機械工程專業(yè)“三階三型三自主”人才培養(yǎng)模式改革與實踐

曾良才 蔣國璋 湯 勃 陳新元 侯 宇 李公法

（武漢科技大學機械自動化學院,湖北武漢430081）

機械工程專業(yè)“三階三型三自主”人才培養(yǎng)模式改革與實踐

曾良才 蔣國璋 湯 勃 陳新元 侯 宇 李公法

（武漢科技大學機械自動化學院,湖北武漢430081）

為了適應新形勢下國家對高素質(zhì)、多層次人才培養(yǎng)的要求,武漢科技大學機械工程專業(yè)提出了“三階三型三自主”的人才培養(yǎng)模式,構(gòu)建了與多種培養(yǎng)模式相對應的培養(yǎng)方案和課程體系,建立了多層次、多元化、差異化的實踐教學體系,進行了“一制三化”的研討式課堂教學模式改革,并在教學實踐中取得了明顯的成效。

人才培養(yǎng)模式；改革；三階三型；三自主；機械工程

目前,世界新技術(shù)的層出不窮、社會需求的多樣性、學生個體素質(zhì)的差異性和經(jīng)濟的全球化都要求人才培養(yǎng)先進化、多元化、個性化和國際化［1］。機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)面臨前所未有的新形勢、新任務、新挑戰(zhàn)和新機遇,機械工程專業(yè)學生不但需要掌握機械設(shè)計與制造、工藝與裝備、計算與測試、控制和信息技術(shù)等方面的專門知識,而且更要注重工程觀點、綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對此,只有建立具有先進性、科學性、實踐性的人才培養(yǎng)模式,方能適應新形勢下國家和社會對高素質(zhì)、多層次人才的需求［2］。

武漢科技大學機械自動化學院以湖北省試點學院改革為契機,以機械類人才培養(yǎng)模式改革為核心,以課堂教學模式改革為著力點,以學生為中心,以理論和實踐為兩翼,按“一條主線、五個平臺”建立了“三階三型三自主”的人才培養(yǎng)新模式。其特點是：培養(yǎng)方案上體現(xiàn)了系統(tǒng)性和個性化,課程體系打通了以往的模塊分割而更具柔性化,教學方式采用“一制三化”體現(xiàn)了個性化,實踐教學上實現(xiàn)了差異化,考核評價上注重過程化和多元化。同時,注重學校與企業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng),全面提升課堂教學效果,培養(yǎng)個性化、多樣化、國際化人才。

一、“三階三型三自主”的人才培養(yǎng)模式

（一）總體思路

按照實事求是、循序漸進、因材施教的原則,以“一條主線”為目標,以“五個平臺”為實踐載體,探索創(chuàng)建“三階三型三自主”的人才分類培養(yǎng)模式。“一條主線”即以機械工程類人才培養(yǎng)為主線；“五個平臺”即以機械基礎(chǔ)實驗教學示范中心、冶金裝備及控制教育部重點實驗室、校企協(xié)同基地、創(chuàng)新工場和導師科研為平臺；“三階”就是人才培養(yǎng)的三個循序漸進過程,即基礎(chǔ)知識培養(yǎng)階段（2年）、專業(yè)能力培養(yǎng)階段（1年）和綜合素質(zhì)培養(yǎng)階段（1年）；“三型”指結(jié)合我校機械專業(yè)學生的實際、因材施教地分類培養(yǎng)工程應用型、綜合能力型和科研創(chuàng)新型三種類型人才,且“三型”人才的比重分別占學生人數(shù)的60%、30%和10%；“三自主”是指培養(yǎng)人才過程中學生的自主學習、自主選擇和自主創(chuàng)新。

