新工科背景下的個性化培養(yǎng)路徑探索：以機械類專業(yè)教學改革為例

摘 要：本文基于新工科的背景，探討了機械類專業(yè)個性化培養(yǎng)的路徑。通過分析傳統(tǒng)教學模式的弊端與新工科對機械人才的新要求，闡明機械類專業(yè)教學改革的必要性，同時提出個性化培養(yǎng)的基本原則。從課程體系的個性化構(gòu)建、教學方法的創(chuàng)新與應用、實踐教學環(huán)節(jié)的優(yōu)化以及個性化評價體系的建立四個方面進行個性化培養(yǎng)路徑的實踐探索，旨在為機械類專業(yè)的教學改革提供新思路，培養(yǎng)適應時代需求、具備創(chuàng)新與實踐能力的高素質(zhì)機械專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：新工科；個性化培養(yǎng)；教學改革；機械

一、概述

在科技飛速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)深度變革的當下，強調(diào)學科交叉融合、培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力以及快速響應產(chǎn)業(yè)需求的新工科應運而生。機械作為傳統(tǒng)的工科專業(yè)，在國家工業(yè)體系中占據(jù)著舉足輕重的地位。然而，在新工科背景下，機械各專業(yè)面臨著前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。一方面，智能制造、人工智能等新興技術(shù)與機械深度融合，為專業(yè)的發(fā)展注入了新的活力；另一方面，行業(yè)對專業(yè)人才的要求日益提高，需要其具備更強的創(chuàng)新能力和實踐能力。因此，探索新工科背景下機械類專業(yè)的個性化培養(yǎng)路徑具有重要意義。

隨著新工科教育理念的興起，眾多高校結(jié)合自身特色和優(yōu)勢，積極探索機械專業(yè)的教學改革實踐。美國麻省理工學院率先提出“新工程教育轉(zhuǎn)型”計劃［1］，強調(diào)跨學科融合與實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。合肥工業(yè)大學將課程體系、課堂教學和實踐教學融入科研項目內(nèi)容，搭建了“科研項目—課程—教師—學生”之間的橋梁［2］。大連海洋大學圍繞海洋漁業(yè)裝備特色，構(gòu)建了課程體系、教學資源、師資隊伍、教學管理和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教育等“五位一體”的實踐教學體系平臺［3］。盡管國內(nèi)外部分高校在機械專業(yè)教學改革中取得了一定成果，但在跨學科課程設(shè)置上缺乏系統(tǒng)性和深度，學科之間難以實現(xiàn)知識的有機融合，同時缺少有效的方法來滿足學生多樣化的需求。本文將深入探討新工科背景下機械類專業(yè)的個性化培養(yǎng)路徑，旨在為機械專業(yè)教學改革提供新的思路和方法。

二、機械類專業(yè)教學改革的必要性

（一）傳統(tǒng)教學模式的弊端

在新工科的背景下，傳統(tǒng)教學模式難以滿足新時代對機械類人才的需求。首先，專業(yè)課程側(cè)重于傳統(tǒng)的加工工藝和設(shè)備，而對先進的智能制造技術(shù)等內(nèi)容涉及甚少，學生畢業(yè)后難以快速適應當代企業(yè)的技術(shù)需求。其次，教學方法以講授法為主，難以激發(fā)學生的學習主動性，學生的實踐能力和團隊協(xié)作能力也無法得到鍛煉。同時，評價體系過于注重考試成績，忽視對學生將知識轉(zhuǎn)化為實際應用能力的培養(yǎng)。此外，傳統(tǒng)教學模式采用“一刀切”的方式，學生按照統(tǒng)一的教學計劃進行學習，這不利于學生個性和特長的發(fā)展。

（二）新工科對機械類人才的新要求

隨著我國現(xiàn)代科技的不斷進步，機械工程領(lǐng)域發(fā)展迅猛，對專業(yè)人才的要求發(fā)生了顯著變化。當下，機械類人才不僅要敏銳捕捉智能制造等新技術(shù)，還要融合AI和大數(shù)據(jù)，具備從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的創(chuàng)新能力；同時，人才需構(gòu)建跨學科的知識體系，將機械與電子、計算機等領(lǐng)域深度融合，實現(xiàn)與智能機器人等技術(shù)的有機整合；此外，機械人才應當具有實踐操作能力，能解決生產(chǎn)過程中的實際工程問題。

