機械類專業工程實踐研究*

許崇海 衣明東 邱書波

（齊魯工業大學機械與汽車工程學院，山東濟南250353）

機械類專業工程實踐研究*

許崇海 衣明東 邱書波

（齊魯工業大學機械與汽車工程學院，山東濟南250353）

在概述高等工程實踐教育的基礎上，分析了機械類專業工程實踐研究的發展歷程，從工程實踐教學體系、課程教學改革、實踐基地、師資隊伍、運行機制等幾個方面分析了機械類專業工程實踐研究進展，探討了今后的發展方向。

機械類專業；工程實踐；教學改革

引言

目前，我國的高等教育已經從精英教育逐步發展到大眾化教育。但是，由于培養模式和人才結構缺乏層次性，在教學內容上過于重視理論知識的傳授，而缺乏工程實踐能力的培養，結果造成學校的培養目標與社會需求脫節。因此，培養具有高素質、富于創造性的工程技術人才和管理人才，既離不開寬厚的理論基礎，更離不開扎實的工程實踐基礎。長期的教學實踐表明，工程實踐是提高工科學生綜合素質的最好課堂。

清華大學傅水根教授[1]在系統回顧我國高等工程實踐教育歷史的基礎上，將高等工程實踐教育的主要內涵歸納為普通勞動實踐、教學實驗實踐、研究項目實踐、工程訓練實踐、工業訓練實踐、社會調研實踐等六個方面。進而指出高等工程實踐教育存在的主要問題，主要包括：過于重視學術與論文，而輕視工程技術本身的創新與發展；部分理工科教師本身缺乏工程實踐能力；工程類學生參與工業實踐的社會環境比較差；工程類學生校內實踐教學時間過短。他認為，高等工程實踐教育應在提高青年教師的工程實踐能力、延長校內工程實踐教學的時間、參與工廠企業的工業實踐、將工程訓練中心建成校級實踐教育綜合平臺等幾個方面加強。

袁劍波等[2]認為，工程實踐能力是應用型人才區別于研究型人才的顯著特點，工程實踐能力是檢驗素質教育成效的關鍵性指標。結合長沙交通學院人才培養目標及專業實際，設計了應用型人才工程實踐能力培養體系，簡介了學院培養學生工程實踐能力的措施和效果。袁慧等[3]在分析工科學生實踐能力培養現狀的基礎上，探討了工科學生工程實踐能力的內在要求，并從轉變觀念、完善工程教育體系和師資隊伍建設等方面提出了加強工科學生工程實踐能力的若干措施。

李培根院士曾經在《高等工程教育研究》上撰文指出[4]，僅僅從技術角度討論工程實踐教育是不夠的。深層次的工程教育改革，必須從人文情懷的角度去審視工程實踐教育。工程實踐教育要體現教師的人文情懷，要培養學生的人文情懷。左鐵鏞、林忠欽兩位院士也強調，高等學校要加強工業文明意識，培養創新人才要加強實驗與工程實踐，通識教育要與實驗、工程實踐相結合[5]。

一、機械類專業工程實踐的發展歷程分析

圖1　“工程實踐”的研究發展歷程

為了把握工程實踐教育的發展歷程，從文獻研究的角度進行了分析。以中國知網數據庫為依據，設置了不同的關鍵詞進行檢索。圖1為以“工程實踐”為關鍵詞的檢索結果。可見，最早研究工程實踐的論文發表與1980年，直到2005年左右一直保持緩慢增加的趨勢，2005年論文發表數量為285篇。此后到2012年，發表論文1008篇，數量增速加快。2013年，急劇增加到3800余篇，處于高速增長的狀態。到2015年，接近5000篇。圖2是以“工程實踐+機械”為關鍵詞的檢索結果。對比發現，機械類工程實踐的發展歷程較晚，1984年才有首篇論文發表。此后的發展趨勢與“工程實踐”相似，都經歷了緩慢發展、適當增加到急劇增加的階段，而且相應的分界點也基本一致。2013年猛增到400余篇。但在2012年出現了特殊點，從2011年的60余篇突降到5篇。由此可見，2012年以后，國內工程實踐教育包括機械類專業的工程實踐教育均呈現出迅速增長的現象，這與應用型大學轉型與應用型人才培養的要求是一致的，也充分說明了工程實踐是應用型人才區別于研究型人才的顯著特點。

