以應用為導向的機械工程人才培養模式創新研究

江勵

摘 要：應用型本科人才的培養已進入了國家戰略層面。該文根據廣東省珠西地區經濟快速發展對人才培養提出的多樣化需求，提出以應用為導向的機械工程應用人才培養的思考。首先探討了應用型人才的內涵，接著探討了以社會需求為導向，培養應用型人才為宗旨的機械工程專業培養體系構建思想，最后討論了應用為導向的人才培養模式的思考，以機械制造技術基礎課程為例，全面論述了教學理念變革及教學方法設計等內容。

關鍵詞：應用型人才 應用導向 教學體系 人才培養

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0184-04

Research on the Innovation of Application-oriented Training Mode of Mechanical Engineering Students

Jiang Li

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Wuyi University， Jiangmen Guangdong， 529000， China）

Abstract：The cultivation of application-oriented undergraduates has entered the national strategic level. Application-oriented training mode of mechanical engineering students has been proposed to meet the requirement of rapid economic development of west regionof Guangdong Province. Firstly， the meaning of application talent has been discussed. Secondly， the paper discusses the construction of the training system of the mechanical engineering specialty with the aim of cultivating the applied talents. Finally， application oriented talent training mode has been discussed.Taking the basic course of mechanical manufacturing technology as an example， the reform of teaching ideas and the design of teaching methods have been fully discussed.

Key Words：Application talent； Application-oriented training； Teaching system； Talentscultivating

在全球制造業面臨重大調整的大環境下，我國于2015年初正式提出了《中國制造2025》的戰略規劃。該戰略規劃將加快制造業的轉型升級，推動信息化與工業化的深度融合和提高制造業的創新能力為目標，大力推動信息化技術、機器人技術、高檔數控機床、航空航天設備等重點領域的快速發展。在這一新形勢下，我國制造業正朝著信息化、智能化快速的轉型發展。據不完全數據統計，我國2015上半年工業機器人銷量增長幅度達到近80%，被廣泛應用于汽車、五金衛浴和3C行業中。機器人技術、信息化技術、和物聯網的融合發展已成為智能制造的一大亮點，大批無人倉庫、無人工廠項目正在美的、格力和海信這樣的傳統制造業中開展起來，代表著我國制造業未來的發展方向和趨勢。廣東省委省政府正在大力推動“珠西戰略”，打造珠江西岸先進裝備制造產業帶，江門市實施“珠西智谷”計劃構建現代產業體系，將大力發展裝備制造業被推上了“獨一無二”的地位。到2017年，珠江西岸規模以上裝備制造業計劃實現產值1.5萬億元，年均增長約15%。到2020年，珠江西岸規模以上裝備制造業實現產值2.2萬億元，年均增長約15%，其中先進裝備制造業占規模以上裝備制造業的比重超過50%。其中，以機器人技術和信息技術為代表的智能制造裝備產業將作為“珠西戰略”發展的重點，2017年年產值有望達到1 000億元。

在這樣的背景下，國家經濟的發展越來越倚重科技創新推動下的制造業快速發展。而這種高端制造業的快速發展離不開高級技術人才的培養。高校作為高端人才培養的搖籃勢必肩負起這一重要的任務。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中明確指出：“我國教育還不適應國家經濟社會發展和人民群眾接受良好教育的要求，提出改革人才培養體制一定要創新人才培養模式、探索多種培養方式”。這種不適應主要體現在人才培養的不適應上。“國際教育標準分類法”將高等學校分為三類：綜合性研究型大學，培養自然科學、社會科學和人文科學的研究型人才；專業性應用型大學或學院，培養理論基礎扎實的不同層次的高級專門人才和管理人員；職業性技能性高等院校，培養在生產、管理、服務第一線從事具體工作的技術人才。當前，我國經濟發展正在從依賴資源、勞動力向依賴創新、人才轉型，經濟社會發展迫切需要高校培養大量高素質的應用型人才，對于應用型本科院校，正確回答什么是應用型人才、怎樣培養高素質應用型人才已經成為迫在眉睫的問題。

