彰顯信息化本科機械類專業特色人才培養模式研究

劉有余

【摘 要】針對機械類本科教育和當前機械產業發展現狀，以培養符合社會需要、具有創新精神人才為目標，頂層設計人才培養方案，提出重構課程體系、建設立體化教材思路，創新教育教學方法，提出專業標準內容和專業認證方法。系統構建了信息化應用型本科機械類特色人才培養新模式，對機械類專業工程教育認證標準進行了有益的探索。

【關鍵詞】機械類；信息化；本科；專業標準；專業認證

【Abstract】According to the development actuality of mechanical undergraduate education and industrial machinery， a personnel training program is designed from the top. The innovative talents are trained for the purpose of meeting the need of the society. The program puts into forward the ideas of restructuring its curricula system and three-dimensional teaching materials， innovates teaching methods. The content of professional criteria and the method of professional certifications are proposed in the program. A new mode of talents training of applied， mechanical， information undergraduate is structured systematically. Profitable trials are conducted on certification standards of mechanical engineering specialized education.

【Key words】Machinery； Information； Bachelor； Professional Standard； Professional Certification

機械類專業是“工業之母”，歷史悠久且生機蓬勃，1998年教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄》[1]將其統一命名為“機械設計制造及其自動化”，沿用至今已有16年之久。近年來，國內眾多高校在機械類專業改革方面進行了積極探索，但基本仍立足于1998年的專業模式，鮮有重大改革成效，專業培養現狀難以符合《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》[2]文件精神。自2000年來，國內機械行業經歷了革命性的結構調整和技術升級，主要體現在兩個方面：（1）以數控機床替代傳統機床的制造技術革新；（2）以機器人替代人工作業的生產技術革新。產生這些革新的原因是信息技術在機械領域的高度融合，和國內人口紅利的逐步消失。然而，國內大多高校的機械類本科培養方案中，數控技術及機器人技術沒有得到應有的重視，傳統機械技術仍占據了主導地位，與企業技術現狀脫節，嚴重滯后企業對人才知識結構需求的變化。

遵循教育部高校開展專業建設綜合改革試點，筆者結合近年來教改實踐，以現代企業需求為導向，在人才培養模式、教師隊伍、課程教材、教學方式、教學管理等影響本科專業發展的關鍵環節進行綜合改革，強化內涵建設，構建彰顯信息化特色的機械類應用型本科人才培養模式。

1 培養方案的構建

基于“為學生未來的發展和適應未來社會的發展奠定基礎”的學生發展觀，我校本專業確定“以數控裝備為核心，以工業機器人為龍頭，以CAD/CAM/CIMS為主線，拓寬基礎，注重實踐”為指導思想，堅持以優化應用型高級專門人才培養模式為目標，將機械、電子、計算機、自動控制等學科有機交叉、滲透、融合，凸現出應用型信息化高級人才的培養特色。

培養方案需立足于現有成熟經驗，既要滿足教育部對政治理論課、文化素質選修課、軍事訓練課等的基本要求[3]，又要結合學分收費改革規定的學分、學時，及實踐性環節學分的總體要求；同時，還要適應國家戰略和地方經濟社會發展需求，符合教育部工程教育認證標準，創新人才培養模式。首先，所有課程按培養目標細分為：通識教育課、學科基礎課、專業核心課、專業方向課、實踐教學環節，及綜合素質課，總體達到180學分，各類課程學分占比分別為29.0%、26.0%、6.5%、5.0%、32.0%、1.5%。為加強專業內涵建設，彰顯信息化特色，增強數控技術和機器人技術科目和教學內容，將原“機床數控機床”（40學時）分解擴充為“數控加工工藝與編程”（30學時）和“數控系統與裝備”（30學時）2門課程；將原“工業機器人”（40學時）分解擴充為“工業機器人機械本體設計”（30學時）和“工業機器人控制系統設計”（30學時）2門課程，擴大知識范圍與掌握深度。壓縮學科基礎課時，將原“畫法幾何與機械制圖”同“計算機輔助繪圖”合并為“機械制圖及CAD”，將原“理論力學”同“材料力學”合并為“工程力學”，研究合理的課程配置流程，確?？倢W時不超編。另外，在實踐教學環節，探索全方位利用金工實習、認識實習、生產實習、課程實驗和技能培訓，充分擴展實踐內容。增加“數控加工實訓”和“工業機器人實訓”課程，實施專業工程綜合設計，提高學生實踐能力和崗位能力?？傊囵B方案秉持“厚基礎、寬口徑、信息化、重創新”為人才培養目標，形成以“產學研結合、理論教學與科研實踐案例相結合、課內教學與課外輔導素質拓展相結合”的培養特色。

