機械工程類專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究
——以山東建筑大學為例

張瑞軍，董明曉

（1.山東建筑大學機電工程學院，山東濟南250101；2.山東省高校機械工程創(chuàng)新技術重點實驗室，山東濟南250101）

機械工程類專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究
——以山東建筑大學為例

張瑞軍1，2，董明曉1，2

（1.山東建筑大學機電工程學院，山東濟南250101；2.山東省高校機械工程創(chuàng)新技術重點實驗室，山東濟南250101）

創(chuàng)新能力是衡量卓越工程師培養(yǎng)是否成功的重要指標之一。如何加強機械工程類專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，已成為能否更好地為行業(yè)培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才的關鍵。文章以山東建筑大學機械工程類專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)為例，分析了卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)所存在的問題，提出了卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革措施，闡述了針對有專業(yè)特點的卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)的成效，總結了卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程的質量保障途徑；建立了一整套有針對性的培養(yǎng)方案和實施體系，為其他專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程師提供參考。

卓越工程師；機械工程；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

0 引言

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）的主要目標是:培養(yǎng)一大批適應社會經濟發(fā)展需求、創(chuàng)新能力強的卓越工程師后備人才。由此可見，是否具備較強的創(chuàng)新能力將成為卓越工程師培養(yǎng)成功的關鍵之一［1-4］。

創(chuàng)新能力是優(yōu)秀工程技術人員必須具備的核心素質之一，也是卓越工程師之所以“卓越”的重要標志。本科教育是高等教育的最主要形式，本科生所具備的創(chuàng)新能力水準已成為國家未來創(chuàng)新潛力的重要指標。國內學者在如何提高本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面做了大量工作，多數工程類大學堅持“以學生為本、因材施教”的基本原則，注重學生個性培養(yǎng)，采用多樣化的人才培養(yǎng)模式，使學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到提升和加強［5］。李妍提出通過提升課堂教學質量的方式增強學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神［6］。喬海曙等從創(chuàng)新能力思想淵源及內涵、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的影響因素和方式方法這三個方面對國內高校創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究進行了綜述，并對未來的研究方向進行了展望［7］。宋佩維對工程類大學生創(chuàng)新能力現狀進行了研究，探索了“卓越工程師”創(chuàng)新能力培養(yǎng)與工程教育觀念、培養(yǎng)人才機制和工程型師資隊伍水平等多方面的關系［8］。國外，研究者也對大學生創(chuàng)能力培養(yǎng)路徑、教育理念和培養(yǎng)方式進行了探討，已形成相對完善的研究體系［9-11］。

從以上可以看出，國內外學者已針對提高本科教育中學生創(chuàng)新能力做了一定的研究，但這些研究工作大都針對其各自學校與專業(yè)的特點，并不適用于各個學校的所有專業(yè)。文章針對山東建筑大學機械工程類專業(yè)有其自身特點，研究了針對其專業(yè)特點的卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法及培養(yǎng)目標實現的可能性。建立了一整套有針對性的培養(yǎng)方案和實施體系，為其他專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程師提供參考。

1 卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的問題分析

1.1 機械工程類學生培養(yǎng)存在的問題

從現有的國內外參考文獻可以看出，針對機械工程類專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究主要存在以下方面的問題:（1）沒有準確定位應用型高校機械工程類專業(yè)人才培養(yǎng)特點，對大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究的范圍過于寬泛；（2）教學內容陳舊，缺乏前沿的研究成果。課堂教學與實踐教學嚴重脫節(jié)，與課堂教學環(huán)節(jié)相比實踐教學環(huán)節(jié)相對缺失；（3）缺少提升機械工程類專業(yè)學生創(chuàng)新思維能力方法的研究；（4）教師創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力不強等等［12-14］。學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個完整的體系培養(yǎng)，任何環(huán)節(jié)的缺失都嚴重影響創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標的實現。現有機械工程類專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究雖已在教學、增強創(chuàng)新意識、改善教學條件等不同方面做了努力，但是并沒有針對創(chuàng)新能力實踐方法進行深入的探究，也沒有形成培養(yǎng)卓越工程師創(chuàng)新能力方案的完整方法體系。因此，如何對機械工程類專業(yè)學生進行卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)可借鑒的現成經驗不多。