為適應“三階三型三自主”的人才培養(yǎng)模式,學院推行了彈性學分制,建立了以學生為中心的課程新體系,推行“一制三化”的教學模式,在卓越工程師人才班、新興產(chǎn)業(yè)人才班和精益人才班全面實施雙導師制,采用進校后二次選拔對學生進行個性化培養(yǎng),推行“研討式”課堂,在專業(yè)基礎(chǔ)課中實行“大班授課,小班輔導”教學模式,同時探索國際化培養(yǎng)方式。在教學方式上大力支持教師的探索和嘗試,鼓勵個性化的教學方式；在教學內(nèi)容上鼓勵貼近工程實際、融入學科前沿以及多種學科交叉；在教學形式、場所、課程考核方式等方面形式多樣,最大程度地激發(fā)學生的興趣,實現(xiàn)良好的學習效果。

（二）“三階三型三自主”的分類人才培養(yǎng)模式

在培養(yǎng)模式上,由傳統(tǒng)的統(tǒng)一培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)為分類培養(yǎng)的個性化模式,在學生完成通識教育系列課程、學科基礎(chǔ)系列課程和部分專業(yè)系列課程后,學生的學習能力、實踐能力、綜合能力在三年級初步分流,根據(jù)學生的課程成績、課外科技活動等具體情況進行分類培養(yǎng)。

1.工程應用型人才培養(yǎng)

依托湖北省品牌專業(yè)、國家機械基礎(chǔ)實驗教學示范中心和校企協(xié)同基地,以企業(yè)和行業(yè)需求為導向,根據(jù)現(xiàn)代企業(yè)的用人要求,培養(yǎng)面向企業(yè)和行業(yè)的應用型機械專門人才。在完成相應課程學習、校內(nèi)實驗實踐外,學生還可到校企實踐基地進行見習。在雙向意向選擇的前提下,學生在四年級時,可到企業(yè)進行畢業(yè)實習和畢業(yè)選題,進而由校企兩方導師進行畢業(yè)設(shè)計指導。

2.綜合能力型人才培養(yǎng)

以冶金裝備及控制教育部重點實驗室和創(chuàng)新工場為依托、湖北省高校試點學院改革為契機,對于積極參加機械創(chuàng)新大賽、工程訓練大賽或機械產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計競賽等課外科技活動的學生,結(jié)合其參加項目的具體內(nèi)容,增設(shè)與之相適應的專業(yè)拓展和專業(yè)訓練課程,還可在創(chuàng)新工場中完成其項目的仿真、制造等環(huán)節(jié)。其畢業(yè)設(shè)計（論文）可以技術(shù)項目開發(fā)的形式進行,培養(yǎng)其工程應用能力和綜合運用知識的能力。目前,此類培養(yǎng)模式主要在機械工程國家卓越工程師教育培養(yǎng)計劃班、機械電子工程湖北省戰(zhàn)略性新興（支柱）產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃班、機械工程中澳國際班中進行。

3.科研創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

以創(chuàng)新工場和導師科研為平臺,對于表現(xiàn)突出的學生,由機械自動化學院經(jīng)驗豐富的導師進行個性化指導,按科研創(chuàng)新型人才進行培養(yǎng)。在導師指導下,學生了解科技前沿動態(tài)、加入導師科研團隊、積極從事工程實踐和科學研究,使其在能力和素質(zhì)等方面得到全面發(fā)展,其畢業(yè)論文一般采用研究報告形式。現(xiàn)階段,此類培養(yǎng)模式在拔尖人才班中推進,并實行動態(tài)化管理嚴進嚴出,以培養(yǎng)機械行業(yè)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才。

“三自主”貫穿于“三階三型”的人才培養(yǎng)模式中。新的人才培養(yǎng)模式中,推行彈性學分制,建立以學生為中心的課程新體系,采取“一制三化”的研討式教學模式,均體現(xiàn)了學生學習的自主性和選擇的自主性；在多元化、差異化的實踐體系中,學生可在創(chuàng)新工場等平臺上進行自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。這種新的培養(yǎng)模式遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律,關(guān)注學生不同特點和個性差異,有利于充分發(fā)揮學生特長、開發(fā)潛能、激發(fā)學習熱情和提高學習效率。