2 課程體系重構及立體化教材建設

以培養方案為指導，課程體系重構如下：“數控加工工藝與編程”側重數控機床的工程應用，主要講授零件的數控加工工藝分析、數控工藝規程制訂、數控車削編程、數控銑削編程、加工中心編程；“數控系統與裝備”側重數控機床裝備原理，主要講授數控機床的工作原理、計算機數控裝置、位置檢測裝置、數控機床伺服系統、數控機床機械結構等內容?！肮I機器人機械本體設計”主要講授工業機器人運動功能設計、工業機器人傳動系統設計、工業機器人機械結構設計、典型機器人設計實例；“工業機器人控制系統設計”主要講授機工業機器人感知技術、工業機器人控制系統、工業機器人編程技術、工業機器人集成系統。為避免課程知識點交叉才重復，將“機械制造學”課程中“數控加工工藝規程”部分、“機械制造裝備設計”課程中“工業機器人設計”部分刪除?；谛畔⒒卣骱椭R結構優化，對“機械制造學”中當前企業已淘汰的傳統機床壓縮學時，僅講授各種機械加工方法，而將傳統機床的機械傳動及結構作為選修內容。實踐教學環節的“數控加工實訓”課程中包含數控機床對刀方法；“工業機器人實訓”包含機器人示教編程方法。

結合課程體系，制定課程說明、教學大綱，及授課計劃；同時建設立體化教材，包括紙質教材、CAI課件、音像媒體、虛擬仿真系統、網絡平臺、電子教案、多媒體教學軟件、實驗指導書、實訓指導書、習題試題庫及考試系統等。紙質教材公開出版，電子教材上網推廣，形成特色的立體化教學模式。充分利用包括微課在內的新型教學手段，頂層設計整體教學解決方案，加強對教師的應用培訓，做好網絡答疑與互助，將網絡教學平臺建設成為教師、學生、同行和出版社共享共用的交流互助平臺，實現使用、更新和發展的實時交互。

3 教育教學方法創新

機械類課程理論與實踐聯系密切，內容覆蓋面寬廣。課程建設中，根據本科教育特點和學校資源情況，積極探索并靈活應用多種教育方法和教學手段。

講練結合教學：將“教、學、練”融為一體，適于需要較強邏輯思維、在傳統教學中較難進行的課程內容。教師在講清基本概念、基本理論與方法后，布置學生進行實踐訓練。如在講解“機器人編程指令”時，教師介紹了一類編程指令后，給出機器人運動軌跡，由學生應用編程模擬器編制機器人運動程序，通過軟件仿真檢驗所編程序是否正確。這種即學即練的教學方式，可提高學習效率，增強學生學習的興趣。

師生互動教學：教師授課中，善于提出問題，學生可進行討論或爭論，提出解決方案，教師適時引導，使學生從中領會教師思路，掌握分析解決問題的能力。這種方法體現了以學生為主體的教育理念。如在講解“刀具補償”時，教師可讓學生思考使刀位點沿工件輪廓正確運動的方式有哪兩種，并分別展開討論，從而領會“刀具補償”的作用。

案例剖析教學：工業機器人類別繁多，應用領域不甚枚舉，我們通過介紹典型機器人的結構特征及控制方法，使學生能做到舉一反三，重點培養學生解決問題的能力。如介紹“典型機器人設計實例”時，我們僅剖析“關節型機器人”、“并聯機器人”、“直角坐標機器人”三個典型實例，使學生能做到對同類機器人的觸類旁通。

現場實物教學：對概念抽象難懂的內容，可組織學生到現場看、聽、思、悟，在體驗中接受教育、解疑解惑、啟發交流、開闊思路。有利于學生深刻理解理論知識，豐富教學效果，提高解決實際問題的能力。如“數控機床坐標系”、“對刀”、“換刀”等，可把教學地點選到“數控實訓中心”，面對具體的數控機床進行講解和操作，有利于抽象概念具體化，降低學習難度。

