基于主線貫穿模式的機械類專業教學模式改革與實踐

鄒本濤 周天文 楊婷松

【摘 要】當前，世界范圍內新一輪科技革命和產業變革加速進行，國家實施了“創新驅動發展”、“中國制造2025”、“互聯網+”、“一帶一路”等重大戰略，同時對機械設計制造及其及自動化專業提出新的要求：隨著微電子技術、信息技術、計算機技術、材料技術和新能源技術等高新技術與機械設計制造技術的相互交叉、滲透、融合，帶來了機械設計制造及其自動化技術的深刻改革。文章以濟南大學泉城學院機械設計制造及其自動化專業“卓越工程師”人才培養模式改革實踐為基礎，以“以機為主，以電為用，機電結合”為原則，以培養應用型人才為培養目標，構建機械制造方向與機械電子方向以計算機能力培養為主線的教學平臺，創新人才培養模式，加強學生學習機動性，提高學生培養質量。

【關鍵詞】主線貫穿;應用型人才

【中圖分類號】G642 ? ? ? 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）17-0015-02

引言

當前，世界范圍內新一輪科技革命和產業變革加速進行，綜合國力競爭愈加激烈。國家實施了“創新驅動發展”、“中國制造2025”、“互聯網+”、“一帶一路”、新舊動能轉化等重大戰略，以新技術、新業態、新產業為特點的新經濟蓬勃發展。新經濟快速發展迫切需要具備更高創新創業能力和跨界整合能力的工程科技人才[1]。以面向社會生產活動、培養人才為根本特征的高等工程教育，在加快布局和建設“新工科”的同時，要推動現有工科專業的改造和升級，建立多樣化和個性化的工程教育培養模式，以滿足新經濟對人才培養的新需求[2]。以此同時，對機械設計制造及其及自動化專業提出新的要求：隨著微電子技術、信息技術、計算機技術、材料技術和新能源技術等高新技術與機械設計制造技術的相互交叉、滲透、融合，帶來了機械設計制造及其自動化技術的深刻改革。其要求畢業生不僅要具備機械設計制造及其自動化方面的基礎理論知識和應用能力，還要具備從事機械制造領域內的科技開發、設計制造、應用研究、運行管理和經營銷售的能力。從培養人才的角度考慮，如何通過大學教育培養面向現代機械工程的高素質應用型復合人才，這是擺在機械專業教育者面前迫切需要解決的問題。

存在問題：獨立學院作為新形勢下高等教育辦學機制與模式的一項探索和創新，其培養目標、模式和體系應有別于普通本科院校[3]。濟南大學泉城學院自2005年設置機械設計制造及其自動化專業以來，教研室成員在專業方向課程結構體系和內容的構建中，以強化不同課程間的互補和整合為原則，初步建立了課程體系[4]。在機械設計制造及其自動化專業最新版培養方案的制訂中，針對課程之間部分內容重疊等問題，進行了大量的調研與分析，重新對培養方案進行了優化調整，加強了各課程之間的有機聯系，避免空白和重復，使課程體系進一步完善。在不斷完善發展的同時，也面臨不少困難和問題。主要表現在三個方面：（1）培養方案參照母體學校，模板化嚴重，不符合獨立院校的實際情況;（2）培養模式、課程體系、教學方法手段與應用型人才的要求還存在差距;（3）理論教學與實踐教學脫節嚴重，應屆生與企業人才需求不匹配。因此，獨立學院的機械設計制造及其自動化專業應結合自身特色與優勢找準人才培養目標、改革人才培養方法、創新人才培養途徑，靈活應對社會發展變化對人才培養的要求，積極探索出適合于自身發展和“新工科”要求的應用型人才培養模式。

一、“主線貫穿”教學模式改革與創新

1.形成機制方向和機電方向兩條主線。

機制方向以數字化設計為主線，即CAD-CAM-CAE-CNC，將機械設計專業方向系列課程重新整合，使其有機銜接與整體優化，并根據它們之間的相互關系，對其教學內容、體系和方法手段進行綜合性、系統性的改革。體現為：計算機繪圖設計CAD（一年級），3D零部件數字化建模與虛擬裝配（二年級），3D數字化參數設計機構運動仿真（三年級），面向制造裝配數字化設計、PDM技術并應用于產品管理，協同管理產品設計、制造、銷售過程產品生命周期管理4.0工業理念（四年級），與之平行的是現代設計理論與方法的課程，體現為：設計導論——2D、3D設計——創新設計——優化設計——相似設計——可靠性設計——有限單元法等現代設計方法貫穿。其中結合數字化設計軟件工具PRO/E、Solidworks、Matlab、Ansys等相關熱門應用軟件知識，做到理論與實踐相結合，既有基礎理論的介紹，又有經典案例的講解，最后通過軟件應用融會貫通，培養學生面向現代工程的綜合設計能力。機制方向人才培養課程體系圖解如圖1所示。

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圖1 計算機能力主線貫穿人才培養課程體系圖解（機制方向）

機電方向以“機”、“電”、“計算機”為主線，采用“以機為主，以電為用，機電結合”的培養原則，對原有課程精簡、優化、機電合理滲透，將機械設計制造技術、計算機測控技術、單片機、液壓技術、PLC等相關課程整合與重構。融入以機器人為代表的自動化、智能化裝備專業知識，培養具備創新設計能力和自動化、智能化產品研發和制造能力的高素質制造業人才。

