創新創業環境下面向卓越工程師的裝備設計類專業課程教學改革研究

李浩　文笑雨　王良文

摘要：在當前“大眾創業、萬眾創新”的熱潮下，培養大學生的創新創業能力成為高等教育的一個重要目標。裝備設計類專業課程是支持實現創新創業型卓越工程師的重要基礎，如何改革傳統教學方式成為當下的熱點和難點。從裝備設計類課程當前存在的問題出發，研究建立裝備設計類卓越工程師人才的新體系與機制，從建立面向卓越工程師的裝備設計類專業課程體系、完善并加強教學與創新創業資源體系、加快面向卓越工程師培養的教學方法改革等方面提出具體的機制實現方法，以期對實現新形勢下培養創新創業型卓越工程師的教學機制和方法的變革起到促進作用。

關鍵詞：創新創業；卓越工程師；裝備設計；教學改革

制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，沒有強大的制造業，就沒有國家和民族的興旺強盛。而制造業生產能力主要取決于制造設備的先進水平，機械制造裝備設計、工業機器人技術與應用、機械設計方法學、自動機械設計、機械優化設計等是機械設計制造及自動化專業的主要裝備設計類課程。通過該課程體系的學習，要求該專業學生要對機械制造裝備的構成和應滿足的專業能力要求有一個較全面的認識，掌握主要機械制造裝備的現代設計原理和方法，并具備一定的現代制造機械裝備總體設計和結構設計的能力。

深化高等學校創新創業教育改革，是國家實施創新驅動發展戰略、促進經濟提質增效升級的迫切需要，也是推進高等教育綜合改革、促進高校畢業生更高質量創新創業就業的重要舉措。裝備創新設計能力的培養是實施《中國制造2025》和“高等學校創新創業教育改革”的基礎與核心能力。裝備設計類專業課一般開設于大學三、四年級，雖然裝備設計類課程經過了多年教學改革，形成了完備的體系和基礎，但是還存在以下問題：第一，主講教師本身的工程設計與生產實踐能力薄弱，教學方式方法單一，針對性、實效性不強；第二，裝備設計類課程體系設置特色不明顯，實踐環節不夠，實驗缺乏特色，偏向于理論教學；第三，創新創業教育理念滯后，與專業教育結合不緊，與實踐脫節；第四，實踐平臺短缺，指導幫扶不到位，創新創業教育體系亟待健全。

教育部在《關于實施“卓越工程師教育培養計劃”的若干意見》中提出，要“遵循工程的集成與創新特征，以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心，重構課程體系和教學內容”。為了進一步提高高校機械設計類畢業生的創新能力，推動大眾創業、萬眾創新，筆者提出了開展創新創業環境下，面向卓越工程師的裝備設計類專業課程教學體系的研究與實踐。筆者將從建設裝備設計類卓越工程師人才培養的新體系與機制、建立面向卓越工程師的裝備設計類專業課程體系、完善教學資源建設、加快教學方式方法改革、強化實踐教學環節、改進傳統的課程考核方法和強化青年教師的國際視野與工程素養等方面進行研究與改革，以實現新形勢和新情況下具備裝備設計能力的卓越工程師培養教學機制和方式的變革。

一、研究建立校企聯合培養裝備設計類卓越工程師人才的新體系與機制

（一）建立面向創新創業的卓越工程師課程內容體系與原則

傳統的機械專業的學生培養目標為復合型通識人才。然而，面向創新創業的卓越工程師人才培養，不僅要求畢業生具備較強的工程素養，還要具備較強的創新創業意識。因此，傳統的課程體系必須重新規劃配置，以適應新形勢下的人才培養要求。裝備設計類專業課程較多，不可能全部讓學生必修或者選修，這些課程的操作需要優化布局。因此，課程體系建設要注重將課程理論與實際操作相結合、注重學科專業的交叉性和綜合性、注重課程知識與現實社會的緊密聯系。課程內容要更加強調創新設計方法的重要性，要以探究性實驗為重點并逐步增加其重要性，逐步減少驗證性實驗，從而培養學生的探究能力；同時，要結合工程實際案例，逐步增加對工程師基本素養的培育方面的內容。

（二）形成以高校為主、行業企業為重要補充的師資培養體系

機械裝備設計是一門實踐性較強的學科，注重從國內大型機械企業聘請高級工程師或技術專家作為學科兼職教師，在培養過程中結合工程實踐進行工程實訓或輔助教學。在生產實習、課程設計、畢業設計、大學生創新項目、科研項目等方面，加大企業高級工程師作為兼職導師的比重。高校教師應更多地從基礎設計理論、創新設計方法和過程培養方面對學生給予指導，企業指導教師則應該在技術實現與產業化方面給予學生更多有價值的指導。