1.2 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標實現

機械工程類專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標實現主要包含基礎理論創(chuàng)新、思維創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新這三個方面:

（1）基礎理論創(chuàng)新

機械工程是一門歷史悠久的科學，發(fā)展到今天包括眾多二級學科，如機構學、傳動機械學、機械設計學、機械結構強度學、機械動力學、振動沖擊噪聲、機械制圖和機器人等分學科。近些年來，控制理論、計算機科學、人工智能科學、信息科學、微電子技術和新材料學等學科的交叉融合為現代機械學的發(fā)展提供了新的契機和挑戰(zhàn)，大大促進了機械學理論研究的發(fā)展。

（2）思維創(chuàng)新

思維創(chuàng)新是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的起點和關鍵。要創(chuàng)新，首先要有創(chuàng)新的意識，要敢于創(chuàng)新，這就需要努力克服墨守成規(guī)的思維定式，只有突破以往老的條條框框，從實際出發(fā)，與時俱進，才能發(fā)現創(chuàng)新點，才能萌發(fā)創(chuàng)新的思路。

在現在的教學工作中，課程建設不斷改進，各種創(chuàng)新理論不斷應用于實踐當中，尤其是TRIZ等一系列創(chuàng)新理論的應用，引導創(chuàng)新思維、啟發(fā)創(chuàng)新意識、獲取創(chuàng)新方案［15］。

（3）實踐創(chuàng)新

實踐創(chuàng)新能力是機械工程類培養(yǎng)最重要的目的，不僅僅是素質教育的需要，更是社會對我們的要求。在實踐環(huán)節(jié)設計方面進行改革，緊密創(chuàng)新實踐、創(chuàng)業(yè)實踐和社會實踐與校企合作平臺相結合，健全機械工程類專業(yè)的實踐機制，營造完善的實踐平臺。

2 卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革措施

2.1 創(chuàng)新能力培養(yǎng)保障體系的研究

在對應用型高校機械類本科生創(chuàng)新教育培養(yǎng)研究的基礎上，進一步探索提高機械工程類專業(yè)學生創(chuàng)新和應用能力培養(yǎng)的保障體系。目前，針對機械工程類專業(yè)學生特點，構建以“專業(yè)基礎課程體系、TRIZ理論教學體系、創(chuàng)新實驗教學模塊、基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的工程實訓體系和校企合作創(chuàng)新實踐平臺”為支柱，以“雙師型教師、創(chuàng)新社團、教學相長、良性互動”為基礎，以“高素質（創(chuàng)新理論素養(yǎng)）、高能力（創(chuàng)新應用能力）、高水平（學生畢業(yè)論文）”作為評估指標，形成良性循環(huán)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)保障體系。

2.2 教學課程改革

課程作為機械工程類專業(yè)學生獲取知識的主要途徑，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎與關鍵，針對機械工程專業(yè)的特點，文章在課程設置、教學內容和課程考核方面進行改革:（1）在課程設置方面課程要以實際應用為目標驅動，立足企業(yè)需求，將提高創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，全面增強學生的理論水平與實踐能力；（2）在教學內容方面將著重突出案例教學和實踐教學，其中案例教學包括前期所完成的一些項目（立體車庫系列、起重運輸系列和操作機械手等）以及正在做的一些項目，實踐教學主要是以實踐的方式，幫助學生在實踐中融會貫通所學的創(chuàng)新知識，將專業(yè)知識、TRIZ理論與實踐緊密結合；（3）在課程考核方面 將調研報告、科研報告及創(chuàng)新方法相結合，切實提高學生的實踐能力和綜合創(chuàng)新能力。

