新工科建設(shè)背景下民族地方高校機(jī)械專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐

曾欽 嚴(yán)燦 吳啟舟

【摘 要】新工科建設(shè)背景下，傳統(tǒng)的機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能滿足現(xiàn)今工程實(shí)際的需要。本文在分析傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上，對(duì)新工科建設(shè)背景下民族地方高校機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了探索和實(shí)踐，從實(shí)驗(yàn)資源整合、三個(gè)階段逐步遞進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降慕⒌綄?shí)驗(yàn)教學(xué)手段的完善等方面開展了實(shí)踐與探索。實(shí)踐證明，機(jī)械類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提高了學(xué)生的工程應(yīng)用實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

【關(guān)鍵詞】新工科;民族地方高校;機(jī)械專業(yè);實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： G642;TP311.5-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）06-0195-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.075

【Abstract】The traditional experimental teaching of mechanical specialty cant meet the actual needs of today's engineering under the background of emerging engineering education. Based on the analysis of the problems existing in the experimental teaching of the traditional mechanical specialty， it explores and practices the experimental teaching of the mechanical specialty in national colleges and universities under the background of the emerging engineering education construction， and carries out the practice and exploration from the integration of experimental resources， the establishment of progressive experimental mode in three stages and the improvement of experimental teaching means in this paper. The practice shows that the experimental teaching reform of mechanical specialty courses improves students' engineering application practice ability and innovation ability， and is conducive to the improvement of students' comprehensive quality.

【Key words】Emerging Engineering Education; National Local Colleges and Universities; Mechanical Specialty; Experimental Teaching Reform

0 引言

在國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“智能制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大發(fā)展戰(zhàn)的大背景下對(duì)傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才[1]。在人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，急需綜合素質(zhì)高、專業(yè)實(shí)踐能力強(qiáng)的復(fù)合型機(jī)械專業(yè)人才，這就賦予了民族地方高校機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的新使命。首先，要繼續(xù)深化機(jī)械專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)體系改革，發(fā)揮自身與民族地區(qū)行業(yè)產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系的優(yōu)勢(shì)，主動(dòng)優(yōu)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)布局，促進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，大力培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才，服務(wù)民族地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí);其次，民族地方高校要對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮支撐作用，主動(dòng)對(duì)接民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，把握機(jī)械行業(yè)人才需求方向，充分利用地方資源，深化產(chǎn)學(xué)研融合、增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力[2]。然而，民族地方高校機(jī)械專業(yè)擁有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)非常有限，培養(yǎng)的學(xué)生普遍存在理論基礎(chǔ)強(qiáng)、實(shí)踐能力弱，個(gè)人能力強(qiáng)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作弱，被動(dòng)接受知識(shí)能力強(qiáng)、主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐技能弱等特點(diǎn)，如何在有限的教學(xué)資源條件下探索符合新工科建設(shè)背景下民族地方高校機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新模式是亟待解決的問題[3]。

1 民族地方高校機(jī)械專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及原因分析

民族地方高校機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要問題表現(xiàn)在：（1）專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式落后。實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用灌輸方式，演示、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)比例高，綜合、創(chuàng)新、開放實(shí)驗(yàn)比例低[4]。（2）重理論輕實(shí)踐。機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)計(jì)劃、大綱將實(shí)驗(yàn)課歸于專業(yè)理論課范疇，缺乏沒有完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)置不合理，不利于學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。大部分民族地方高校機(jī)械類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)科競(jìng)賽等實(shí)踐項(xiàng)目沒有納入學(xué)生成績(jī)考核，使得學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。（3）實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)投入不足。民族地方政府對(duì)地方高校經(jīng)費(fèi)投入不多，機(jī)械專業(yè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需的硬件設(shè)施不足，特別是涉及危險(xiǎn)或極端環(huán)境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗、超大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室更是無條件建設(shè)，比如說金工實(shí)習(xí)基地、大型加工實(shí)訓(xùn)車間等。如此就造成應(yīng)用于《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》等骨干課程的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)所需要的設(shè)備不足。（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系落后[5]。機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)室相對(duì)獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享困難、教學(xué)人員溝通不暢，造成設(shè)備利用率低或重復(fù)建設(shè)。另外實(shí)驗(yàn)室資源沒有與課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、開放試驗(yàn)項(xiàng)目以及教師科研項(xiàng)目等實(shí)踐平臺(tái)相結(jié)合，學(xué)生除正常的實(shí)驗(yàn)上課外再無機(jī)會(huì)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和研究。因此，對(duì)于民族地方高校機(jī)械專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如何在有限的資源和平臺(tái)下建立科學(xué)、合理、有效的教學(xué)體系來增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力以及提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)是急需解決的問題。

2 構(gòu)建新工科建設(shè)背景下民族地方高校機(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

民族地方高校機(jī)械專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立是本著培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)學(xué)生具備服務(wù)于民族地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用型人才為目的，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。針對(duì)人才培養(yǎng)要求，需從以下幾方面著手建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。

（1）結(jié)合民族地方高校機(jī)械專業(yè)發(fā)展情況，整合實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)資源。將機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)室、液壓與氣壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室等覆蓋了機(jī)械專業(yè)所有基礎(chǔ)課程的實(shí)體實(shí)驗(yàn)室和以力學(xué)與工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為主的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整合為機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，做到虛實(shí)結(jié)合，相互補(bǔ)充。組建的新實(shí)驗(yàn)室由原來的分散管理變?yōu)榧泄芾砟Ｊ剑⒚嫦驒C(jī)械專業(yè)學(xué)生統(tǒng)一排課，滿足機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，兼顧學(xué)生和教師科研實(shí)踐。

