機械電子工程專業知識集成研究

摘要：以機械電子工程專業建設為契機，借鑒管理科學中知識集成的思想，將機械電子工程專業培養中的教師和學生看成學習型組織中的成員，提出專業知識集成的設想，研究專業知識集成對大學生創新能力培養的效應，借此探索我國高等工科教育中培養大學生創新思維和能力的方法及途徑。

關鍵詞：機械電子工程；專業知識集成；創新能力

作者簡介：李孝祿（1968-），男，湖北大悟人，中國計量學院機電工程學院，副教授。（浙江 杭州 310017）

基金項目：本文系浙江省教科規劃2013年度（高校）研究課題（課題編號：SCG054）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0044-02

擺在工科高等院校面前的緊迫任務之一是如何培養適應建設新型國家的創新人才。教育部開展的工程教育專業認證標準對畢業生知識、能力與素質的基本要求中就有“具有創新意識和對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力”；教育部的“卓越工程師教育培養計劃”旨在培養造就一大批適應經濟社會發展需要、創新能力強的高質量的各種類型工程技術人才，為建設創新型國家和人才強國戰略服務。該計劃的三個特點之一就是強化培養學生的工程能力和創新能力。可以說，工程教育的本質就是培養大學生的創新能力。受傳統文化、社會環境、思維方式和個體差異等的影響，我國工科大學生的創新思維和能力低于人們的期望值。這就需要探索培養和提高創新能力的方法。

高等工程教育中創新能力培養是一個系統的工程，強調實踐和社會需要，需要從創新環境、創新認識、創新方法、創新活動流程等多方面介入。其中，必須改變對傳統的高等教育專業培養中教師和學生的認識，對學生管理、教學計劃、教學方式、師生互動等進行改革。同時，還可以借鑒其他學科，如系統科學、管理科學、工程技術等的方法和理論，嫁接到高等工程教育中，形成新的高等工程教育方法和理論。

筆者所在的專業為機械電子工程專業，通過借鑒管理科學中的知識集成思想，將專業培養中的教師和學生看成學習型組織中的成員，提出專業知識集成的設想。經過多年的實踐，發現專業知識集成對學生創新能力培養有明顯的促進作用。

一、專業知識集成的含義

進入21世紀以來，人們認識到一些先進技術及系統集成方法的使用和發展的關鍵都是以知識集成為核心。知識集成的目標是實現有效的知識利用，提高創新能力。知識集成是Grant在1996年正式提出的，隨后國內外學者對于知識集成進行了大量的研究。目前關于知識集成的研究內容和成果沒有形成系統的學說，還沒有統一的定義。從其概念的演變過程看，其內涵越來越深刻。

綜合國內外的研究，一般認為知識集成的內涵是：知識集成的對象包括各種顯性和隱性知識，這些知識存在于組織內部各類人員、各協作單位以及不同組織之間；知識集成是顯性知識與隱性知識間的集成，也是個人知識、群體知識、組織知識和組織間知識的集成；知識集成活動包括識別、獲取、共享、綜合組織內外部知識，在此基礎上形成新的知識體系。

知識集成的本質是知識創新的動態過程，必須利用知識的集成成果進行自主創新，是螺旋上升的知識集成過程；知識集成是一個復雜的組織、技術、人力資源管理過程，集成主體必須發揮主動性和創造性；知識集成的目標就是打破知識壁壘，提高組織創新能力。知識集成的最終目的是構建組織核心競爭力。

機械電子工程是機械學、電子學、信息技術、計算機技術、控制技術等有機融合而形成的一門綜合性學科，核心是機電一體化，本質是機械自動化和智能化，在國民經濟各領域各行業應用廣泛。因此機械電子工程的學科特點是該學科隨科技的發展而發展，并且學科知識面廣，交叉性強。這就對機械電子工程專業培養的學生的基礎知識、素質和能力有較高的要求，特別是創新能力有要求。目前，機械電子工程專業同其他工程專業一樣，一般通過專業基礎課和專業課程的學習提高專業知識和素質，這些專業基礎課程包括機械類、電子技術類、控制類和信息類課程；通過課內實驗、課外科技活動、集中實踐環節（如課程設計、金工和電子實習、生產實習和畢業設計）等提高實踐能力和專業技能；通過選修人文社科類課程、參加文體活動和競賽等提高學生的文化素質和社會交往能力；通過少數幾門課（如筆者所在專業開設了“機電產品創新設計”等課程）、課外科技活動、學科競賽、發表論文和申報專利等提高創新能力。

這種培養模式對學生創新能力的提高作用有限。由于學習環境、傳統文化、教學管理、學生個性等因素的影響，導致學生基礎知識、素質和能力不盡如人意，最終影響學生的創新思維、創新能力及其轉化。[1]特別是學生對知識的學習，這是影響學生創新能力最重要的影響因素。筆者所在的機械電子工程專業培養中就曾經存在一些問題，如：機械電子工程專業知識源異質性強，學生對異質性強的知識理解和轉換不暢；機械電子工程專業的知識源是相對封閉的，如機械學、電子學和控制技術的知識相對封閉，學生對知識源的溝通不暢；對學生學習而言，知識源存在時間差等問題；機械電子工程專業的知識源對教師而言也存在很多問題，如缺失、割裂和不暢等問題。