2.3 社會實踐環(huán)節(jié)的改革

實踐環(huán)節(jié)是機械工程類專業(yè)學生提高創(chuàng)新能力和實踐能力的關鍵環(huán)節(jié)，也是在培養(yǎng)過程中實踐及實際操作能力得到最大體現的環(huán)節(jié)，在原有學生實踐環(huán)節(jié)（創(chuàng)新實踐、創(chuàng)業(yè)實踐和社會實踐）的基礎上，與企業(yè)進一步合作，搭建校企合作平臺，實現在實踐教學環(huán)節(jié)雙導師制的改革。（1）校內導師主要指導學生在創(chuàng)新實驗室、TRIZ多功能廳、工程訓練中心完成創(chuàng)新實踐、創(chuàng)業(yè)實踐和社會實踐，培養(yǎng)學生嘗試運用所學創(chuàng)新知識解決問題完成設計的能力，將為后期的校企合作平臺奠定基礎；（2）校企合作平臺將由企業(yè)和學校聯合創(chuàng)辦，企業(yè)將會提供項目與學生合作，由校外導師指導學生在企業(yè)技術改革、新產品研發(fā)等，充分發(fā)揮校企雙方各自在教育科研、成果轉化等方面的優(yōu)勢，探索在企業(yè)建立機械工程類專業(yè)培養(yǎng)基地，與學院的TRIZ研究所相結合，實現企業(yè)與學校的產學研有機結合。

2.4 國際視野及交流能力的培養(yǎng)實踐

高水平創(chuàng)新人才必須擁有廣闊的視野，只有站立在國際學術前沿，才能了解國際最新知識和科學發(fā)展動態(tài)，才能夠進行創(chuàng)新。首先，提高學生的外文文獻的閱讀能力，引導學生閱讀的外文專業(yè)書籍，并開設機械工程新技術專業(yè)前沿講座；其次，創(chuàng)造條件引導學生積極到國外學校進行學習或參加畢業(yè)設計，目前機電工程學院已經和正在與多所國外著名大學建立學術聯系，為學生提供了良好的學術交流渠道，在此基礎上通過多渠道選派優(yōu)秀學生出國交流，進一步加強與國外大學的交流合作。

2.5 加強教學條件的建設

（1）教師隊伍建設方面 可以采用“深造與引進”相結合的方式，培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新能力和豐富工程實踐經驗的教師，作為專業(yè)實踐教學的指導教師；還可以聯合企業(yè)選派有責任心、豐富工作經驗的專家和工程師等作為學生的校外老師。

（2）教材建設方面以實際應用為導向，以提高應用知識和創(chuàng)新能力為核心，編寫適合機械工程類專業(yè)使用的一系列課程教材，如計劃出版《發(fā)明問題解決理論—TRIZ》理論課程教材和《基于TRIZ的創(chuàng)新成果案例集》實踐教學教材。

（3）創(chuàng)新實驗室建設方面進一步完善CAI實驗室，購置新版本的計算機輔助創(chuàng)新設計軟件Pro／Innovatoin，以滿足學生實踐教學需求。同時，進一步加強現有機械創(chuàng)新實驗室的建設工作。

2.6 科研小組及團隊引導創(chuàng)新意識培養(yǎng)

對于機械工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)，以科研方向和科研項目為依托，由教師和學生組成科研小組。根據學生科研能力的強弱，確定組內各成員分工。通過共同參與科學問題的研究，促進學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過這一過程，可以使低年級學生能夠迅速融入到科研隊伍中來，而高年級學生能夠迅速提高實踐動手能力。還可以培養(yǎng)的團隊協作創(chuàng)新意識，并在與其他小組經驗交流過程中，學習他人先進的科研成果，捕捉靈感的火花，提高創(chuàng)新能力。