二、實行彈性學分制,構(gòu)建與多種培養(yǎng)模式相對應的培養(yǎng)方案

為構(gòu)建和完善具有行業(yè)特色的本科多層次人才培養(yǎng)體系,結(jié)合工程教育專業(yè)認證及學分制改革全面實施彈性學分制,對培養(yǎng)目標、課程體系、教學方式、實踐形式和評價體系進行全面改革。

彈性學分制更加注重學生的實踐能力及與企業(yè)的銜接,允許學生以“學校+企業(yè)實習”、“學校+企業(yè)工作”等形式以4年為基礎(chǔ)學制、在3～5年內(nèi)完成全部學業(yè)。同時,聯(lián)合武漢鋼鐵（集團）公司、東風汽車有限公司等企業(yè)制定與卓越工程師、新興產(chǎn)業(yè)人才、國際拔尖人才和工業(yè)工程精益人才培養(yǎng)模式相對應的培養(yǎng)方案和課程體系。

根據(jù)“通識教育、大類教學、復合創(chuàng)新”的本科人才培養(yǎng)教育理念,改革過去模式化的人才培養(yǎng)方式,進一步梳理與整合課程板塊,減少了必修課,增加了選修課,給予學生更大的選擇自由；細分知識模塊,將課程類型分為通識教育系列課程、學科基礎(chǔ)系列課程、專業(yè)系列課程和素質(zhì)拓展環(huán)節(jié),實踐教學系列環(huán)節(jié)和素質(zhì)拓展模塊穿插其中,構(gòu)成完整而科學的理論與實踐教學體系。其中,通識教育系列課程和學科基礎(chǔ)系列課程主要在一、二年級進行,分為必修課程和選修課程,主要傳授專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和培養(yǎng)分析計算能力。專業(yè)系列課程主要在三年級進行,分為專業(yè)核心課程、專業(yè)方向課程和專業(yè)任選課程,主要培養(yǎng)學生的綜合應用能力和工程實踐能力。素質(zhì)拓展環(huán)節(jié)在三、四年級進行,主要培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

針對不同培養(yǎng)目標實施差異化的實踐教學,將整個實踐環(huán)節(jié)劃分為基本模塊、綜合提高模塊、素質(zhì)拓展模塊。課程計劃內(nèi)的五個基本模塊為：實驗、課程設(shè)計、實習、實訓、畢業(yè)設(shè)計。課程計劃外的五個擴展模塊為：專業(yè)能力系列競賽、科研訓練、企業(yè)見習、技能培訓與認證。新增的素質(zhì)拓展包括創(chuàng)新教育和第二課程,使學生了解本專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的科技發(fā)展動態(tài),培養(yǎng)其自學能力和創(chuàng)新意識。在此過程中,為推進學分制的需要,在人才培養(yǎng)方案中合理確定必修學分和選修學分的比例,擴大選修課程的比重,本專業(yè)實踐學分（學時）不少于總學分（學時）的25%,為學生自主學習和研究創(chuàng)造條件。

三、“一制三化”下的大班授課、小班研討式課堂教學模式改革

“一制三化”的研討式課堂教學模式即實行“導師制”和“小班化、個性化、國際化”的“大班授課、小班討論”研討式課堂教學形式。

導師制即實施“素質(zhì)導師+學業(yè)導師”制度。素質(zhì)導師從學生入學開始即對學生進行生活引導、交往引導、人格引導,具體在學生的思想、心理、道德、情操、舉止禮儀、表達能力等各方面進行指導,引導學生身心健康、學有所成,每個導師指導的學生不超過5人。學業(yè)導師又分為校內(nèi)學業(yè)導師和校外學業(yè)導師,校內(nèi)學業(yè)導師由具有高級職稱、治學嚴謹?shù)膶Ｂ毥處煋?因材施教對學生進行個性化培養(yǎng),對學生提高綜合素質(zhì)與專業(yè)拓展能力提出具有針對性、導向性、建設(shè)性的意見；校外導師從大學三年級開始配備,由學院實習基地相關(guān)企業(yè)單位的中層以上管理人員或具有實踐技能的優(yōu)秀專業(yè)員工擔任,主要指導學生的動手能力、工程實踐能力,指導學生體驗并形成初步的良好職業(yè)道德與管理能力,還可指導學生以企業(yè)實際課題進行課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。