為提高專業學生的創新能力，筆者所在的專業借鑒知識集成的方法和原理，將專業建設中的專業教師和學生看成學習型組織中的成員，提出專業知識集成的概念，重新審視機械電子工程專業的知識源，改變師生的知識源時空觀，最終提高學生的創新能力。

二、專業知識集成的實踐

1.機械電子工程專業學習型組織的建立

將機械電子工程專業的教師和學生視為學習型組織中的成員，通過分析組織的師生共同的愿景、個體差別、實現不斷學習的方式，如全員學習、全過程學習和團體學習等，構建扁平式組織結構的方法，保證師生溝通快捷和通暢，實現師生自主管理的途徑。專業教師對學習型組織這些特性統一了認識，認為在專業建設中教師和學生都是主體，教師和學生是學習型組織中的成員等。這些為機械電子工程專業知識集成的實現提供了基礎。

2.機械電子工程專業知識源的構成

專業組織教師對機械電子工程專業的顯性知識、隱性知識進行了分類和挖掘，總結了它們的特點，確定了知識源在組織中教師、學生間的流動和吸收的方式、途徑，評估了它們對學生創新思維和創新能力的影響。

知識集成理論認為知識可分為顯性知識（編碼型知識）和隱性知識（意會性知識）。由計算機處理的、可以度量的知識一般是顯性知識，如“知道是什么”和“知道為什么”的知識。隱性知識是頭腦中屬于經驗、訣竅和靈感的那部分知識（隱含經驗類知識），是難以編碼和度量的，并且是在不斷演變的。它可能以數據、信息的形式無序地存放在某些地方。在專業這個組織中，這些知識源異質性強，相對封閉，存在時間和空間的分離等問題。

從學生層面看，機械電子工程專業的顯性知識和隱性知識的來源主要有：

（1）課程。包括學科基礎課和專業教育課等，如機械類、電子技術類、控制類、信息類和專業類課程，如工程圖學、工程力學、機械設計基礎、電子技術、電路分析基礎、微機原理及其應用、自動控制理論、機電傳動控制、機電一體化系統設計等課程。

（2）實踐環節。包括課內實驗、課程設計、金工和電子實習、生產實習和畢業設計等。

（3）課外教育教學活動。包括科研實踐、文體活動、社會實踐和專業調研等。

（4）其他。如同學之間、同學和老師、同學和外界交流與意會的知識等。

從教師層面看，顯性知識和隱性知識除上述外還包括科研轉化的知識等。

3.機械電子工程專業知識集成的實現

針對機械電子工程專業組織特點和知識源構成，從以下幾個方面探索了專業知識的集成：改變師生對知識源的時空觀；通過制度規范、約束激勵、溝通交流、資源分配等方面實現知識的集成。這里所說的知識源的時空是指按傳統安排的知識源學習進程和地點，如課程學習的不同學期，理論學習和實踐在不同地方進行。通過有效方法集成知識源并進行實施，可以利用創新思維方法，如邏輯思維和非邏輯思維，激發師生的創新思維。例如，借鑒TRIZ理論將機械電子工程專業的主要知識點匯編成冊，按“自頂而下”的設計方法對復雜機電系統所涉知識源解構，改變師生對知識源的時空觀。[2，3]

三、專業知識集成的效果和反思

1.專業知識集成的效果

機械電子工程專業知識集成自實現以來效果明顯。

首先，改變了師生對機械電子工程專業知識的認識。教師拓展了自己的知識面，明確了所教課程的教學地位和所教課程內容與其他課程內容的相互滲透。大一上學期的“專業導論”課程就介紹了機械電子工程專業知識集成的內容，學生了解到專業所涉及的不同知識源，在畢業設計階段就可以對畢業題目所涉及的知識點進行歸納和總結。

其次，促進了學生創新能力的提高。學生入學時就對機械電子工程專業知識集成形成系統概念，對知識的掌握更快、更全面、理解更深。在進行課外科技活動的過程中思維更開闊。如本專業已畢業的07機電2班37位同學中，獲得省級以上課外科技活動獎項8項，獲得實用新型專利32項、發明專利4項。09機電2班35位同學，有11位同學考取了研究生。10機電1班共有38位同學，截至第6學期為止共獲得12項省級以上課外科技活動獎，申請實用新型專利23項、發明專利2項。

2.專業知識集成的反思

當然，在機械電子工程專業知識集成實現的過程中也存在一些問題。如組織結構和文化氛圍等需要進一步加強。特別是建立合適的組織結構，建立更有柔性、靈活性以及敏捷性的專業集成組織形式，如虛擬學習團隊和網絡學習團隊等，使師生有效地溝通、協調和共享知識。從管理層面要研究專業知識集成的有效措施，使組織形成良好的創新文化氛圍，促進師生共享和交流知識。

參考文獻：

[1]李孝祿.大學新生學風調查及學風建設對策[J].廣西大學學報（哲學社會科學版），2008，30（S2）：9-10.

[2]Xiaolu Li，Bi Sun.Practice of bringing up mechatronics all-round innovation talents with measure，quality and standardization characteristics[C].Advances in Computer Science and Information Engineering，2012，（3）：421-426.

[3]李孝祿.應用TRIZ理論培養大學生創新能力的實踐與探索[J].中國科教創新導刊，2011，618（34）：22-23.

（責任編輯：王祝萍）