三、個性化培養(yǎng)的基本原則

在新工科的背景下，機械各專業(yè)的個性化培養(yǎng)路徑設(shè)計應遵循科學原則，以培養(yǎng)適應時代需求的高素質(zhì)人才。這些原則要圍繞學生全面發(fā)展與個性成長，從多維度指引培養(yǎng)路徑的構(gòu)建。

（一）以學生為中心

作為核心原則，教學要充分尊重學生主體地位。教師應當深入了解學生對專業(yè)課程的期望和職業(yè)規(guī)劃等，據(jù)此為學生量身定制學習方案，并給予學生課程選擇自主權(quán)，激發(fā)學生的主觀能動性與創(chuàng)新潛能。

（二）注重因材施教

由于學生的學習能力存在差別，教學內(nèi)容和方法需因人而異。對能力強的學生，可安排學科競賽等挑戰(zhàn)性任務(wù)；對基礎(chǔ)薄弱的學生，應加強基礎(chǔ)知識的輔導。在實際教學過程中，設(shè)定不同教學目標、內(nèi)容與方法，可以助力更多學生的能力提升。

（三）強化實踐創(chuàng)新

作為新工科人才培養(yǎng)的重要方向，加大實踐教學比重，完善實踐教學體系，能提升學生解決實際問題的能力。通過增加設(shè)計性實驗，鍛煉學生的創(chuàng)新思維與實踐能力，同時鼓勵和指導學生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，培養(yǎng)學生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)及團隊協(xié)作能力。

（四）促進學科融合

作為新工科的顯著特征與專業(yè)培養(yǎng)的必然要求，鑒于機械與多學科交叉融合緊密，需開設(shè)多門跨學科課程，融合多學科知識，培養(yǎng)學生跨學科思維與綜合應用能力，并鼓勵學生參與跨學科項目，拓寬視野，提升解決復雜工程問題的能力。

四、個性化培養(yǎng)路徑的實踐探索

（一）課程體系的個性化構(gòu)建

1.基礎(chǔ)課程的分層教學

基礎(chǔ)課程作為專業(yè)知識體系的基石，其教學質(zhì)量直接關(guān)系到學生后續(xù)專業(yè)課程的學習效果。為滿足不同學生的學習需求，充分挖掘?qū)W生的學習潛能，實施基礎(chǔ)課程的分層教學顯得尤為重要。比如，根據(jù)學生基礎(chǔ)和目標可將物理課程分為兩類，大學物理A深入講解物理原理在機械中的前沿應用，以激發(fā)創(chuàng)新思維，大學物理B關(guān)注常見物理現(xiàn)象和基本原理在機械中的應用，以提升實踐應用能力。為確保分層教學的有效性，還需配套個性化教學計劃、差異化教學方法和分層輔導機制，以提高不同層次學生對基礎(chǔ)知識的理解和自主探索的能力。

2.專業(yè)課程的模塊化設(shè)置

專業(yè)課程是專業(yè)知識體系的核心組成部分，其設(shè)置直接關(guān)系到學生的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)能力。為滿足學生多樣化的興趣和職業(yè)規(guī)劃需求，可根據(jù)專業(yè)的劃分，將專業(yè)課程細分為機械設(shè)計、機械制造、機電一體化、智能制造等模塊［4］。其中，機械設(shè)計模塊聚焦機械原理與設(shè)計，鍛煉學生的設(shè)計能力和創(chuàng)新能力；機械制造模塊涵蓋制造技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)控技術(shù)及特種加工，強化學生的工藝知識與實操技能；機電一體化模塊整合“自動控制原理與傳動控制”等課程，深化學生對控制原理的理解與應用；智能制造模塊緊跟行業(yè)前沿，培養(yǎng)學生在智能制造領(lǐng)域的知識和技能。模塊化課程體系使學生能根據(jù)個人興趣與職業(yè)規(guī)劃，靈活選擇深入學習的方向，構(gòu)建個性化的專業(yè)知識體系。