1 應用型人才的內涵

應用型人才是相對于學術型人才和技能型人才而言的，是一種能夠將所學的專業知識和技能直接用于社會的生產實踐中的專業技術人才。它強調充分發揮知識和技能力量，將抽象的理論和符號轉化成為具體的操作步驟或產品設計方案，用于直接解決生產制造中的問題。應用型人才既要有足夠的理論基礎和專業素養，又能夠理論聯系實際將知識應用于實際。與學術型人才相比，它在知識結構、能力培養和素質培養上都有自己鮮明的特點。

首先，在知識結構上，學術型人才強調知識的完整性和系統性，以學科為導向，關注在自然科學、社會科學、人文科學領域發現和研究客觀規律，偏重理論學習，具有較強的科研能力和創新能力。應用型人才不過分強調知識的系統性，更加注重專業素質和能力的培養。理論以適用為度，強調服務生產一線、管理生產一線的能力。同時，應用型人才強調多學科知識的綜合運用，強調利用理論知識來指導實踐的驗證。

其次，在能力培養上，學術型人才強調專業技術能力培養，而應用型人才則更加強調綜合能力的培養。這種綜合能力包括實踐應用能力和實踐創新能力的融合，就業能力和創業能力的融合，領導溝通能力和團隊合作能力的融合。只有具備這樣的綜合能力才能夠適應社會經濟和科技的快速、多元化發展。

最后，在素質培養上，學術型人才強調科研學術素質，主要包括研究態度、研究作風和研究方法等內容。而應用型人才則注重職業素質，包括職業技能，職業道德和職業責任等內容。

總體來說，應用型人才和傳統學術型人才相比，更加強調科學和知識的創新應用，而不是知識的創新或者科學的發現。應用人才的培養應該更加注重社會對人才的需求，應該具有不同的視角和不同的培養體系[1]。

2 機械工程專業培養體系構建

由于筆者為機械工程專業教師，該文將以機械工程專業為例，提出以社會需求為導向，應用型人才的培養為宗旨的專業培養體系構建思路。

應用型人才的培養應該摒除學術型人才的培養體系的思路，從社會對人才的需求為導向逐層遞進，形成一整套完整的培養體系。筆者地處珠江西岸地區，該地區較為發達的產業包括：紡織服裝、造紙、軌道交通、建材、食品和機電設備。通過對這些產業的實地調研和溝通，發現對于機械工程專業而言，目前社會需求較大的人才應該具備以下幾方面的知識儲備。

（1）數字化設計知識。包含CAD/CAE（計算機設計—仿真—有限元分析—優化技術）、虛擬樣機技術。以摩托車、數控機床（銑床）、注塑機、機器人等為主線設計教學內容和環節。

（2）精密制造知識。以數控機床、激光加工設備、控制系統等為主線設計教學內容和環節。含3、4、5、6軸數控精密機床（如雕銑機、高速銑床）、加工中心、精密鑄造（注塑機）、激光加工裝備、3D打印、精密測量等設備，學習和掌握機床原理、加工特點、超硬刃具、加工（成型）工藝、加工質量、精密測量等技術及發展趨勢。

（3）工業機器人應用知識。以工業機器人、機械手的原理和類型、應用案例（重點：切割、焊接、拋光、碼垛等）及發展趨勢為主線設計教學內容與環節，重點：控制系統、機器人應用。

（4）智能生產知識。重點研究無人車間，主要包括自動裝配生產線、自動加工生產線（含自動檢測）、自動運輸系統、自動倉儲系統、自動監控系統等。以無人車間規劃與實現、衛浴產品自動裝配生產線、衛浴產品自動加工生產線、AGV小車、自動倉儲系統等為主線。

以上面四部分需求為出發點，首先構建人才培養知識模塊體系。接著以該知識模塊體系為核心，反推應用型人才所需要的能力點和素質點，最終形成培養方案的知識體系構建，如圖1所示。

