the \"four abilities\" cultivation mode and implementation path of practical teaching in mechanical course design under the background of new engineering， mainly including： constructing a \"curriculum knowledge ability\" matrix teaching system; Optimize the design of teaching content and highlight the cultivation of students' \"four abilities\"; Promote the reform of teaching methods for mechanical courses; Strengthen the reform of teaching evaluation for mechanical courses.

Keywords new engineering disciplines; \"four capabilities\" cultivation model; mechanical curriculum design

1" 新工科與“四能力”概述

1.1" 新工科

新工科是中國高等教育領(lǐng)域為應(yīng)對技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革而提出的重要概念和措施，旨在培養(yǎng)能夠適應(yīng)新經(jīng)濟和新產(chǎn)業(yè)需求的高素質(zhì)復(fù)合型工程技術(shù)人才，強調(diào)跨學科融合、創(chuàng)新能力和國際競爭力[1]。在教育模式方面，新工科強調(diào)實踐和跨學科方法，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育納入整個人才培養(yǎng)過程。此外，新工科建設(shè)還強調(diào)建設(shè)開放、跨學科的人才培養(yǎng)平臺，全面改革工程人才培養(yǎng)的教學設(shè)計。

1.2" “四能力”培養(yǎng)

“四能力”培養(yǎng)是指教師打破傳統(tǒng)學科范疇，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為核心，通過改革教學內(nèi)容、教學方法、教學評價體系，構(gòu)建以學生為主體，注重學生實踐能力、創(chuàng)新能力、自學能力、工程能力培養(yǎng)，進而提升學生的專業(yè)技能、終身學習素養(yǎng)及職業(yè)發(fā)展能力，最終實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標[2]。

2" 機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式構(gòu)建思路

課程內(nèi)容方面，教師應(yīng)以工程問題為設(shè)計任務(wù)，突出專業(yè)特色，且保證任務(wù)具有挑戰(zhàn)性和實用性，通過引導(dǎo)學生解決實際技術(shù)問題，促使學生在實踐中學習、研究和應(yīng)用知識，助力學生工程能力的發(fā)展[3]。同時，教師應(yīng)結(jié)合課程知識與學生的學習興趣，創(chuàng)設(shè)學生可以自主選擇的實踐教學任務(wù)，使學生能夠在實踐中不斷提高自己的技術(shù)技能，培養(yǎng)學生的自學能力。

教學方法方面，教師應(yīng)注重團隊分工，采用小組合作教學、團隊協(xié)作教學等方法，引導(dǎo)學生自主進行多方案比較設(shè)計，使學生將理論知識與實際工程問題相結(jié)合，促進學生實踐能力的發(fā)展。同時，教師應(yīng)發(fā)揮指導(dǎo)作用，借助創(chuàng)新競賽等教學方法，激發(fā)學生對學習的興趣，提升學生的創(chuàng)新能力和自學能力。

知識體系建設(shè)方面，教師應(yīng)以促進學生可持續(xù)發(fā)展為核心，整合理論教學內(nèi)容、實踐項目內(nèi)容跨學科內(nèi)容，建立完善的知識體系，豐富課程內(nèi)容、教學方法，引導(dǎo)學生深度學習，賦能學生“四能力”發(fā)展。

3" 新工科背景下機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式實施路徑

3.1" 構(gòu)建“課程—知識—能力”矩陣式教學體系

將機械類課程教學改革和現(xiàn)代化目標進行深度融合，設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式下的“課程—知識—能力”矩陣式教學體系（如圖1所示），為學生提供更符合其實際需求的學習環(huán)境和培訓方法。

在課程維度上，教師應(yīng)根據(jù)學生的教育目標和學位要求，從全面獲取專業(yè)知識的角度出發(fā)，考慮相關(guān)課程要素，有機整合專業(yè)課程，進而建立一個有機、全面的課程體系，為學生提供更系統(tǒng)和完整的學習路徑。

在知識維度上，教師應(yīng)建立機械設(shè)計課程，并實施四年制課程設(shè)計教學系統(tǒng)，包括專業(yè)課程項目，幫助學生更好地理解和應(yīng)用所學知識，從而實現(xiàn)課程之間的銜接和擴展[4]。教學體系的實施不僅有助于學生在理論和實踐之間建立聯(lián)系，還能促進學生全面發(fā)展。