（三）建立健全裝備設計類專業課程教學過程質量監控機制

創新卓越工程師質量監控管理組織，高校卓越工程師培養質量保障的組織結構應該包括學校相關職能部門、學校教學督導組、學院、“卓越計劃”合作企業和學院教學督導組等。在完善質量監控組織體系的基礎上，研究建立機械裝備類卓越工程師培養過程監控機制，建立理論與實踐相結合的教師教育效果和學生學習效果的評價方法，質量考核的核心在于能否最大限度地激發學生的工程實踐熱情和創新創業熱情，推廣到裝備設計專業應用型人才的培養方面，則是確保學生的工程實踐和創新創業的有效性。

（四）構建學生創新創業的激勵機制

學校設立專項資金，大力支持學生參與國家、省、市和學校等舉辦的各級各類的大學生創新創業競賽，對于獲得突出成績的學生給予抵消學分和發放資金的獎勵；同時，設立專項資金來幫助學生及時申報創新設計專利、軟件著作權等，保護創新創業成果。在課程設置上可設立“創業學分”，通過對創業規模和效果的評價，可抵消部分學生畢業答辯的硬性指標等。加大對發表高水平論文和專利、開發軟件系統的學生資金獎勵力度，在學校網站上設立創新成果示范區進行積極宣傳，選派優秀創新人才出國交流等眾多激勵措施，激發學生創新創業的熱情和積極性。

（五）構建創新教育的良性互動與傳承機制

首先，建立教育教學經驗的互動與傳承機制，充分發揮“傳幫帶”的作用，由經驗豐富的老教師帶領年輕教師從事機械設計基礎理論與實踐的課程活動。其次，加強創新創業學風的傳承機制的建設，在校園內營造大眾創業、萬眾創新的氛圍。通過多媒體展示具體創新實踐案例、定期展示創新創業成果、組織各種類型的創新創業競賽等方式宣傳有效創新創業事跡。再次，實現教育資源的協同。搭建有效的創新創業資源平臺，整合現有的儀器設備資源，如數字化協同設計平臺、物聯網平臺、創新設計實踐平臺和企業實踐平臺等，為人才培養奠定良好的基礎。

二、面向卓越工程師的裝備設計類專業課程教學改革實現方法

（一）建立面向卓越工程師的裝備設計類專業課程體系

依據“卓越工程師教育培養計劃”的要求，對設計類課程體系進行整合與重建，建設專業特色鮮明的應用型人才培養核心課程體系。在創新創業環境下，在建立面向卓越工程師的裝備設計類專業課程體系上，統籌規劃，建立全面有效的課程體系，從課堂教學體系、設計實訓環節、創新實踐環節三個方面進行科學規劃。課堂教學體系：主要傳授學生基本裝備設計方法和創新方法，如機械制造裝備設計、機械優化設計等；創新設計方法類課程，如機械創新設計方法學等；針對學校傳統特色的設計選修類課程，如工業機器人技術與應用、自動機械設計、CAD/CAM技術等。在設計訓練環節，主要規劃課程設計、畢業設計、生產實習等，訓練主題以裝備設計為主，主要訓練學生的基礎設計能力，提高其工程素養：創新實踐環節則主要包括課程作業創新設計，大學生創新類競賽等。

（二）完善教學與創新創業資源體系

首先，以計算機網絡為平臺，配合主干課程的建設，進行教學信息網絡化建設。加快信息化建設，推出一批面向創新設計的資源共享的微課程、視頻公開課等在線開放課程。采用論壇、教學園地、教學經驗交流等形式開展網絡教學，形成專業化、網絡化的輔助教學系統。其次，利用現有的設計類專業研究室，如創新設計平臺、虛擬仿真實驗室、制造物聯實驗平臺、柔性制造裝備試驗平臺等，加強學生對機械裝備結構原理資源和技術的認識。再次，積極吸引社會資源和國外優質教育資源投入創新創業人才培養，充分利用與企業合作的生產實習基地、協同創新中心等資源，加強學生在生產一線的學習實踐。最后，優化辦學經費支出結構，多渠道統籌安排資金，支持創新創業教育教學，資助學生創新創業項目。

（三）強化面向創新創業的實踐教學環節

加強實踐教學環節，合理規劃基本實驗、設計性和綜合性實驗，通過開放實驗室及舉辦各種創新大賽等途徑，加大實踐性教學的力度，實現課內課外、校內校外立體式的實踐教學體系。在課程設計及畢業設計選題的過程中，加大面向實際工程課題的比重。通過整合校內實驗室和實驗設備資源，大力推進裝備設計類開放性實驗室的建設，為課外動手實踐提供設備資源和平臺資源。通過加強與企業合作，建立協同創新中心、校外工程實踐基地，讓學生可以在一定時間內參與企業生產。鼓勵學生積極參與各種創新大賽并給予他們切實的指導，對有潛力的項目進行重點培育，激發大學生的創新熱情和創新潛能。進一步完善本科教學導師制，鼓勵學生積極參與教師科研項目，加強與企業合作和教學基地的建設，培養學生的創新意識、創造精神和創業能力。