在該專業應用型人才培養體系構建中，應該更加注重實踐課程體系的建設，大力提升實踐課程體系所占的比重，務必使得學生達到能夠學以致用甚至創新應用的水平。

3 以應用為導向的人才培養模式

應用型人才培養的成功與否的一個重要標志是學生能否將學到的專業知識和技能用于實際的生產中。為此，該文提出以應用研究為導向，建立產學結合、深度共融的人才培養模式。

3.1 產學結合、互惠互助的校企協同模式

為了使培養的人才與社會需求更加貼合，學校應該開拓思路，更加主動的與社會企業交流互動，尋求切實有效的多元化校企協同模式。

模式一：共同講解專業課程。學校可以聘請有豐富經驗的企業工程師作為一門課程的特聘教師，參與課程的講解。企業工程師能夠從專業的視角幫助學生梳理知識和應用之間的關系。

模式二：引企業進入學校。通過共建校內實踐基地的方式將企業引入學校。這種校企共建的實踐基地一方面能夠使實踐課程與企業需求結合更加緊密，另一方面也可以幫助企業提前培養所需的人才。

模式三：搬課堂到企業。學校可以在企業建立多媒體教室。學生可以更方便的到企業上課和設計，企業的老師也更加方便的指導學生。

模式四：共同開發應用研究項目。通過與企業的深度合作，發現企業所存在的問題，并將這些問題轉化成為實際的應用研究項目。組織學校的師生和企業的工程師一起參與項目的研究，在鍛煉了學生應用實踐能力的同時也能夠幫助企業解決問題。

通過這些協同模式的開展，可以讓學生更好地了解社會的需求，促進自己提高相應的知識儲備和實踐技能水平。

3.2 以應用為導向的項目團隊建設

通過與企業的溝通掌握了企業的需求，但將這種需求轉化成為學生的技能水平還需要一個推進平臺。在這個平臺中，學生可以將理論知識應用于實際的應用研究之中。該文提出以應用研究為導向的項目團隊模式來進行上述平臺的建設。

首先，根據企業的需求進行應用研究項目的立項，保證所有應用研究項目都最大限度的貼合實際的需求。另一方面，所立項目應該具有較高的視角，具有一定的創新性和前瞻性，或能夠解決一些重點難點問題。以完成項目的形式來引導學生運用所學理論知識，鍛煉學生的實踐創新能力。

其次，項目的開展應該具有清晰的組織構架。教師和企業工程師為項目主要負責人，負責項目的立項和總體組織規劃的工作。學生以團隊協作的形式組織參加，一方面能夠通過互助合作提升工作效率，另一方面能夠鍛煉學生團隊合作能力和職業責任感。

最后，項目的評價要做到“不以獎狀論英雄”。此種研究型項目的目的是培養學生的實踐能力，項目的成功與否應該更多的引入過程評價。在項目開展過程中，鼓勵學生進行創新應用，肯定學生在項目開展過程中所付出的努力和得到的鍛煉。以更加開放的態度來評價項目開展所取得的成果。

3.3 以應用為目標的教學理念變革

圍繞應用能力為指標的課程再設計是應用型人才培養中教學理念變革的主要體現。以應用型機械工程專業人才為培養對象，在工科教育的情境下，實踐應用教育比死記硬背的知識積累更加重要。也就是說，學習應該以實際的項目問題解決為核心。學生通過系統的分析項目問題，努力的尋找用以解決問題所需的知識點，確立自己的學習目標。同時，針對同一問題，學生可以學會從不同的視角出發，整合不同學科的理論來解決[2]。

具體以機械工程專業基礎課程機械制造技術基礎為例，這門課程以機械加工的原理、方法、過程和工藝為基本內容，它是設計和產品間的紐帶。課程的教學質量直接影響了機械工程專業的人才培養質量。如果忽略應用型人才培養的理念，這門課將非常的枯燥，學生需要花費大量的時間去記憶很多的名詞和原理。而這種簡單的記憶式教學顯然無法獲得良好的教學效果。