小班化即“大班授課+小班研討”的教學模式。大班課程的缺陷主要是難以適應學生的個別差異以及發(fā)展學生的個性與獨創(chuàng)性,而在大班傳授基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上,輔以小班研討,則大大促進了師生交流和學生參與機會,且不受課堂形式、上課地點等因素的限制,便于采用討論式、啟發(fā)式和探究式等多種師生互動的教學方法,教學氛圍輕松活潑,老師對學生的具體情況掌握良好,有利于學生個性化的發(fā)展和培養(yǎng)。

“大班授課+小班研討”的教學模式將原有大班教學單位根據(jù)學生的興趣劃分為小班進行研討式學習,大、小班教師分工合作明確。大班課程由主講教授講授課程的理論體系和學習方法,傳授知識的重點和難點,注重知識的系統(tǒng)性和層次性。小班研討堅持啟發(fā)式和引導式的教學方式,以教師為主導、學生為主體,階段性地向?qū)W生提出相關(guān)的問題,引導學生積極思考和深入理解,強調(diào)學生的主體地位和學習的自主權(quán),促使學生加深對知識的理解和實際運用。小班研討采用多種模式,可以是對大班基礎(chǔ)知識的“查漏補缺”或縱橫拓延,也可以是調(diào)研報告、專項答辯、設(shè)計制作、研究項目、研究分析報告、科研論文、模型制作、軟件開發(fā)和工程實踐等多種形式。

以教師為中心的大班授課教學模式與開放式的、以學生為中心的小班討論教學模式相互配合,其中大班授課為引導傳輸式學習,強調(diào)知識的導入、體系的構(gòu)建；小班討論為啟發(fā)探究式學習,強調(diào)知識的應用、能力的培養(yǎng)。“大班授課、小班討論”的教學模式是提高課堂教學質(zhì)量的一個有效途徑。

武漢科技大學《機械原理》和《液壓傳動》課程是國家級精品課程,在試點班內(nèi)實行了小班化的教學方式,與之相適應,建立了多層次、靈活多樣的考試方法,積極探索了階段性過程測試和期末考評相結(jié)合的動態(tài)綜合考核模式,結(jié)合多種形式,注重過程考核,對學生能力進行全面檢驗,目前取得了良好的效果［3-4］。

武漢科技大學以中澳合作辦學為契機,引進澳大利亞迪肯大學機械學院16門國際化課程,吸收國外高校經(jīng)典教學內(nèi)容作為小班討論課內(nèi)容,大班理論課采用漢語教學,夯實知識基礎(chǔ)；小班討論課為雙語或英語教學,吸收先進知識和理念。通過訪問和游學、國際會議、合作研究與聯(lián)合培養(yǎng)等途徑為教育國際化搭建了平臺,建立了國際化人才培養(yǎng)機制,實行了課程體系和教材的國際化、教師隊伍的國際化以及學生實習實踐方式的國際化。

四、多層次、差異化的實踐教學體系和多元化分級考試改革

（一）實踐教學改革的思路和原則

為適應“三階三型”人才培養(yǎng)模式,實踐教學體系必須進行相應改革,武漢科技大學建立了多層次、差異化的實踐教學體系和多元化的分級考試制度。

在實踐教學體系的改革過程中,既注重學生能力培養(yǎng)的廣度,也注重其深度和力度。廣度即覆蓋全專業(yè)學生的基礎(chǔ)實驗、實習、實訓、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)；深度即為培養(yǎng)綜合能力型和科研創(chuàng)新型學生創(chuàng)造各種有利條件進行課外科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動；力度即制定鼓勵機制和動態(tài)多樣的考核方式來保證實施的效果。

