“新工科”建設背景下的地方高校工科專業改革探索與實踐

卜祥風 鄧景泉

摘 要：文章以“新工科”建設背景下滁州學院機械設計制造及其自動化專業改革實踐為例，探索地方高校工科的改革創新路徑。針對目前工科專業建設存在的共性問題，分別從人才培養模式改革的新理念、課程體系的新結構、課程的新內容，教與學的新方法等方面，探索新工科如何培養創新創業人才，為地方高校工科“新”起來和人才培養改革創新提供了一個范例。

關鍵詞：地方高校；新工科；機械專業；人才培養；專業改革

中圖分類號：G649.2 文獻標識碼：A 文章編號：2096-000X（2018）17-0136-04

Abstract： Taking the mechanical design and manufacture of Chuzhou University and its automation specialty reform practice as an example， this paper explores the reform and innovation path of engineering subject in local colleges and universities under the background of "new engineering subject" construction. In view of the common problems existing in the construction of engineering specialty at present， this paper explores how to train innovative and entrepreneurial talents in the new engineering subject from the aspects of the new concept of talent training mode reform， the new structure of the curriculum system， the new content of the curriculum， the new method of teaching and learning， and so on. It provides an example for the innovation and reform of engineering subject in local colleges and universities.

Keywords： local Universities； new engineering； mechanical specialty； talent training； specialty reform

一、背景與現狀

2016年6月教育部專家第一次提出“新工科”的概念，2017年2月18日，高等工程教育發展戰略研討會在復旦大學召開。隨后，教育部發布《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，啟動“新工科研究與實踐”項目，開啟工程教育改革創新大幕。通知把高校分為綜合性高校如北大、工科優勢高校如浙江大學和地方高校三大類，要求不同類別高校根據自身特點建設“新工科”，契合新興產業與新經濟的當下需求，引領新興產業與新經濟的未來發展。

滁州學院，新建地方本科院校，脫胎于師范專科學校，已開設26個工科專業，涵蓋機械、化工、土木、電子、自動化等傳統工科專業。國家重大戰略“大眾創業、萬眾創新”“創新驅動發展”“中國制造2025”“互聯網+”“一帶一路”等需要經濟轉型升級、提質增效。轉型升級需要淘汰落后產能，更需要新技術如人工智能、物聯網等改造傳統產業。如何培養“新工科”人才，如腦科學與智能技術人才、量子技術人才、基因技術人才等，滿足國家戰略需要，是綜合性高校、工科優勢高校義不容辭的責任。新建地方本科學校面對新技術、新業態等全新的元素，如何讓傳統工科“新”起來，適應地方經濟社會發展的需求，引領地方產業、工藝技術的轉型升級，是必須要回答的課題。本文以傳統工科專業機械設計制造及其自動化為例，在工業4.0、3D打印、智能制造、定制化生產等新元素下，探索“新工科”如何迎接培養“新工科”人才的巨大挑戰。

二、人才培養模式改革的新理念

畢業生是高校的“產品”，培養“產品”的工藝就是人才培養方案，所以人才培養方案是決定人才培養質量的決定性環節。畢業生走向社會，質量是否合格需要社會檢驗，同時也是對人才培養方案的檢驗。

當今社會，科技高度發達，顛覆了人們傳統的生活方式，社會賦予個人發展的機會越來越多。我校2016年委托麥克思數據有限公司對近幾年畢業生培養質量做過問卷調查，從統計結果可知：工科專業畢業生第一次跳槽時間半年左右，跳槽原因主要是經常加班、工資低、工作累、環境差等。問及對自己工作最有幫助的是哪門課程或哪項課外活動，將近60%的畢業生說課外活動對自己工作有幫助。從中不難看出：畢業生雖然掌握了崗位必要的知識技能，但在實際工作中思想波動大，工作拈輕怕重，缺乏責任感，缺乏吃苦耐勞的品質，缺乏積極務實、愛崗敬業奉獻精神，四年的專業教育沒能回饋社會，為社會做貢獻，一定程度上浪費了國家資源。有社會問卷調查表明：超過50%的人認為大學畢業生不誠實、急功近利、好高騖遠。57%的人認為大學畢業生進取心不足等，很少有人對畢業生的專業知識提出意見。