圖2　“工程實踐+機械”的研究發展歷程

二、機械類專業工程實踐研究進展

文獻研究發現，機械類專業工程實踐研究主要集中在工程實踐教學體系、課程教學改革、實踐基地、師資隊伍、運行機制等幾個方面。

（一）工程實踐教學體系

2000年，安連鎖等[6]提出了以“四模塊”為基本構架的高等工程教育實驗和工程實踐教學新體系，明確了其基本內涵；同時，圍繞新體系的構建，以基地建設為支撐，以建立配套的管理運行機制為保障，將仿真教學和產學合作的校外工程實踐教學模式引入教學過程，有力地推動了新教學體系的運行和教學內容、手段與方法的改革。隨后，傅水根等[7]提出要創建有中國特色的工程實踐教學體系。建議高校已經擁有的實驗室、校辦實習工廠、正在建設和整合中的工程訓練中心、學校與企業進行的各種溝通，以及將來立法后企業對教育必須承擔的責任和義務，將構成我國工程實踐教學的完整體系。利用國家、學校、企業、教師和學生構成的五位一體的完整體系，就可以實現良好的工程實踐教學，保證工程實踐教學質量。

北京航空航天大學從1998年以來對工程實踐教學體系和教學內容進行了有益的探索[8]，提出了機、電、控、管多學科綜合、以制造技術為中心建設工程實踐教學平臺的思想和“認識-訓練-創新”的遞進式工程實踐教學體系，建成了在機電控綜合制造技術基本訓練和綜合創新能力培養等方面具有獨具特色的國內領先的工程實踐教學基地。西南交通大學依托國家級和省部級重點實驗室，建立了面向本科生開放的科研和工程實踐體系，為大學生提供了一個培養一專多能的平臺，使科研與教學得到有機結合，完善了本科人才實踐與創新教育模式[9]。為了從根本上解決工程實踐面臨的問題，上海交通大學從2000年以來和美國密西根大學通力合作，在國際大平臺上吸取經驗，加大改革力度，培養現代社會所需的工程技術人才[10]。在合作中學校深刻地認識到：工程實踐應該成為一個較為完整的體系，很好地統一在工程教育的整體改革和建設中，將實踐教學作為重要環節納入教學課程體系，注重工程綜合能力的培養和訓練，加強大學與企業的聯系。

張炳生等[11]從大工程觀的視角，提出了通過科學設計課程體系，合理安排實驗、實習、設計、技能競賽等工程實踐環節構建工程實踐教學體系的思路，并從工程理論教學與工程實踐教學結合、校內與校外結合、第一課堂與第二課堂結合、加強實驗教學與科學安排設計環節結合等方面探討了構建工程實踐教學體系的基本方法。董華青等[12]在“學科基礎-工程技術基礎-創新實踐”的主線引導下，以“生成實踐智慧”為目的，聯結工程實踐教學各環節，將工程設計、實踐理念貫穿4年本科教學，形成一個“多層次、多立面”的教學圖譜，即融通式工程實踐教學體系。

杜鑫等提出，地方高校應結合辦學定位，利用區域經濟的發展優勢，構建學生實踐能力的培養體系，以滿足企業對人才的需求。以工程實踐為中心，提出構建實踐能力的三個層次以及構建地方高校機械專業工程實踐教學體系內容和建設的關鍵問題[13]。李秀紅等[14]提出在教學實踐中引入TRIZ創新理論，進行創新思維訓練；通過增設創新性、綜合性的實驗內容和加強課外科技活動，加強實踐能力和綜合設計能力的訓練；加強校企合作，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力；以“自行設計、自由探索、自己動手、自主創新”為指導方針，構建“基本技能訓練→實踐能力訓練→綜合能力訓練”的理論與實踐緊密結合、循序漸進的綜合實踐教學體系。

近年來，廣西大學對機械工程虛擬仿真實驗教學體系進行了研究，建立了必修與選修實驗相結合、課內和課外相結合的開放性虛擬仿真實驗教學內容，建設了產學研相結合的學生課外實踐和科技創新平臺，構建了具有地方性綜合大學鮮明特色的層次化、模塊化、虛實結合的開放式實驗教學體系[15]。該體系以實驗獨立設課為主線，涵蓋機械工程本科教育全過程。

（二）課程教學改革

1.教學內容改革

張士強等[16]以“精密機械制造工程”為例，在授課過程中采用整合教學內容、注重實踐案例在教學中的應用、利用校企合作和各類競賽夯實學生專業知識、教學內容與學生未來職業內容相融合等教學方法，把培養學生工程實踐能力貫穿于課程教學的各個環節，以此提高學生的工程實踐能力，使其適應未來職業的發展。黃燕鈞針對目前機械制圖課程存在的問題，提出基于理論教學和工程實踐相結合的教學思路[17]。通過機械制圖視圖投影平臺裝置和機械制圖課程實踐平臺的應用，加強學生對制圖基本能力的理解和掌握，注重學生應用能力和實踐能力的培養。

