“新工科”背景下地方高校的專業改造升級途徑探討

易建鋼，薄文

（江漢大學 機電與建筑工程學院，湖北 武漢）

一 引言

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，近幾年來，教育部積極推進“新工科”建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國高等教育模式[1,2]。“新工科”是在新時代社會發展背景下，以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟對傳統工科專業提出的必然要求。地方高校是高等院校的主力軍，也是支撐區域經濟發展的重要力量[3-5]。圍繞“新工科”建設理念，面向我國新經濟發展需要，立足于地方高校工科專業建設，我們以傳統機械設計制造及其自動化（機制）專業為例子，通過人才培養模式改革、課程體系改革和教學方法改革，探索出了一條新的“新工科”專業的改造升級途徑。

二 專業定位及改造升級途徑

機制專業是傳統的工科專業。隨著我國新經濟向先進高端裝備制造業的快速布局，機器人、智能制造等方向對機械專業人才的需求激增。這既是挑戰，也是機遇。對于地方高校而言，開展傳統機制專業的改造升級，重點是要做好專業定位，也就是專業建設目標、人才培養類型、人才培養目標和畢業生服務面向要與地方經濟建設相適應。江漢大學位于武漢經濟技術開發區，周邊有東風、格力、美的等多家知名企業，地區優勢明顯。為此，我們把機制專業建設目標定位為與武漢經濟社會發展地位和水平相適應、在國內有影響有特色的應用型新工科專業。圍繞這一專業定位，以地方行業對機制專業人才的需求為導向，以“應用性”為人才培養的基本點，以“創新性”為人才培養的著力點，走校企合作的人才培養道路，最終實現應用型高級技術人才培養。

為了適應新經濟發展的要求，傳統機制專業需要努力解決專業發展的瓶頸問題，完善以學生為中心的人才培養體系，推進本科教育內涵式發展進程，探索提升本科教育水平的新工科專業改造升級途徑[6]。我們著重從建立新的人才培養模式、構建新的專業課程體系、探索新的教學方法這三個方面開展了機制專業綜合改革建設，收到了良好的效果。

圖1 專業定位

圖2 專業改造升級途徑

三 建立新的培養模式

傳統的工科專業人才培養過程中的一個突出問題是：培養的畢業生在實踐和創新能力方面與企業需求相去甚遠，難以勝任企業崗位任務要求。為此，我們將“雙元制”的人才培養模式引入專業教學。“雙元制”起源于德國，其一元為高校，一元為企業。通過高校和企業的聯合培養，提高學生的理論與實踐相聯系的能力。根據這一理念，我們與本地區的高新制造業企業合作，共同開展了機制專業“雙元制”人才培養方案設計和人才培養實踐等工作。通過學校和企業之間的緊密合作，充分發揮校企雙方的優勢，培養企業真正需要的創新型人才。同時，針對崗位技能需求，結合課程內在規律，我們以校內課堂教學和校外實踐教學為雙核心，形成了能體現本專業特色的“雙元制”人才培養方案、課程結構體系及相應的教學執行計劃。

在所實施的“雙元制”人才培養模式中，我們圍繞新經濟發展，針對企業崗位要求，定期邀請合作企業參加人才培養方案和課程標準的修訂完善工作。通過充分運用企業技術、設備設施等方面的優勢，構建校企協同的人才培養產業創新中心，實現高質量、高層次、高素質人才培養。例如，我們與東風股份有限公司在共同開展“雙元制”人才培養的基礎上，合作共建了產業協同創新中心，為企業在智能制造、新能源汽車等領域提供了大量優秀人才。

圖3 校企“雙元制”人才培養

圖4 產業協同創新中心

四 構建新的課程體系

在新工科建設背景下，傳統的機制專業知識需進一步強化和其他學科知識的交叉與融合，其課程體系也要根據時代和產業的需求進行更新和升級。一方面，要促進現有機制專業與人工智能、機器人、物聯網等技術進行融合；另一方面，要推動“交叉融合”課程體系的建設，將新課程知識與技能和實操應用相結合，培養學生的實踐應用能力和創新思維能力[7,8]。為此，我們以機械設計制造及其自動化專業課程為基礎，打破傳統的線性課程體系，面向行業需求，推動傳統課程與大數據、人工智能、機器人、物聯網等課程的交叉融合。通過整合優化專業基礎課程和專業課程，建設跨界課程，在此基礎上形成“交叉融合”特色性課程，構建了“交叉融合”課程體系。