在實驗環(huán)節(jié)的實施過程中,以“四個結(jié)合”為指導思想：真實實驗與虛擬實驗相結(jié)合,課內(nèi)實驗與開放性實驗相結(jié)合,集中實驗與預約實驗相結(jié)合,校內(nèi)實驗與校外企業(yè)實踐相結(jié)合。對實踐環(huán)節(jié)管理進行整體改革,形成相關(guān)培養(yǎng)制度,使規(guī)劃更系統(tǒng)、管理更靈活、選題更廣泛、考核更動態(tài)、激勵更給力。

總體規(guī)劃上依托國家級機械實驗教學示范中心,整合相關(guān)軟硬件資源,建立了基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)擴展實驗室、開放實驗室和大學生創(chuàng)新基地,進行基礎(chǔ)型、綜合型、設(shè)計型、研究創(chuàng)新型等多層次實驗項目。創(chuàng)建了創(chuàng)新工場,為學生課外學科競賽活動、科學研究活動、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動提供條件。打造多元化實踐教學平臺,構(gòu)建了機械類專業(yè)大學生創(chuàng)新平臺,形成了機械創(chuàng)新設(shè)計室、產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計室、創(chuàng)意制作室、機器人創(chuàng)新室、軟件開發(fā)與虛擬仿真室等系列化特色實踐平臺。這樣多管齊下,建設(shè)具有較強的先進性、示范性和影響力的實踐中心。

實驗室打破條塊分割,實行開放性、預約性管理,充分激發(fā)學生的課外實踐熱情,實現(xiàn)以學生為中心,將能力培養(yǎng)與素質(zhì)培養(yǎng)真正落到實處。在培養(yǎng)方案中設(shè)置創(chuàng)新學分,在培養(yǎng)手段上設(shè)立創(chuàng)新基金。

課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)的選題比以往更加廣泛和靈活。例如,機械原理、機械設(shè)計的課程設(shè)計,打破了以往老師統(tǒng)一給定設(shè)計題目的約束,選題可以是學生參加課外活動的作品,也可以是導師的科研課題,并可在畢業(yè)設(shè)計時進一步做深入研究,實現(xiàn)多課一體化的課程設(shè)計。

考試制度進行改革,建立多元化的、動態(tài)的、開放性的考試及評價體系,力求做到目標細化、內(nèi)容多元、方式多樣、過程監(jiān)控、效果評估［5］。

（二）“三階三型”實踐模塊

建立多層次、多元化、差異性的實踐教學體系與工程應用型、綜合能力型和科研創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式相適應,實踐教學體系也分成三個層次模塊：基本模塊、綜合提高模塊、素質(zhì)拓展模塊。

1.基本模塊

基本模塊包括課程實驗、機械零部件測繪、實習實訓、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計,要求所有學生都必須理解和掌握,以達到工程應用型人才培養(yǎng)的要求。

2.綜合提高模塊

在完成基本實踐內(nèi)容的基礎(chǔ)上,鼓勵學生積極參與系列課外競賽活動。課外競賽活動也具有層次性,既有院校級的競賽活動,主要是機械零部件測繪競賽、創(chuàng)新設(shè)計點子競賽、創(chuàng)業(yè)計劃競賽、創(chuàng)新實驗技能競賽等；也有先經(jīng)過院校初賽進行選拔然后參加行業(yè)、省級與國家級的競賽活動,主要包括機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工程訓練大賽、機械產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計競賽、機構(gòu)學和機器科學大學生國際奧林匹克大賽、挑戰(zhàn)杯課外科技活動競賽、大學生科技創(chuàng)新基金項目。此模塊主要適用于綜合能力型人才培養(yǎng)目標,同時也鼓勵所有學生參與,以爭得創(chuàng)新學分。