常州工學院的教師分析了現階段課堂教學現狀及特點，再與工程案例教學進行比較，剖析了課堂教學所面臨的問題，提出了相應的改進措施[18]。結合實際課程內容的模塊劃分及對應技能的培養，進行了相應的課堂規劃，形成了課堂案例教學模式，為課堂案例教學的實踐提供了依據。李劍對《機械設計》課程設計的課堂教學改革進行了探討[19]，以工程職業化貫穿于整個設計流程中，強調學生的創新設計能力和工程實踐特性，注重設計的規范性和嚴謹性，以工程的制造加工、應用為設計目的，讓學生在課程設計的實踐中不僅能夠把專業知識綜合應用，而且能體會到企業工作情景，積累一定的行業設計經驗，激發學生的設計熱情和思考創新的興趣。

2.教學模式與方法改革

華潔等[20]將“翻轉式教學”應用到“過程流體機械”課程的教學模式創新上，綜合利用課內外其他教學環節，在課余時間通過網絡課程和學生充分交流。離心機、超聲浸提系統、離心風機等多個教學案例充分說明該方法的使用能夠使課程內涵更深入，外延更廣泛，取得了較好的教學效果。李富平等[21]從實踐的角度出發，結合“卓越工程師培養計劃”、金工的實訓課程以及繪制“減速箱”的要求，論述了在工程圖學實踐教學過程中以任務為驅動，以學生為主體的教學方法，該方法將圖學知識與圖學實踐相結合，有助于培養學生的工程意識和創新能力。

北京工業大學的研究人員借助著名心理學家班杜拉的自我效能理論，對以項目為基礎的教學方法的實際效果進行量化研究[22]。研究發現通過課堂中的實踐項目環節，學生的工程實踐自我效能有了明顯提升，說明了以項目為基礎的教學方法在提高工科學生的工程實踐能力上有積極的影響，并且對女生的影響大于男生。薛素鐸等[23]針對單一的卷面考試對工科專業課在培養學生工程實踐和創新能力方面的局限性，提出了工科專業課考試應積極應對學生工程實踐和創新能力的培養要求，應體現出對培養學生工程實踐和創新意識及能力的重視，并闡述了“大跨空間結構”課程考試改革的實踐探索與成效。

3.實踐教學改革

華南理工大學針對機械類學生工程訓練存在的不足，提出“4+2”舉措，即4周基礎項目訓練加上2周綜合創新訓練[24]。在2周的綜合創新訓練中，學生在教師指導下獨立完成一個命題作品，并對命題作品的選取原則進行了重點論述。以競賽形式組織訓練過程，比賽成績作為“機械制造工程訓練”課程成績評定內容之一。提高了學生的工程意識，強化了學生對機械產品設計及制造過程的了解。吳家福等[25]對地方應用型高校機械類工程實踐訓練保障機制進行了研究，提出地方應用型本科院校應針對本校辦學傳統、辦學條件、內外部特點、地方經濟社會發展需要分析自身特點，加強工程訓練意識，制定有效運行機制，培養具有創新能力的工程師，推動地方經濟社會創新發展。

劉愛華研究了“開放訓練式”實踐教學的組織方法、實踐設計、實施方法以及“開放訓練式”實踐教學考核方式和評分標準，最后以曲柄導桿滑塊機構動態測試及設計綜合實驗為例，給出了“開放訓練式”實踐教學方法的基本模式[26]。重慶科技學院[27]針對機械類專業人才培養中實施項目實踐教學存在的諸多問題，從基于項目實踐的畢業設計，學生科技創新競賽在教學中的應用、教師科研項目在專業課程教學中的應用等方面對項目實踐教學方法和途徑進行了卓有成效的探索，并提出了實施中需加強的工作。