3.選修課程的多元化拓展

為滿足學生個性化發(fā)展的需求，拓寬學生的知識視野，需要緊密結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢和前沿技術(shù)開設(shè)選修課程。其中，“機器人技術(shù)”課程涵蓋了機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動控制、視覺識別等方面的知識，可培養(yǎng)學生設(shè)計、編程和應用機器人的能力；“新能源汽車技術(shù)”課程介紹了新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)原理和關(guān)鍵技術(shù)，為學生未來從事新能源汽車相關(guān)工作提供知識儲備。通過多元化的跨學科選修課程，學生可以拓寬知識領(lǐng)域，培養(yǎng)跨學科的思維能力。

（二）教學方法的創(chuàng)新與應用

1.項目驅(qū)動式教學

項目驅(qū)動式教學以學生為中心，將教學內(nèi)容設(shè)計為多個與機械專業(yè)相關(guān)的項目，學生在教師指導下，通過小組協(xié)作的方式，從項目的規(guī)劃、設(shè)計到實施、評估進行全過程實踐，從而提升分析和解決問題的能力，并培養(yǎng)團隊合作精神［5］。教師首先應根據(jù)教學目標和課程要求，設(shè)計具有實際應用價值的項目，之后以小組形式分配項目任務(wù)，明確學生在組內(nèi)的職責，指導學生制訂詳細的實施計劃。項目開始前，學生需掌握與項目相關(guān)的理論知識。項目進行時，學生按照實施計劃進行實踐操作，教師提供必要的指導和支持。項目完成后，教師對項目成果進行質(zhì)量評估，并對學生的表現(xiàn)進行綜合評價。

2.案例教學法的運用

案例教學法是一種通過對實際案例的分析、討論和研究，引導學生掌握理論知識，培養(yǎng)解決實際問題能力的教學方法［6］。與項目驅(qū)動式教學不同，案例教學法側(cè)重于對已有案例進行剖析。在教學過程中，教師展示與專業(yè)知識緊密相關(guān)的代表性案例，同時引導學生進行分組討論，運用所學的專業(yè)知識，分析案例中的問題、產(chǎn)生的原因以及可能的解決方案，并選派代表向全班匯報討論結(jié)果。匯報結(jié)束后，教師對各組匯報進行點評，總結(jié)案例中的關(guān)鍵知識點和解決問題的思路方法，同時啟發(fā)學生思考其他解決途徑，加深學生對專業(yè)知識的理解和應用能力。

（三）實踐教學環(huán)節(jié)的優(yōu)化

1.實驗室建設(shè)與開放

實驗室作為實踐教學的核心陣地，其建設(shè)與開放對培育學生的實踐技能與創(chuàng)新思維至關(guān)重要。為提高機械專業(yè)的實踐教學效果，可新建智能制造實驗室，引入工業(yè)機器人等先進設(shè)備，讓學生親身體驗智能制造的前沿技術(shù)與生產(chǎn)模式，打造虛擬仿真實驗室，構(gòu)建虛擬的實驗場景。為充分發(fā)揮實驗室效能，學校應當實施開放制度，學生可自選實驗項目，并在開放時段內(nèi)操作。鼓勵學生參與教師的科研項目，利用實驗室資源開展研究，此舉不僅可以提升學生的實踐與科研能力，還能激發(fā)創(chuàng)新意識與團隊精神。

2.校企合作實踐基地的拓展

校企合作實踐基地是學生將理論知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合的重要平臺，對提高學生的實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)具有重要意義。學校需積極拓展校企合作實踐基地，與企業(yè)共同制訂實習計劃和培養(yǎng)方案，確保實習內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合，同時滿足學生的學習需求和企業(yè)的用人需求。學生在實習過程中，不僅能夠?qū)W習到企業(yè)的先進技術(shù)和管理經(jīng)驗，還能將所學的理論知識應用到實際工作中，提高自己的實踐能力和解決實際問題的能力。

3.學科競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的開展

學科競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動對于激發(fā)學生的創(chuàng)新和實踐能力至關(guān)重要。學校應積極組織學生參與包括機械創(chuàng)新設(shè)計大賽在內(nèi)的各類競賽，學生運用機械領(lǐng)域的專業(yè)知識解決實際問題，能顯著提升創(chuàng)新思維與實踐技能。為增強學生的競賽實力，學校需組建專業(yè)指導團隊，依據(jù)競賽需求和學生狀況制訂培訓計劃，并引導學生關(guān)注行業(yè)前沿，激發(fā)創(chuàng)新思維與問題解決能力。此外，學校還可通過建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地等措施，積極搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與實踐平臺，讓學生親身體驗創(chuàng)業(yè)項目的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，進而全面提升創(chuàng)業(yè)能力和綜合素質(zhì)。