項目教學法：在教師的指導下，將獨立完整的項目交由學生自己設計研究。信息的收集、方案的設計、項目的實施及最終評價，都由學生自己實施。學生通過項目的實施，了解并把握整個過程及每一環節的具體要求。先練后講，先學后教，有利于加強對學生自學能力、創新能力的培養。

雙語教學：根據課程內容采用中英文雙語教學，打破過去沿用的單門課程雙語教學慣例。如“數控加工編程”和“機器人編程”，內容相對簡單易懂，可結合相關英文操作系統進行教學。既不會造成學生理解上的困難，也有利于培養學生閱讀最新英文資料的能力。

企業應用技術講座：現代數控技術和機器人技術發展迅猛，課程教學內容與生產技術應用水平之間存在著滯后性。課程組每年定期從“奇瑞汽車有限責任公司”、“安徽埃夫特智能裝備有限公司”等技術先進企業邀請專家來校舉行“企業數控技術應用講座”，以適應技術的快速發展。

4 專業標準及專業認證

教育部在2014年工作要點中[4]，要求研究制訂本科專業類教學質量國家標準，推動省、行業部門（協會）和高校聯合制訂專業人才評價標準，促進高校根據經濟社會發展需要和學校實際制訂各專業人才培養標準。我們認為專業標準是培養高素質的具有國際競爭力人才的保障體系，能使培養的機械工程師獲得國際認可的。專業標準制訂中，我們充分發揮行業協會、專業學會等中介機構的作用，設立專門的專業認證委員會，吸收領域專家和高校管理人員、宏觀管理專家、企業技術人員等參加，基本原則是：全面貫徹黨的教育方針，堅持育人為本，德育為先；以學生為主體，以教師為主導，注重學生個性發展；知識、能力、素質協調發展，促進課程體系整體優化；加強實踐教學，注重學生創新精神和實踐能力培養；遵循專業發展規律，發揮專業特色和優勢。制訂的專業標準內涵包括：

（1）掌握一般性和專門的機械工程技術知識，立足現有技術，了解新興技術；

（2）應用適當的理論和實踐方法，解決機械工程實際問題的初步能力；

（3）具有參與項目及工程管理的能力；

（4）具有有效溝通與交流的能力；

（5）具有職業道德、職業素養與社會責任。

按照《工程教育專業認證標準（試行）》[5]的規定，引入先進的工程教育模式及專業認證理念，適應地方產業布局與結構調整需要，我們逐步建立完整的教學質量管理體系和專業認證標準體系。機械類專業認證內容主要包括：適用范圍、培養目標與要求、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發展、管理制度、質量評價。全方位規范教育教學過程。

5 結語

機械類專業歷史悠久且生機蓬勃，機械類行業面臨重大技術升級及結構調整。針對本科教育改革要求和當前機械產業結構調整現狀，以培養信息化應用型本科機械類特色人才為目標，本文構建人才培養方案，重構課程體系并建設立體化教材，創新教育教學方法，制定專業標準，進行專業認證。達到主動適應國家戰略和地方經濟社會發展需求，主動符合教育部工程教育認證標準，主動配合學分制人才培養模式改革，加強專業內涵建設，創新人才培養模式，提升本科教育教學質量。相關研究成果及實踐經驗可為工科其他專業的教學改革提供有益借鑒。

【參考文獻】

[1]教育部.普通高等學校本科專業目錄（1998年頒布）[EB/OL]. [1998-07-06]. http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3882/201010/xxgk_109699.html.

[2]顧明遠，石中英.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）解讀[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

[3]教育部.教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見 [EB/OL]. [2012-03-16].http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6920/201301/xxgk_ 146673.html.

[4]教育部. 教育部關于印發《教育部2014年工作要點》的通知 [EB/OL]. [2014-05-14]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7049/201402/xxgk_ 163889.html.

[5]教育部.工程教育專業認證標準（試行）[EB/OL]. [2011-10-08]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3861/201110/125419.html.

[責任編輯：湯靜]