（三）實踐基地

校外實習實踐基地是大學生進行實踐訓練的主要載體，是培養應用型、創新型人才的重要途徑。代顯華等[28]采用了企業合作化入駐校園的方式，通過梳理區分校內校外實踐項目、建立校企共管的管理機制和開放式的生產教學管理模式、共建穩定的專兼職“雙師型”教師隊伍、實施“產學研用”人才培養機制、校企共研項目等實踐，實現了學生實踐教育的系統性、學校教育與行業培養有機結合和人才培養與企業的用人機制的深度融通，構建了校企共建“工程實踐教育中心”的一種雙贏的模式。易新河等[29]針對當前校企合作長效機制的缺乏，對國家級工程實踐教育中心建設的重要性和原則進行了分析，并介紹了桂林電子科技大學軟件技術工程實踐教育中心的建設思路，還對國家級工程實踐教育中心建設中存在的問題做了進一步分析。黃民等基于大工程理念，開展北京市機械工程實驗教學示范中心的建設與教學改革[30]，通過加強實踐教學內容的工程性、實用性和綜合性，積極引導并大力開展學生課外科技創新活動，進行畢業設計模式改革與創新，加強校外人才培養基地建設，顯著提升了大學生的實踐動手能力、工程應用能力和創新能力。

蘇中等[31]以培養創新實踐卓越人才為目標，建設面向學生開放實驗和學科競賽活動的創新實驗室、培養學生真實工程創新實踐能力的大學生訓練中心，以及校外人才培養基地，形成了真實工程實踐環境，有效培養了學生的創新能力、工程實踐能力、團隊協作精神與競爭能力。西南交通大學在全國率先提出了建設個性化實驗室的構想，自2005年開始實施以來現已取得初步成效[32]。該校在“滿足多元化教育，適應個性化發展”的理念的指導下，在建立個性化實驗室、切實提高學生的工程實踐和科研能力、培養學生的團隊精神等方面的做法和效果。

（四）師資隊伍

楊凱等[33]針對工科院校教師缺乏工程實踐背景或經歷的問題，總結了學校把握工科教學的工程實踐性，依托獨特的校企戰略聯盟，構建教師“工程化”培養體系，探索“工程化”教學模式，培養未來創新型工程師的實踐經驗。大連理工大學的研究[34]認為，高等院校教師尤其是青年教師的工程實踐能力是影響工程應用型人才培養質量的關鍵因素。他們分析了高等院校工科專業青年教師工程實踐能力缺乏的原因，并以大連理工大學機械工程專業的經驗為例，提出了包括新教師崗前工程實踐培訓，產學研相結合優化教師知識結構，老教師傳幫帶，企業兼職導師以及改革教師考核和職稱評審機制等一系列加強青年教師工程實踐能力培養的有效途徑與措施。

（五）運行機制

顧征等[35]介紹了MIT化工實踐學院的理念、運行模式及其影響，詳述其所創立的以高水平工程實踐教育為特征的產學合作模式，梳理其發展過程中存在的理念和利益沖突及其協調解決方式。期望為工程教育如何借助產學合作更好整合專業實踐提供一個范例，既糾正“工程教育去工程化”的偏向，也防止“產學合作去教育化”的趨勢。吳婧姍等[36]從回歸工程實踐的視角探討了歐林工學院的改革模式，認為其大力推廣基于項目的體驗式學習模式，以跨學科、重設計為特色，重建課程體系和培養過程，可為我國工程教育改革提供有益的示范。湖南理工學院從培養方案及課程體系、實踐教學體系、“雙師型”教學團隊、產教融合共贏途徑等四個方面，對工程應用型本科產教融合機制進行了研究與實踐，效果良好[37]。

四、結束語

綜上，隨著應用型大學轉型和應用型人才培養需求的不斷增加，高等工程實踐教育方面的改革不斷深化，機械類專業作為首批參加工程教育專業認證的專業之一，相關的工程實踐研究也在不斷拓展，并取得了顯著成效。今后的研究與改革應該側重在產教融合機制研究、工程實踐教育中心與實驗教學示范中心建設等方面，要特別加強虛擬仿真實驗教學體系建設，同時還要關注CDIO、OBE等教育模式的融合與拓展，持續加強大學生工程教育與工程實踐，顯著提升大學生解決工程實際問題和復雜問題的能力。

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Based on the review of high education of engineering practice，the development history of the engineering practice of mechanical majors was investigated.The research status of engineering practice teaching system，curriculum teaching reform，practice base，teachers and operational mechanism，etc.were analyzed.The future developing trends of the engineering practice of mechanical majors were discussed.

mechanical major;engineering practice;teaching reform

G642

A

2096-000X（2016）24-0084-04

山東省高等學校教學改革重點項目（2012047）；山東省教育科學“十二五”規劃課題（2011GZ079）；普通本科高校應用型人才培養專業發展支持計劃；山東省卓越工程師教育培養計劃項目。

許崇海（1971-），男，山東日照人，博士，教授，研究方向：機械工程、高等教育管理。