（四）個性化評價體系的建立

1.多元化評價指標的確定

在新工科的背景下，構(gòu)建機械專業(yè)個性化評價體系需要確立多元化的評價指標，傳統(tǒng)評價體系偏重考試成績，限制了對學生綜合能力的評估。因此，需融入學習態(tài)度、實踐能力、創(chuàng)新成果等因素，構(gòu)建多元化的評價體系［7］。首先，學習態(tài)度可從課堂出勤、參與度及主動性等方面考察。其次，實踐能力是機械專業(yè)學生的核心能力，涵蓋實驗操作、課程設(shè)計、實習表現(xiàn)等方面。最后，創(chuàng)新成果是衡量學生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵，可考慮學科競賽獲獎、科研項目成果、專利申請等方面進行綜合評價。通過建立多元化的評價指標，能夠更加客觀全面地衡量學生的學習成果。

2.過程性評價的實施

過程性評價作為一種注重學生學習過程的評價方式，能夠及時反饋學生的學習情況，為教師調(diào)整教學策略和學生改進學習方法提供依據(jù)［8］。在教學過程中，通過課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、項目進展等方面實施過程性評價，能全面地了解學生的學習動態(tài)。課堂表現(xiàn)能直觀反映學生的學習狀態(tài)，教師應積極進行課堂互動，并對學生表現(xiàn)情況進行記錄。課后作業(yè)可進一步檢驗知識掌握的程度，為教師后續(xù)教學提供參考。設(shè)計作業(yè)時需兼顧基礎(chǔ)鞏固與創(chuàng)新拓展，以滿足不同學生的需求。批改作業(yè)時要細致全面，既指出錯誤又提供指導。在項目驅(qū)動式教學中，項目進展的評價至關(guān)重要，教師應定期檢查項目進度，通過報告和交流等形式進行評價，對順利推進項目的學生給予肯定，對遇到問題的學生提供指導，確保項目的順利完成。

3.評價結(jié)果的反饋與應用

評價結(jié)果的及時反饋與有效應用是個性化評價體系的關(guān)鍵。通過線下交流、書面報告以及在線平臺等方式，幫助學生了解自身的優(yōu)缺點，從而有針對性地調(diào)整學習策略，提高學習效果。評價結(jié)果還可以為教師的教學改進提供重要依據(jù)，促進教學質(zhì)量的提高。學生應將評價結(jié)果視為自我提升的契機，針對實踐能力或創(chuàng)新能力的不足，主動尋求改進途徑。同時，評價結(jié)果也是教師改進教學方法的重要參考，教師應當深入分析評價數(shù)據(jù)，識別教學問題，據(jù)此調(diào)整教學策略，強化薄弱環(huán)節(jié)。

結(jié)語

本文剖析了新工科背景下機械專業(yè)傳統(tǒng)教學模式的弊端以及新工科對機械類人才的新要求，指出個性化培養(yǎng)應遵循的基本原則，并以機械類專業(yè)教學改革為例對個性化的培養(yǎng)路徑進行了實踐探索。首先，進行基礎(chǔ)課程的分層次教學，完成專業(yè)課程的模塊化設(shè)置，實現(xiàn)選修課程的多元化拓展，能有效構(gòu)建個性化的課程體系；其次，實施項目驅(qū)動式教學和采用案例教學法進行課程教學，可增強教學方法的創(chuàng)新性；再次，新建和開放實驗室，拓展校企合作基地，開展學科競賽與創(chuàng)業(yè)活動，能優(yōu)化實踐教學體系；最后，確定多元化評價指標，實施過程性評價，將評價結(jié)果及時反饋給師生，可以助力個性化評價體系的建立。

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基金項目：安徽工程大學本科教學質(zhì)量提升計劃項目（2022lzyybj01、2022jyxm91）；安徽工程大學校級質(zhì)量工程項目線上課程《機械原理》（2023mooc01）；安徽工程大學課程思政優(yōu)質(zhì)課（2022szyzk27、2024szyzk45）；安徽工程大學高等教育研究項目（2024gjxm007）；大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（202310363148）

*通信作者：洑陽成明（1994— ），男，漢族，安徽蕪湖人，博士研究生，講師，研究方向：高等教學方法研究。