在能力維度上，教師應(yīng)在矩陣式教學體系中引入課程知識技能，借助實踐課程等項目，強調(diào)課程之間的相關(guān)性和系統(tǒng)性，打破學科間的知識界限，促進學生綜合技能提升。

3.2" 優(yōu)化教學內(nèi)容設(shè)計，突出學生“四能力”培養(yǎng)

為突出“四能力”培養(yǎng)，機械類課程設(shè)計實踐教學須推進產(chǎn)教融合、科教融合、校企合作，強化專業(yè)特色人才培養(yǎng)。在此過程中，教師應(yīng)根據(jù)市場、產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)，及時調(diào)整與更新課程設(shè)計內(nèi)容，解決課程設(shè)計任務(wù)重、工程復(fù)雜的問題，從而實現(xiàn)“四能力”培養(yǎng)教學內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計，具體如下：

第一，推進產(chǎn)教融合。教師應(yīng)以新工科要求為導(dǎo)向，立足實踐能力培養(yǎng)目標，緊密結(jié)合機械裝備工程實際，引入機械相關(guān)領(lǐng)域的傳動裝置設(shè)計任務(wù)，引導(dǎo)學生解決現(xiàn)實機械工程中存在的具體問題，并借助項目實踐的方式，將課程設(shè)計任務(wù)進行針對性、細致化分解和具體化處理，在優(yōu)化教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提升學生“四能力”培養(yǎng)的針對性與有效性。

第二，結(jié)合機械類學科競賽。教師應(yīng)立足創(chuàng)新能力和自學能力的培養(yǎng)目標，將學科競賽選題納入課程設(shè)計，豐富教學內(nèi)容體系，提升教學內(nèi)容的前沿性、實用性，確保學生“四能力”培養(yǎng)教學內(nèi)容與市場、企業(yè)、行業(yè)需求相適應(yīng)，為培養(yǎng)出高素質(zhì)能力人才奠定堅實的基礎(chǔ)。

第三，推進科教融合。教師應(yīng)立足工程能力、實踐能力培養(yǎng)目標，依托科研項目、科研成果，提煉機械技術(shù)問題，組織學生共同參與問題研討活動、科研項目實踐活動，引導(dǎo)學生聚焦學科發(fā)展趨勢和技術(shù)前沿，幫助學生全面獲取機械專業(yè)相關(guān)知識、技能、信息，進而提升學生的問題探究能力、科學研究思維能力、創(chuàng)新實踐能力[5]。

第四，引入自主創(chuàng)新選題。教師應(yīng)立足“四能力”培養(yǎng)目標，依據(jù)機械類課程特色和學生的學習興趣、能力發(fā)展目標及學習能力情況等，設(shè)計能夠供學生自主創(chuàng)新選擇的課程內(nèi)容，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)、新工科要求等，持續(xù)優(yōu)化和完善自主創(chuàng)新選擇課程內(nèi)容，在持續(xù)完善“四能力”培養(yǎng)教學內(nèi)容體系的基礎(chǔ)上，確保課程內(nèi)容與機械工程實際相符。

3.3" 推進機械類課程教學方法改革

為更好地培養(yǎng)學生的“四能力”，教師應(yīng)以新工科為導(dǎo)向，強調(diào)生產(chǎn)合作與實踐，建立與實施“線上+線下+課后實踐”的教學方法，以推進機械類課程教學方法改革，夯實學生的知識基礎(chǔ)，提升學生的實踐能力、創(chuàng)新能力，最終實現(xiàn)學生“四能力”的高質(zhì)量發(fā)展。

第一，強調(diào)生產(chǎn)合作與實踐，促進學生工程能力、實踐能力發(fā)展。教師應(yīng)以教學案例為導(dǎo)向，以多維互動為抓手，通過項目實踐，推進學生工程能力、問題解決能力的發(fā)展。在項目實踐過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學生引入先進技術(shù)、信息化工具等，幫助學生優(yōu)化項目實踐過程，提升實踐效率與質(zhì)量，促使學生在實踐中獲得更多的經(jīng)驗和技能，驅(qū)動學生實踐能力的發(fā)展[6]。