（四）改進傳統的課程考核方法

在裝備設計類專業課考核中，改革考試考核內容和方式，弱化閉卷考試，注重考核學生的思維方式、創新靈感和解決實際工程問題的能力。加大學生在課堂上發現問題或解決問題的成績獎勵力度，這樣不僅可以激發學生勇于思考和發現問題能力的同時，也可以活躍課堂氛圍，降低各種考試帶給學生的壓力。課程考核注重平時設計內容和作業，考查學生運用知識分析、解決實際問題的能力，探索非標準答案考試，破除“高分低能”的弊病。

（五）強化青年教師的國際視野與工程素養

建立多層次優秀人才隊伍，形成“老-中-青”教師合理的層次梯隊；同時，大力引進制造企業高級工程師，形成高校與企業同時參與教育教學的“雙師型”師資隊伍。通過選派教師到企業、研究所進行工程實踐，進行產品開發、生產加工實踐，強化教師的工程素養。在師資隊伍建設中，實行青年教師導師制，專業教師團隊形成“傳幫帶”機制，依靠課題組成員中的高級工程師有在企業工作經歷的優勢，帶動年輕教師，解決青年教師工程師基本素質培養瓶頸問題。選派一批具有發展潛力的青年骨干教師到世界一流大學的工程設計學科進行學習進修，學習世界一流的工程師培養方法，使青年教師具有更廣闊的國際視野。

三、創新創業環境下面向卓越工程師的裝備設計類教學改革實踐

鄭州輕工業學院輕工機械設計專業方向，以機構創新設計能力為培養目標。以（包裝機械）設計技能與現代設計方法、機器人技術的應用、機械創新設計方法等課程為主線進行課程設置。在新的教學體系與教學計劃構建中，增加有特色的專業選修課程，如機械制造裝備設計、工業機器人技術與應用。前者使學生了解現代工業的典型機械裝備一通用機床的設計原理與技術基礎，并以此為基礎使學生初步具備理解復雜機械裝備的創新設計方法的能力；后者使學生了解現代工業的典型自動化裝備一工業機器人的應用技術與設計基礎。

課堂教學內容及教學方式方面。改進教學內容，增加課堂實踐環節，將更多課堂教學轉移到現代設計方法實驗室、工業機器人實驗室、制造物聯實驗室、機械裝備仿真平臺、3D打印平臺等實驗室來完成。采用多媒體、動畫仿真等手段，使得裝備設計類的課程如機械制造裝備設計更加生動有趣，從而使學生更加喜歡該類課程改進考核方式，如機械創新設計方法學課程，經過改革成績評價方式，目前，已有4位學生把課堂上創新設計的作品申請國家發明專利，且已得到公示，這些學生的課程成績評定為“優秀”。同時，在師資隊伍建設方面，青年教師在上崗之前必須跟著經驗豐富的老教師學習并充當助教的角色，參與課堂部分教學和實踐環節，真正實現“傳幫帶”的運行機制。學校制定了《鄭州輕工業學院關于教師進企業從事工程實踐的暫行規定》，加快推進青年教師進企業從事工程實踐活動的步伐，加強青年教師理論知識與工程實踐的結合。同時，選派裝備設計類優秀青年骨干教師去英國劍橋大學、美國加州大學河濱分校等名校進修，建立與世界一流大學的學術聯系，開闊青年教師的國際視野。

資源平臺建設方面。在學校層面，依托創新創業制度平臺、教育平臺、實踐平臺和孵化平臺，鄭州輕工業學院出臺了《關于進一步鼓勵和支持大學生自主創業的實施意見》等一系列文件制度，設立“三個一百萬”專項經費，建立大學生創業中心等，強力助推大學生創新創業，實現創業帶動就業。在機電學院層面，進一步整合校內實驗室和實驗設備資源，完善物料分檢與包裝實驗室，并投入600多萬元新建了現代設計方法實驗室、工業機器人實驗室、制造物聯實驗室、機械裝備仿真平臺、3D打印平臺等實驗室和實驗設備：在校外資源平臺建設方面，通過加強與企業合作，建立新飛電器、鄭州宇通重工、中國一拖、許昌煙機、黃河旋風、中信重工等校外工程實踐基地，讓學生可以直接參與企業生產，并參與部分產學研合作項目，增加實戰經驗。

由于鄭州輕工業學院在教育教學改革和人才培養模式創新方面取得了一系列成績，2015年7月，在教育部“全國畢業生就業典型經驗高校”評選工作中，鄭州輕工業學院被評為50所“全國畢業生就業典型經驗高校”之一。

四、結語

裝備設計類專業課程教學改革，能夠提高學生的學習積極性，培養學生的創新思維能力和工程實踐動手能力，是創新創業環境下培養卓越工程師的目標。根據多年的教學實踐經驗，本文從研究高校與行業、企業聯合培養裝備設計類卓越工程師人才培養的新體系與機制出發，嘗試一系列面向卓越工程師的裝備設計類專業課程教學改革實踐方法，力圖實現創新型卓越人才的培養。

責編：英杰