3 卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)取得的成效

3.1 建立了具有豐富經驗的師資團隊

機電工程學院擁有高水平的師資隊伍，現有專業(yè)教師74人（包括教授16人和副教授37人），其中具有博士學位教師26人、“泰山學者”海外特聘教授1人、博士生老師5人、國務院特貼專家1人、山東省知名技術專家3人。機電工程學院長期致力于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)工作，在工程機械設計與制造、創(chuàng)新設計、可靠性設計理論與方法等方面進行了深入研究。2004年，張明勤教授團隊開始對TRIZ理論與機械類學生教育相結合進行研究，目前已在本科生中連續(xù)七年開設《創(chuàng)新與專利》公共選修課，在機械工程專業(yè)和機械電子工程專業(yè)開設了《發(fā)明問題解決理論》課程，講授TRIZ理論，積累了創(chuàng)新教學、TRIZ教學的經驗，總結出了提高學生創(chuàng)新能力、應用實踐能力的培養(yǎng)模式，學生實踐和創(chuàng)新能力得到很大提高，近年來學生就業(yè)率一直名列學校前茅。

3.2 夯實了在TRIZ理論研究方面的基礎

2006年5月，成立了山東建筑大學機電學院TRIZ研究所；2009年被中國科協定為全國TRIZ培訓推廣基地；2009年，“基于TRIZ的學術型創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式與課程設置研究”獲得山東省創(chuàng)新計劃項目立項支持；2010年，“機械類專業(yè)TRIZ理論教學體系的構建與實踐”獲得了山東建筑大學優(yōu)秀教學成果一等獎。應用TRIZ理論，已經指導學生在塔機整機及安全裝置、新型立體車庫方案設計和結構創(chuàng)新設計、實現起重機自動化關鍵技術研究等方面，攻克多項技術難題，積累了大量基于TRIZ的產品技術創(chuàng)新案例，近年來機電學院學生已申請國家專利400余項（目前已授權300余項），已為企業(yè)開發(fā)新設備10余臺套，創(chuàng)造了豐厚的經濟效益。

3.3 構建了實踐平臺

“回歸工程，主動實踐”是機電學院在學生創(chuàng)新實踐教育方面形成的鮮明特色，把學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)貫穿到整個實踐教學過程中。目前，已經針對本科生構建了四個層面上的實踐平臺:基礎實踐、綜合設計實踐、研究創(chuàng)新實踐和工程應用實踐，讓學生從學會認知、機械系統(tǒng)設計、創(chuàng)新到真正回歸到工程實際，在掌握扎實基礎知識和基本技能的同時，逐步增強實踐技能接近工程實際，幫助企業(yè)解決實際問題，學生可以把這些創(chuàng)新成果轉化為課中科技活動的獎勵成果、發(fā)明專利，這些成績的取得將增加畢業(yè)生的“含金量”，有效促進了學生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)。

3.4 完善了實驗室建設

（1）TRIZ創(chuàng)新實驗室擁有大型計算機輔助創(chuàng)新軟件（主要有CBT／TRIZ、Pro／Innovation 5.5、InnovatoinTools 3.0）供學生們學習和應用；（2）機械創(chuàng)新實驗室、機構組合創(chuàng)新實驗室、單片機創(chuàng)新等實驗室，是學生們進行模擬實驗的場所；（3）工程訓練中心屬于學校直屬部門，并配有大量的機械加工設備，為學生提供了現場實踐的機會，是教師進行“項目教學”的課堂；（4）TRIZ網站是山東建筑大學機電學院學生創(chuàng)新培養(yǎng)的對外窗口，宣傳國家、省、市加強創(chuàng)新方法工作的意見精神，傳授TRIZ理論知識，展示開展TRIZ活動，公布TRIZ培訓課程，開展網上交流等；（5）200余m2的TRIZ多功能廳，全面展示TRIZ的九大經典理論體系，重點展示39個標準工程參數、40條發(fā)明原理、沖突問題解決矩陣，同時可作為TRIZ課堂，開展TRIZ專題活動和科技創(chuàng)新競賽等場所。