（2）構(gòu)建以“三個(gè)階段”逐步遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖榭蚣艿臋C(jī)械類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。以機(jī)械專業(yè)課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革為核心，建立以“基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)”三個(gè)階段逐步遞進(jìn)的整體構(gòu)架、適應(yīng)民族地方高校機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)的需求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，如圖1所示。

第一階段：基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)。該階段的實(shí)驗(yàn)主要為演示、驗(yàn)證、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握常用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備基本原理和使用方法，為綜合型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)做鋪墊。

第二階段：綜合型實(shí)驗(yàn)。該階段的實(shí)驗(yàn)是體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械裝備等知識(shí)的綜合運(yùn)用而開設(shè)的一系列綜合型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可根據(jù)專業(yè)方向、課程設(shè)計(jì)題目、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容、生產(chǎn)實(shí)踐方向和學(xué)習(xí)興趣等選擇不同的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐模塊，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐動(dòng)手能力和解決工程實(shí)際問題的應(yīng)用能力。

第三階段：創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。該階段實(shí)驗(yàn)是結(jié)合學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽、開放實(shí)驗(yàn)基金項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等，由教師引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，由學(xué)生根據(jù)研究要求自行選題、設(shè)計(jì)、并自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐操作，通過創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

各階段的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐采用實(shí)物實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，相互補(bǔ)充的方式。滿足了學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求，為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性研究、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽等實(shí)踐提供有力的平臺(tái)支撐。

（3）完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)踐方式的選擇、時(shí)間的確定、方案的設(shè)計(jì)與分析到實(shí)驗(yàn)結(jié)果或?qū)嵺`成果的研究等環(huán)節(jié)采用自主選擇模式，使得實(shí)踐教學(xué)體系能不斷強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探索、創(chuàng)新的意識(shí)，打造由開放模式到引導(dǎo)模式再到創(chuàng)新模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。具體實(shí)施過程如下。①采用實(shí)驗(yàn)室開放和自主學(xué)習(xí)模式。建立開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)制，教學(xué)時(shí)間、項(xiàng)目、對(duì)象全開放。將機(jī)械工程專業(yè)驗(yàn)室、學(xué)科競(jìng)賽工作室、工程訓(xùn)練中心、實(shí)踐基地等實(shí)踐平臺(tái)開放，學(xué)生實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程可貫穿項(xiàng)目的選擇、方案的設(shè)計(jì)、成果的研究等環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中堅(jiān)持必做項(xiàng)目與創(chuàng)新項(xiàng)目相結(jié)合、教師引導(dǎo)與學(xué)生自主實(shí)踐相結(jié)合、虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)物操作相結(jié)合、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外實(shí)踐相結(jié)合。②構(gòu)建項(xiàng)目引導(dǎo)促進(jìn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)新模式。將機(jī)械類學(xué)科競(jìng)賽中的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等項(xiàng)目和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)基金項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)的整合，以項(xiàng)目的形式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析總結(jié)，同時(shí)將大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與教師科研平臺(tái)融合，把本科生拉入教師的科研項(xiàng)目與課題中，既促進(jìn)了人才實(shí)踐應(yīng)用能力的提升，又可以促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`項(xiàng)目，徹底解決民族地方高校創(chuàng)新實(shí)踐源頭少的問題。

3 改革效果

作者所在的民族地方高校經(jīng)過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，機(jī)械專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力有了明顯提升，實(shí)施期間畢業(yè)生考研錄取率為21.35%，且被“雙一流”院校及機(jī)械專業(yè)綜合實(shí)力排名靠前的高校錄取人數(shù)較多;畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）優(yōu)秀率達(dá)20%，就業(yè)率高達(dá)95%以上;學(xué)生參加教師科研項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)基金項(xiàng)目、教研教改項(xiàng)目人數(shù)逐年增加。同時(shí)學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力也得到了大大的提高，學(xué)生主持國(guó)家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目1項(xiàng)、省級(jí)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)。參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等學(xué)科競(jìng)賽獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)達(dá)22項(xiàng)。通過一系列改革措施，學(xué)生的實(shí)踐能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力得到本質(zhì)上的提高。

4 結(jié)語

為了響應(yīng)國(guó)家大力推行的新工科教育理念，民族地方高校作為培養(yǎng)具備為地方企業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型機(jī)械專業(yè)人才的高等教育機(jī)構(gòu)，不斷探索提升機(jī)械專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的人才培養(yǎng)模式是當(dāng)前首要任務(wù)，本文分析了作者所在學(xué)校機(jī)械專業(yè)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及造成這種現(xiàn)象的原因，探索了一種有助于提升新工科建設(shè)背景下民族地方高校機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生綜合應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，實(shí)踐效果顯著，具有推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陸國(guó)棟，李拓宇.新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（03）：26-32.

[2]張正，李劍，嚴(yán)燦.民族地區(qū)機(jī)械類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的精準(zhǔn)定位與架構(gòu)—以吉首大學(xué)為例[J].高教論壇，2017（4）：33-36.

[3]伍文廣，胡林，鄒鐵方.基于專業(yè)認(rèn)證的地方高校機(jī)械類學(xué)生綜合工程素質(zhì)提升探討[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊）， 2018， No.340（06）：58-59.

[4]劉德福，何玉輝.機(jī)械工程專業(yè)課程的層次化與模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革探索與實(shí)踐[J].長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2012，13（1）.

[5]徐賜軍，李欣，李濤.地方本科院校機(jī)械類專業(yè)項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，31（3）.