機械制造技術基礎這門課程的難點在于課程內容非常繁雜，名詞術語較多，涉及面較廣，記憶難度較大。當我們圍繞著應用型人才的能力要求來講授這門課時，可以將機械制造技術基礎這門課的教學內容設計為：（1）以具體的零件加工案例為例使學生掌握機械加工制造的基本定義、概念、過程和影響因素；（2）在有了一定的知識基礎儲備后，讓學生舉一反三，完成不同零件的整套加工工藝流程的制定及夾具的設計工作。通過實際的實踐應用，一方面可以大大提高學生對該課程的學習興趣，另一方面可以更好的加深學生對專業知識的認識，提高學生的應用能力。

3.4 以應用為目標的教學方法設計

培養應用型人才的教學理念與傳統教學有所區別，同時也必將體現在教學方法的不同上。17世紀捷克著名教育家夸美紐斯撰寫了《大教學論》，旨在尋求一種教學的方法，使教師因此可以少教，但學生可以多學。他指出：“一切知識都是從感官的感知開始的；然后才由想象的媒介進入記憶的領域；隨后才由具體事物的探討對普遍生出理解；最后才有對業已領會的事實的判斷。”因此夸美紐斯倡導的教學方法最重要的就是強調遵循“感覺-理解-記憶-判斷”法則。將上述法則運用于教學可以概括為四個重點：第一是強調教學的直觀性；第二是強調教學的情境性；第三是強調教學的實踐性；第四是強調教學方法應當體現感悟性的特征要素[3]。

夸美紐斯對于教學方法的總結和目前備受教育者所推崇的基于“翻轉課堂”的教學設計方法非常吻合。“翻轉課堂”的教學方法讓學生更加積極主動的進行課前的學習，并在課堂上跟老師進行互動交流，實現知識的理解，并促進知識的更好記憶。通過老師的積極引導，可將所學知識應用于實際問題的判斷。根據“翻轉課堂”的教學理念和機械制造技術基礎課程的特點，該文認為采用以問題為導向的教學設計方法（PBL）是非常適合以“應用”為目標的應用型人才培養的[4]。

PBL是以學生為中心的課程設計方法，使學生通過執行學習任務來整合理論學習與實踐應用，運用知識與技能實現自主學習和提升解決實際問題的能力。其課程教學的典型特點是，整個學習過程由小組成員共同參與完成。這給學生提供了合作學習的機會。PBL是能力導向教學法的當然之選。

PBL教學方法的關鍵在于問題的設置，在上某一章節的內容前，通過選則一個結構模糊的問題來組織課程內容的學習和討論，通過討論來深入的分析問題，并使知識得到應用。如在講述《金屬切削過程的基本定義》這一章節的切削用量三要素這個名詞的概念時，可以引入問題：切削用量三要素對金屬切削的效果有何影響，如切削速度過快會帶來什么后果，如背吃刀量過大會帶來什么后果，如進給量過大會帶來什么后果。通過這樣的問題設置，學生能夠更加深刻的討論切削用量三要素對金屬加工過程的影響，并通過自己查找資料和相互的討論學習，加深對該部分知識內容的理解和實踐應用的轉化。在進行PBL教學方法設計時，注意所提的問題應與學生的先修知識相結合，并選擇合適的提問時機。采用PBL教學時要特別注意角色的定位，學生是問題的持有者，而教師則應扮演認知教練或者促進者的角色，搭配采用小組合作學習等方式進行，并注意采用不同角度的多元學習評價方式。

4 結語

應用型人才的培養涉及到專業體系結構建設、人才培養模式梳理、教學理念和方法的變革等各個環節。每一個環節設計的科學與否都直接影響著人才培養的質量。學校應該根據自己的實際情況，在內涵和外延上有所創新，構建適合自己發展的應用型人才培養模式，辦出自己的特色，提高自身的教育教學質量，為地方經濟社會發展做出貢獻。

參考文獻

[1] 劉耘.務實致用：對地方大學應用型人才培養模式的探索[J].中國高教研究，2006（5）：7-9.

[2] 杜翔云，安奈特·科莫斯，鐘秉林，等.基于問題的學習：理論與實踐[M].高等教育出版社，2013：7-9.

[3] 夸美紐斯.大教學論[M].教育科學出版社，1999.

[4] 陳嘯，劉楊.應用型本科人才培養的教學法體系研究[J].合肥學院學報，2012（4）：47-51.