圖5 “交叉融合”課程體系

同時，我們采用模塊化方法，構建了智能控制與測試類(嵌入式系統與應用、機電傳動與控制、測試技術與信號分析等)、智能化過程管理類(物聯網技術、人工智能、智能生產管理、智能工程系統集成技術等)、智能化生產類(智能制造技術、柔性制造系統、智能工廠建模與仿真等)、智能化生產類(機器人技術、數控技術、智能裝備與故障診斷等)特色課程模塊，使學生不僅對高新技術的發展有進一步理解，而且對智能制造生產中的機制專業知識與新技術知識的綜合應用有良好掌握。

五 探索新的教學方法

基于所建立“雙元制”人才培養方案，我們聯合合作企業高級技術人員共同開展教學分析，從企業對應用型本科人才的具體崗位要求出發，制定課程標準和課程實施方案。圍繞以產出為導向的教學目標和課程要求，著力將合適的企業技術資料或生產案例編入教案，形成了“交叉融合”課程教學新方案，開發了綜合性、設計性和創新性教學實驗內容，增強了教學知識的實用性。

在教學過程中，我們重點實施了以項目為導向的教學方法。通過以項目任務為驅動，將企業實際需求引入課堂，實現了基于項目的專業核心課程教學方法改革。例如，在進行《機器人技術》相關知識點的教學過程中，可選擇企業產品為項目載體，融合智能制造、智能檢測與識別知識，對學生進行相關實訓。通過機械產品設計、3D 建模與打印、智能加工制造、數控加工仿真、機器視覺缺陷檢測等一系列流程，使教法與學法相結合，讓學生在實踐中將相關課程知識點學深、學透。同時，以項目為導向的教學策略方法，加強了學生自主探究和小組合作環節，有效鍛煉了學生的交流能力、需求獲取能力、團隊合作能力，提高了學生自主學習能力、創新能力及求職就業競爭力。

在教學過程中，我們建立了“課前-課中-課后”全程動態跟蹤模式。課前，通過在線慕課(MOOC)教學平臺，引入課程知識點，使學生熟悉所學課程重點，對將要學習的內容形成初步認識。課中，根據“交叉融合”課程知識點內容，開展以項目為導向的教學方法。通過情景導入、任務確認、任務實施、任務評價四個環節，把每個環節知識點細化到分鐘，創設課堂項目任務，讓學生帶著問題學習，從而激發學生的學習興趣。同時，讓學生在解決問題的過程中，完成從被動學習到主動學習的轉換。課后，將書本作業與在線教學平臺上的任務拓展練習相結合，達到課程知識點的融會貫通。在課程考核環節，我們根據課程實際情況，將在線練習、課后作業、調查報告、課程論文和實踐操作等納入考核體系，制定了以“課程成績、實踐成績、學校導師評價、企業導師評價”四位一體的校企聯合課程考核機制，從理論分析、資料運用、綜合判斷、團隊合作各環節對學生的綜合能力進行評價。

為了推動“互聯網+”本科教育信息化建設，促進信息技術與專業教學融合，解決教學課時不足、教學資源等緊張問題，我們著力開展了專業課程在線平臺建設，積極嘗試開展微課、慕課教學的探索，進行翻轉課堂、混合式數字化教學等教學方法改革，實現線上線下教學課程和企業實踐的有機結合，從而推動“新工科”專業的教學內涵建設。在線課程主要講解課堂基本知識點，重點放在知識點的課前引入和課后鞏固環節，并加強對學生學習情況的考核；課堂教學以案例分析方式為主，傳授學生運用專業基礎知識解決工程實際問題的基本方法和技能，強調理論與實踐的緊密結合和教學互動。通過線上線下課程教學相結合，達到了“省力、省時、高效”的目的，有效提升了教學質量、增強了教學效果。

六 結語

通過以上專業綜合改革的方法途徑，我們在機制專業持續開展了實踐。從實施的情況來看，在擴展學生視野、提高學生綜合素質、推進“產學研”的緊密結合、加強“雙師型”教師隊伍的培養等方面都取得了良好的效果。從用人單位反饋信息來看，我們所培養的學生綜合能力得到了企業的廣泛認同和好評。總地來說，通過對傳統工科專業的改造升級，我們已形成了“新工科”專業辦學特色，探索出了一條適應于企業需要的機制專業人才培養之路。