4 卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程的質量保障途徑

建立完善的教學過程質量保障體系是保證學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方案實施的重要基礎。以三全育人思想為指導，全力保障機械工程專業(yè)學生教育的教學質量。改革管理辦法、實施有效措施，為本專業(yè)學生創(chuàng)新能力提升提供可靠保障。

4.1 建立科學嚴格的質量管理體系

質量管理體系是保證質量的基本部分，根據培養(yǎng)機械工程專業(yè)創(chuàng)新能力目標的要求，對學生的教育進行全員、全過程、全方位管理。

建立完善的質量管理體系內容有:（1）教學、實驗和實習的各類規(guī)章制度的制定，如實驗教學管理辦法，實驗課考試管理辦法，實驗室建設立項管理辦法，教學基地建設與管理的若干建議等，從制度上保證了各類環(huán)節(jié)的順利實施；（2）在學位授予制度上，增加了對學生創(chuàng)性能力與管理能力的考核 對于機械工程專業(yè)學生，只有課程學習、畢業(yè)設計、創(chuàng)新能力實踐考核都達到要求者，才能獲得學士學位。

4.2 完善質量監(jiān)督體系

教學質量監(jiān)督系統(tǒng)具有良好的導向、激勵、診斷和監(jiān)督功能，主要從校內和校外兩個角度展開教學質量測評，校內通過校、院兩級組建的教學質量督導小組，從創(chuàng)新能力成果等方面對教學質量進行全面細致的質量評估；校外邀請包括教育部、教育廳等有關專家對學生的創(chuàng)新能力進行有關的檢查與評估；同時，還建立教學質量反饋系統(tǒng)，來支撐和完善教學質量監(jiān)督，負責開展日常教學檢查、專項教學評估，發(fā)揮調試作用、出臺獎懲措施，通過信息反饋，及時研究解決教學工作中還存在的問題，優(yōu)化教學過程控制。

5 結語

針對應用型高校機械工程專業(yè)的特點，結合本校在提高學生創(chuàng)新能力上的經驗與不足，對本專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)進行了探索，彌補現有本專業(yè)創(chuàng)新教育研究和實踐方面的不足。以提高機械工程專業(yè)卓越工程師創(chuàng)新能力為目標，建立了一整套有針對性的培養(yǎng)方案和實施體系，為其他專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程師提供參考。

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（責任編輯：王光銀）

Innovation ability training of outstanding engineers ofmechanical engineering specialty:A case study of Shandong Jianzhu University

Zhang Ruijun1，2，Dong Mingxiao

（1.School of Mechanical and Electronic Engineering，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.Key Laboratory of Mechanical Engineering＆Innovation Technology in Universities of Shandong，Jinan 250101，China）

Innovation ability is an important indicator to measure the success of training outstanding engineer，so how to improve the innovation ability ofmechanical engineering students has become the key to train high-level application-oriented and compound specialized personnel.By taking the training of outstanding engineers ofmechanical engineering specialty of Shandong Jianzhu University，the paper analyzes the existing problems of innovation ability training of outstanding engineers，puts forward the reform measures，expounds the results of outstanding engineers innovation ability training according to the professional characteristics，summarizes the quality assuranceways，and sets up a set of targeted training programs and the implementation system，which provides a reference for other professionals to cultivate excellence innovation engineers.

outstanding engineer；mechanical engineering；innovation ability training

G427

A

1673-7644（2014）06-0596-05

2014-06-06

山東省高等學校教學改革立項項目（2012293）；山東省研究生教育創(chuàng)新計劃項目（SDYY11066）

張瑞軍（1965-），男，教授，碩士，主要從事可靠性穩(wěn)健設計、高校人才培養(yǎng)模式改革等方面的研究.E-mail:zhangruijun＠sdjzu.edu.cn