機電方向的學生在大學第六學期進行研究課題的選擇，實現由淺入深，逐層深入，三個學期不斷線，即《機電產品創新設計（一）》、《機電產品創新設計（二）》、《畢業設計》。《機電產品創新設計（一）》主要鍛煉學生，基礎知識應用能力，自我提升能力;《機電產品創新設計（二）》主要建立在《機電產品創新設計（一）》的基礎上，結合實際工程項目，鍛煉學生動手能力和創新能力;《畢業設計》主要建立在《機電產品創新設計（二）》的基礎上，對該項目課題進行更深入的研究，最后做出實物，延伸至更深層次的知識產物。機電方向人才培養課程體系如圖2所示。

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圖2 計算機應用能力主線貫穿人才培養課程體系圖解（機電方向）

二、改革教學方式，進行開放式課堂教學探索

以學生為中心，強調學習過程，弱化考試結果。以“學生學習為主”貫穿整個教學過程。具體教學方式可以多種多樣，如可以采取課堂討論、課堂講解、習題講解、思維拓展等方式，應結合工程教育相關度計算標準，對課堂教學質量、目標達成度等進行量化，實現教學質量可衡量。

采取項目分組形式教學，強調團隊合作突破傳統的教學方式，采取2人一組，團隊合作的形式，分工協作，鼓勵學生自由組合進行創意設計，給出開放性的設計主題，由學生自主進行產品開發前期的調研，項目的組織管理，以及具體的設計、建模、虛擬設計與裝配工作。

考核形式多樣化，增大考核次數，豐富考核內容，增強考核內容與前沿科技的相關度。教師可在課程內容的各個階段，進行與課程進度相適應的方法多樣的考核方式，如平時作業、討論、比賽、競賽等。集中實踐環節應注重考核點的確定，主要考核學生動手能力及創新能力。

實行“課程教學+職業資格證書”教學模式。實現課程教學與職業資格認證相結合，使學生在進行相應課程學習以后，能夠經過有效的培訓，考取國家承認的從業資格等級證書，為學生就業創造更多的籌碼。

三、構建校企合作的“雙師型”教師培訓體系，發揮專業帶頭人職能作用

“雙師型”教師隊伍是普通本科院校生存和發展的重要保障。普通本科教育的培養目標決定了高校必須走校企合作之路。

推動校企深度合作機制，完善“雙師型”教師培養體系，濟南大學泉城學院工學院“雙師型”教師團隊建設主要分兩個方面，一是從行業企業引進具有一線實際工作經驗的工程人才作為團隊主干，二是將青年教師送入企業，深入企業一線，增強青年教師工程項目經驗，作為儲備力量。

同時，學院將“雙師型”教師按照不同的標準進行等級劃分，不同的等級對應不同的待遇，并且在《工學院機械設計制造及其自動化專業“雙師型”教師培養》中明確規定“雙師型”教師的定義、定位。為學院“雙師型”隊伍建設提供了有效制度保障。

學院還建立了專業帶頭人、骨干教師的遴選及考核評價制度。通過學院各職能部門共同商定《專業帶頭人管理辦法》，實行校企“專業雙帶頭人、雙骨干教師制度”，明確專業帶頭人、骨干教師在專業建設中的工作職責、權利、待遇，支持專業帶頭人主持專業建設。

四、構建校企深度合作機制

積極與社會、行業以及企事業單位共建實習、實訓基地，鞏固和發展已有校企合作實訓基地，并面向新工科增設機器人技術方向實訓基地，滿足技術合作、頂崗實習、課程開發需要，為學生提供更具深度的學習機會，比如濟南大學泉城學院工學院與邁迪信息技術有限公司合作創建“邁迪網實訓中心”，在校內為學生提供實踐平臺，為學生提供接觸工程實際的機會。

五、結論

本專業面向新工科建設，在“卓越工程師”培養基礎上，以計算機能力培養為主線，優化機制方向和機電方向兩條主線，以培養應用型人才為目標，組建實踐能力較強的“雙師型”教師隊伍，面向行業、企業用人需求，優化課程體系，加強實踐教學環節，在專業發展、師資隊伍建設、實踐教學基礎建設等多個方面取得應得建設成果，秉承濟南大學泉城學院工學院“三實一強”學風。

參考文獻

[1]趙繼，謝寅波.新工科建設與工程教育創新[J].高等工程教育研究，2017，（5）：13-17.

[2]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態、內涵與方向[J].高等工程教育研究，2017，（4）：16-19.

[3]林健.新工科建設：強勢打造“卓越計劃”升級版[J].高等工程教育研究，2017，（3）：7-14.

[4]夏國軍，趙軍.新工科建設背景下地方高校工程教育改革發展芻議[J].高等工程教育研究，2017，（3）：15-19.

[5]李俊龍，林江輝，胡鋒.對高校如何開展特色專業建設的認識和思考[J].中國大學教學，2008，（4）59-61.

作者簡介：鄒本濤（1985.10-），男，漢族，吉林省扶余市，碩士研究生，講師，研究方向：植保機器人。

基金項目：濟南大學泉城學院教研項目，項目編號：18JDQYJY02。