社會對人才的期望如提高文化修養、樹立遠大的目標、堅定理想信念等使高等教育從業者要以新的理念審視傳統的人才培養方案，培養方案的改革要有新的理念。人才培養首先是培養人，培養具有獨立人格、身心健康大寫的人，然后才是專業技能，要在人才培養方案的培養目標中有“培養學生人文素養、使命感”等描述。

世界名校卡內基梅隆大學最初是一所職業技術學校，一直保持實用為主、服務社會的辦學特點。為了強化學校的應用能力建設，從1939年起，實行“卡內基計劃”：理工科學生至少修讀四分之一人文社科課程。這樣培養出的工科人才，就不僅僅是只會用工程知識解決工程難題的專業人才，更多的是作為一名有社會責任意識的“領袖人物”參與到社會中。

滁州學院地方新建本科應用型高校是否與建校之初的卡內基梅隆大學有幾分相似？滁州學院的辦學定位“地方性、應用型、開放式、信息化”與卡內基梅隆大學的“實用為主、服務社會”是否異曲同工？目前我校機械設計制造及其自動化專業的畢業學分180學分，其中公共選修課5學分，心理健康教育、法律、歷史、哲學、體育等14學分，通識類實踐課程如公益活動等6.5學分，學生畢業時人文社科類學分占畢業總學分1/7左右，與卡內基梅隆大學的人文素質教育的學分占比1/4差距很明顯。所以在培養方案中已經開設的人文素質類課程要增加學時，進行意志、思想、信仰、團隊精神、使命感、家國情懷等人文素質教育；增開科技發展史、工業發展史、工程倫理、甚至自然辯證法課程，培養學生的大工程觀、系統觀，讓學生跳出專業的圈子俯瞰專業，思考問題、解決問題的視野更寬、思路更廣；講好校園故事。只有這樣“精益求精、追求卓越”的工匠精神才能在學生心中潛移默化、開花結果。也許大學4年期間少開了幾門專業課，但健康向上的人格、工作中的工匠精神、團隊精神在工作中彌足珍貴。錢偉長在滿目瘡痍的舊中國棄文從理，報效祖國，就是因為富有極強的使命感和家國情懷。

三、專業課程體系的新結構、新內容

滁州學院，師專轉型，工科專業沒有行業背景，缺少積淀。通過服務地方逐步找準方向，才能逐步培育特色。機械專業把滁州地方的支柱產業模具及裝備作為專業建設的收口，課程體系、課程內容、課程開設、實驗實踐體系的教育教學等都圍繞模具、裝備構建、展開，通過校企合作、共建，進一步深化產教融合、協同育人，優勢互補，學校培養了老師、學生，推動學校傳統工科專業改造升級，在向新工科轉型的道路上走出了一大步。企業得到了技術、工藝提升，加快產業升級的步伐，實現了“雙贏”。

（一）厚基礎培養終身學習的能力

以機器人、智能制造等新技術為特征的機械裝備制造業日新月異，要求畢業生更新知識能力強、工程實踐能力強、創新創業的基礎實、能力強等，必須掌握數理化等專業基礎知識。例如成套裝備的控制技術由傳統機電液控制向智能化包括光學、通信技術控制等方向邁進，沒有牢固的專業基礎知識、沒有寬廣的知識面不可能適應新技術、新經濟。