3.素質(zhì)拓展模塊

對專業(yè)基礎(chǔ)扎實、積極參加課外科技活動且成績優(yōu)異的學生,由相關(guān)導師進行個性化指導,可參與導師的課題進行科學研究,同時,設(shè)置創(chuàng)業(yè)基金,鼓勵他們進行創(chuàng)業(yè)實踐。

（三）“大班授課、小班討論”教學方式下的多元化分級考試制度

探索“大班授課、小班討論”教學方式下的多元化分級考試模式,促進終結(jié)性考試向過程性考試轉(zhuǎn)化。加強教學過程中的動態(tài)信息反饋,使教與學的過程密切相連、相互促進。通過多元化的考試模式,促進學生自學能力、自主學習習慣的養(yǎng)成［6］。

基于學生水平與能力的差異性,在綜合考試中設(shè)計分級考試制度,一方面適應不同學生的學習需求,另一方面可以激發(fā)學生學習熱情,鼓勵不斷鉆研,促進學生知識能力的不斷提高。

分級考試制度根據(jù)任務難度,由易到難分級別、分階段實施。鼓勵學生在完成課程Project的基礎(chǔ)上,挑戰(zhàn)更高難度的任務,充分挖掘自身潛能。這樣,學生的學習過程就從課程內(nèi)延伸到課程以外,也更進一步激發(fā)了學生更大的學習熱情,形成良性發(fā)展。

五、結(jié)語

“三階三型三自主”的人才培養(yǎng)新模式正在武漢科技大學機械自動化學院全面試行,“一制三化”的研討式課堂教學模式也在機械工程及自動化卓越工程師試點班、機械電子戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)試點班、工業(yè)工程精益人才試點班、中澳合作國際化人才班和拔尖人才班中進行。

“三階三型三自主”的人才培養(yǎng)新模式試行以來,本科教學成效顯著,在全國高校第三輪學科評估中,武漢科技大學機械學科教學方面指標位居全國第12名。學生在“挑戰(zhàn)杯”全國大學生創(chuàng)業(yè)設(shè)計競賽、全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計、機器人競賽、機械產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計競賽、機構(gòu)學和機器科學學生國際奧林匹克大賽等國際國內(nèi)各級別大賽中獲得獎項近200項,學生撰寫并發(fā)表論文30余篇,申請并獲得專利30余項,相對以往均有顯著提高。

對教學質(zhì)量的追求是永無止境的,只有在培養(yǎng)模式、教學方法、教學實踐、考核方式、教學管理等方面不斷探索,才能培養(yǎng)適應新時期、新時代、新形勢下的優(yōu)秀人才。

［1］ 楊建鋒.基于中外合作辦學的機械專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究［J］.中國電力教育,2014（14）：32-33.

［2］ 張莉,陳奎,鄭喜貴,等.機械類應用型人才培養(yǎng)模式與教學體系構(gòu)建研究［J］.中國電力教育,2014（11）：24-25.

［3］ 曾良才,蔣國璋,付連東,等.機械類專業(yè)畢業(yè)實習與畢業(yè)設(shè)計期間教學改革研究［J］.長江大學學報：自然版,2014（19）：106-108.

［4］ 孔建益,侯宇,楊金堂,等.“五橫五縱”矩陣型機械原理教學模式的探索與實踐［J］.武漢科技大學學報：社會科學版,2009,11（1）：101-104.

［5］ 蔣國璋,湯勃,侯宇,等.高校機械類專業(yè)課程考試改革與考核評價體系研究［J］.大學教育,2016（5）：138-140.

［6］ 朱紅,馬莉萍,熊煜.“大班授課、小班研討”教學模式效果研究［J］.中國高教研究,2016（1）：42-47.

［責任編輯 彭國慶］

TH；G642

A

1009-3699（2016）05-0563-05

2016-07-08

湖北省教學研究項目（編號：2014219,2013221）.

曾良才,武漢科技大學機械自動化學院教授,博士,主要從事電液伺服系統(tǒng)及智能控制、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計研究.