第二，采用“一團一題多方案”的方法，促進學生自學能力、創(chuàng)新能力發(fā)展?！耙粓F一題多方案”即一個小組設(shè)計一個具體實踐項目，要求學生設(shè)計多種項目方案。在具體實踐中，教師應(yīng)注重加強師生互動、生生互動，并引導(dǎo)學生自主設(shè)計項目目標、多方案創(chuàng)新設(shè)計，確保教學方法契合新工科建設(shè)要求，切實提升學生的分析能力、自學能力、探究能力，并使學生在創(chuàng)新設(shè)計過程中提升創(chuàng)新能力。

3.4" 強化機械類課程教學評價改革

新工科背景下機械類課程教學“四能力”培養(yǎng)模式使教學從單向式向多主體多環(huán)節(jié)閉環(huán)反饋式方向發(fā)展。為實現(xiàn)閉環(huán)反饋目標，教師要強化機械類課程教學“四能力”評價改革，以及時了解和動態(tài)改進“四能力”培養(yǎng)模式，賦能學生“四能力”發(fā)展。

在評價改革過程中，教師應(yīng)根據(jù)機械類課程特征，采用多元評價主體、多樣化考核形式、多元評價形式，整合過程性考核、終結(jié)性考核形式，對“四能力”教學模式實施質(zhì)量及學生“四能力”發(fā)展進行評價。其中，過程性考核以機械類實踐項目設(shè)計成果、創(chuàng)新程度為標準，對學生的自學能力、創(chuàng)新能力進行評價；終結(jié)性考核注重評估學生的工程能力、實踐能力。在終結(jié)性考核中，需構(gòu)建具體的評價準則與標準、評價細則，以保證課程評價的客觀性和公正性，促進學生自學能力、實踐能力、工程能力和創(chuàng)新能力等核心能力的鍛煉和提升[7]。評價準則與標準、評價細則如表1所示。

4" 結(jié)語

本文構(gòu)建的機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式，通過優(yōu)化課程內(nèi)容和教學方法，強化評價體系，為學生提供了全面發(fā)展的平臺?！八哪芰Α迸囵B(yǎng)模式不僅提高了學生的工程能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，還增強了學生的自學能力，為學生未來的職業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。未來實踐發(fā)展中，高校應(yīng)繼續(xù)深化教學改革，加強師資隊伍建設(shè)，以更好地適應(yīng)新工科建設(shè)的需求，培養(yǎng)更多高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。

*通信作者：鄧薇

基金項目：黑龍江省高等教育教學改革研究重點委托項目“新工科背景下基于‘5G+XR’的機械基礎(chǔ)類課程智慧教育新模式的探索與實踐”（SJGZ20220114）。

參考文獻

[1] 潘明輝，祖莉，梁醫(yī)，等.“新工科”下“機械原理與機械設(shè)計”課程教學創(chuàng)新方法探究[J].工業(yè)和信息化教育，2024（11）：28-33.

[2] 李鋒霞，黃勇，尹君馳，等.新工科建設(shè)下基于“四能力”培養(yǎng)的機械類課程設(shè)計教學改革研究[J].現(xiàn)代農(nóng)機，2024（6）：104-106.

[3] 宋丹，肖萍，李鳳麗，等.“新工科”背景及大類招生模式下機械類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學改革研究[J].現(xiàn)代農(nóng)機，2024（6）：91-93.

[4] 蔣臣威，趙迪，方愛平，等.依托“強基計劃”、立足物理學科培養(yǎng)新工科人才的探索與實踐[J].物理與工程，2024（1）：9-11.

[5] 姚娟.基礎(chǔ)實踐到產(chǎn)業(yè)協(xié)同視角下高職院校機械專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)[J].山西青年，2024（19）：42-44.

[6] 魏國豐，孫婧，齊建家，等.“新工科”背景下學生實踐能力培養(yǎng)模式探索——以黑龍江工程學院機械電子工程專業(yè)為例[J].黑龍江工程學院學報，2024，38（5）：77-84.

[7] 鄒媛媛，李冬，侯玲玲.基于學科競賽培養(yǎng)機械類專業(yè)學生創(chuàng)新實踐能力[J].中國建設(shè)教育，2022（4）：36-39.

[8] 李貴，王興東，鄒光明，等.新工科背景下機械類課程設(shè)計實踐教學“四能力”培養(yǎng)模式構(gòu)建[J].實驗室研究與探索，2021，40（4）：213-216.