騰訊公司副總裁、技術管理委員會主任王巨宏曾說：他們公司認為最重要的還是培養學生的快速學習能力。

（二）注重培養工匠能力

專業課程的教育教學以CDIO模式貫穿，以模具及裝備的設計、制造過程為軸打造知識鏈條。對于設計模塊，設計一套合格的工程圖是教學過程的最后目標，圍繞目標組織課程，工程語言（工程制圖、公差配合）、機構、結構（機械原理、機械設計）、結構力學、材料（力學性能、選材）、模擬分析（CAE）等課程都圍繞工程圖組織。打破過去機構、結構、力學、材料等課程老師各自為政，學生的知識沒有收口，不能把所學的基礎知識升華的困局。課程設計內容圍繞機械裝備設計、冷沖壓、塑料模具設計、模具裝備設計以及機械創新大賽命題等，提供學生主動實踐的環境，提高實戰能力。人才培養方案中開設了“機械設計創新實踐”的集中教學環節，針對模具行業新技術、新要求等，要求指導教師統籌前期問題調研、資料收集、機構、結構、材料、模擬分析等各個知識環節，最后用制圖表達出來。

如果只重視設計表達而脫離制造的條件，只能造成病態的設計。設計離不開制造，從設計開始就要考慮制造的因素，用什么方法加工什么產品，成本如何等。制造模塊主要圍繞切削原理、機床、夾具、刀具、制造工藝、數字加工等組織教學，強調實踐重于理論。模具及裝備中典型的零部件的加工工藝從“理論-實踐-再理論-再實踐”，如此反復，讓學生能制定工藝路線圖，并且能比較不同的工藝路線的優劣，提高實戰能力。

課程的開設及內容以行業、企業需求為主，以能引領模具及裝備產業新技術、新趨勢為主，以能引領產品更新換代為主，課程的內容要與時俱進，如綠色設計的理念，機械手、機器人等用到空間結構，機械原理授課時對平面機構要拓展；如加工過程中的冷卻問題，氣冷代替污染環境的冷卻液，新一代的定制化機械制造技術3D、FMS等。

（三）以點帶面提升工程實踐能力，著力培養創新創業能力

實踐教學是薄弱環節是大家的共識；實踐教學內容、時間等均缺斤短兩，大學生工程實踐能力亟待提高是大家的共識；提升大學生工程實踐能力是一項系統工程，需要在多方面進行大力度的改革、創新也是大家的共識。造成現狀的原因多種多樣，仁者見仁智者見智。忽略學生厭學和教師的主觀因素，筆者認為實驗教學驗證性、演示性實驗多，實驗內容的答案很容易得到，對學生來說沒有挑戰性；課程設計的題目如變速箱設計過于傳統，網上充斥各色答案；實踐教學目的性不明顯，內容針對性不強，流于形式等是主因。

校內課程實驗是培養工程實踐能力的第一步，要加大綜合性實驗、設計性、創新性實驗的比例，如整合課程機械原理、機械設計實驗，老師提出實驗目的、要求，以學生為主體，由學生獨立思考完成實驗；整合綜合材料力學、材料性能、材料成型實驗，如應力框實驗等。把產品的制造加工作為教學、實驗的切入點，鼓勵學生融入到創新創業活動中去，例如以產品表面完整性為主要實驗內容，整合金屬切削原理、刀具結構認知及刀具幾何角度測量實驗、車削力的測定、工藝系統剛度測定與誤差復映、加工精度統計分析、組合夾具拆組裝實驗等。考核方式由傳統的考試變為機床實踐操作考試，綜合考察了學生的識圖、測量、繪圖、編程、機床操作等工程能力，更加側重了學生動手能力的培養。通過以上措施提升學生的工程實踐能力，培養學生創新意識、創業能力。

建立緊密聯系的校企實習基地，形成開放育人的教學環境，探索適應工程人才培養的教學模式，讓大學生通過具體的工程項目來學習，通過從具體工程對象實踐中提升能力。我校機械專業的工程實踐分為一年級認知實習（1周），強化專業思想教育、愛崗敬崗教育，先讓學生看模具的產品，如精美的沖壓件洗衣機滾筒、汽車覆蓋件、塑料件、模具裝備流水線等，再看成形過程，然后再接觸模具及其生產過程；鼓勵學生周末、假期到實踐基地加深專業認知，愛上機械行業的環境、愛上機床運轉的聲音；二年級校內工程訓練4周，在模擬工廠環境里學習基本加工、先進加工，冷加工、熱加工，加工的工件取自模具中的配件；三年級到企業去生產實習4周，讓學生跟模具的某個零件加工工序走，在生產現場加深認識，設計、加工、裝配，學習生產現場的組織、管理；四年級到企業畢業實習8周，能現場發現問題、思考問題，通過畢業設計來解決問題。實現了學校課堂與企業工作的無縫對接，在學校練就了一身解決實際問題的能力，也逐漸培養出一種企業家創新創業精神。

通過“理論-實踐-理論-再實踐”的教學模式，反復訓練學生的實際工程技能。輔之以課程設計，結合來自現場的項目，讓學生有更多的與企業現場溝通交流機會，在訓練解決工程實際問題能力的同時，培養大學生的團隊意識。

從具體產品模具入手，按照認識事物的螺旋上升的認知規律，知微見著，以點帶面提升工程實踐能力，著力培養創新創業能力。

四、教與學的新方法

人才培養方案或模式規定的教學內容和課程體系相對穩定，但傳輸知識的教育教學方式、方法和手段需要與時俱進。首先，新工科教學中要轉變教育教學思想中不利于創新人才培養的價值觀、質量觀、人才觀，牢固樹立創新教育、素質教育、終身教育、開放教育和個性化教育的新型教育觀念。2016年6月2號，我國成為《華盛頓協議》的第18個正式成員。《華盛頓協議》的核心理念是成果導向教育（OBE）。以學生為中心，重視學生學習結束后學生真正擁有的能力。不是給學生死記硬背的知識，而是給學生強體的能力，讓每位學生獲得成功感。關注學習成效，建設質量文化，持續提升工程人才培養水平。

從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變，是“教與學”質的轉變，教師轉變為學生學習的促進者、合作者，是學生人生職業馬拉松路上的“陪跑者”，注重知識的形成過程，訓練學生獨立思維能力，激活學生創新思維，加強學生問題意識的訓練和創新能力的培養，慢慢放手讓學生自己跑，終究學生要自己跑的。

大力推行CDIO、項目案例教學法。如2018年全國大學生機械創新設計大賽，針對“關注民生，美好家園”主題，組織學生到第一線的勞動現場，引導學生面對真實的問題，樹立“藍領與白領平等，一樣受人尊重”的新思想，小家、大家、國家都需要機械，從身邊做起，用自己的知識改變周圍的環境，體會工程的創造力，培養一種成就感。組織學生討論、提出解決問題的方案，論證方案，設計圖紙，制定加工工藝，裝配，現場應用、發現問題，修改設計方案，再提高。

互聯網+已經鋪天蓋地，傳統的面授課堂面臨巨大的挑戰，課堂“單聲道（只有老師講）”難以引起學生的興趣，“低頭族”“一抬頭一節課（上課看手機）”已經成為普遍現象，利用網絡技術云教材、大數據，使用MOOC（慕課）、SPOC（私播課）、翻轉課堂等新方法把虛擬課堂變為“多聲道（問答、質疑、討論、辯論等）”場所，通過學生間的分享交流，師生間的互動，以合作學習的方式，取得好的學習效果。利用AR情境推廣“模擬+實戰”教學法，特別應用在實踐教學中。

加強校企融合，協同育人。學生在真實的社會環境和工作環境中學習，包括課程設計、課程調查、課程實習、課程實踐等。制造模塊的課程老師基本都來自企業一線，有時課堂還會搬到企業的現場。如復雜件箱體類零部件的加工，學生不到加工現場，很難有全局的意識，很難對加工工