新工科背景下機械工程專業教學體系改革的思考

趙海霞 王玉民 段俊勇 張永濤 史偉杰

摘要：文章以我校機械工程專業為例，為培養具有創新創業能力、動態適應能力的交叉復合型工程人才，我們從新結構、新方法、新內容、新評價等方面對專業教學、實驗、實踐等體系進行了探索與建設。

關鍵詞：新工科;機械工程;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0354-02

一、引言

隨著創新驅動發展，“中國制造2025”“互聯網+”以及“一帶一路”等重大倡議的實施，新的一輪科技革命正在引領時代經濟的發展以及工業變革，這對我國高等院校的工程人才培養模式和方案提出了新的挑戰，傳統工科培養模式已經不能適應當下社會的發展需要[1]。

“新工科”建設是一種新的工程教育的模式，它的“新”不只是開設一些新興專業，而且重點是對原有專業進行教學體系的改革和實踐內容的更新。我校機械工程專業在已通過專業認證的基礎上，針對“新工科”的建設，在教學和實驗環節進行了一系列的改革和探索。

二、機械工程專業教學環節、實驗體系存在的問題

我校機械工程專業作為國家特色專業，經過這些年的改革與實踐，在課程教學以及實驗實踐方面進行了大量的探索與創新，取得了豐富的經驗和成果。隨著專業認證的進行，我們專業不斷完善學科建設，創新課堂教學，規范試卷的設計以及畢業設計課題的選取;完善實驗室建設，增加了大量實驗設備，創辦了機器人實驗室，豐富了實驗內容，取得了一系列的教學和科研成果。但作為“新工科”建設，仍存在著一些不足。

（一）課堂教學環節存在的不足

課堂教學內容與當今工程實際聯系不緊密。隨著社會和工業的不斷發展，一些先進設備不斷被應用于企業生產制造，像3D打印、機器人技術和智能制造技術不斷出現和應用，對專業人才的培養也要與時俱進。但機械工程專業的教材改動很少，如果只按照教材進行課程教學，有些內容就與工程實際有些脫節，這無法滿足“新工科”對創新型、綜合型人才的要求。這就需要專業教師在日常教學中不但要把專業基礎知識教給學生，而且還要讓學生知道當下機械工程最前沿的知識，培養學生的創新意識，使學生認識到自己努力的方向。

（二）實驗實踐環節的不足

課堂教學能夠增加學生的認知，而實驗實踐環節能夠培養學生的實踐動手能力。實驗環節不僅僅是課堂教學的輔助，而且是學生在走出校園之前與工程實際最近距離的接觸機會。我們的實驗不能停留在書上，實驗課程要使學生能夠真正地了解先進的設備和技術，但這不能僅僅是認知方面，像我們專業購買的立體倉庫、KUKA機器人、3D打印機和液壓氣壓設備等，讓學生能夠利用這些實驗設備參與實際項目，解決實際問題是我們實驗內容設計的目標。

三、“新工科”背景下機械工程專業教學改革的思考

圍繞“新工科”工程教育改革的新理念，為培養具有創新創業能力、動態適應能力的交叉復合型工程人才，我們從新結構、新方法、新內容、新評價等方面對機械工程專業的教學進行了探索與建設[2]。積極推動機械工程專業的教學改革，由于機械工程專業的基礎性以及學科的交叉性，我們針對當前教學實踐上存在的一些問題進行了一系列的探索與總結：（1）制定多學科交融個性化的專業培養方案;（2）重構多學科交融的機械類課程體系;（3）建設符合新經濟發展需求的課程內容;（4）推廣以學生為中心的教學方式;（5）建立校企融合的實踐基地。

（一）建立從頂至下的縱貫式實驗體系

建設了從頂至下的縱貫式實驗體系，由復雜工程問題入手，從工程實際中抽取典型對象，將工程應用、課堂教學和實驗實踐協調起來，培養學生解決復雜問題的能力、工程創新能力和自我學習實踐能力。

1.工業級實驗平臺。以液壓系統為代表的裝備設計與控制類實驗平臺，新引進的實驗平臺都達到了工業應用水平。我們要充分利用這些實驗設備，不僅僅能夠解決教材上的參考案例，還能參與實際的工程實驗項目，解決具體的工業問題，并從這些實際產生的問題中提高學生分析問題、解決問題的思維和能力。

2.校企協同實踐平臺。針對“新工科”的教學模式，不僅僅是學校課堂上的教學，我們要充分利用相關企業的資源，深化與企業的協同合作，將工程教育延伸至企業現場，培養學生自我學習的興趣、適應工業發展的能力和工匠精神，實現“新工科”的培養目標[3]。具體實施措施如下：①面向理論課程的企業實踐平臺，與企業深度合作，為學生提供理論轉化生產的平臺，共同培養具有實踐能力的“新工科”人才;②校企協同的畢業設計全過程指導與管理，采取集中授課與分散指導相結合的校企雙導師畢業設計模式，在生產實際中選取畢業課題，對畢業設計的題目、內容以及解決問題的方法都有了更高的要求，培養學生理論與生產相結合的能力;③以解決實習企業現場工程問題為導向的生產實習模式，鍛煉學生在實習過程中發現問題、分析問題、解決問題的能力。

3.自主創新實踐平臺。具體為以工業機器人和機電一體化實現為主的控制實驗系統，以面向科技競賽的競賽實踐平臺，以服務學生自主創新制作的機械創新中心。

（二）建立系統的實踐教學體系

建立了由課內實驗、開放創新實驗、創新創業實踐與科研訓練組成的四層實踐教學體系，融合了知識傳授、能力培養、素質教育全面協調發展，著力培養學生的動手能力、工程意識和創新能力。

1.課內實驗由驗證性實驗和綜合性實驗組成，驗證性實驗是為了加深學生對課程學習內容的理解和應用，加強動手能力的培養;綜合設計性實驗能夠使學生加深對課程多個知識點的綜合理解和應用，加強問題解決能力的培養，逐步減少驗證性實驗（15%），加大綜合性實驗（75%）的比例。

2.進行開放性創新實驗，實驗內容涉及多門課程，機械工程專業的每一門課程都不是獨立存在的，知識點都是交叉融合的，開放性創新實驗能夠增強學生的綜合應用能力和創新意識。

3.加強創新創業實踐，以學科競賽、創新創業項目等為基礎，培養學生的實際動手能力，在參加實踐的過程中更好地理解和掌握專業的理論知識，著力增強學生的創新能力。

4.基于OBE培養模式，建立以畢業能力為導向、以項目為載體的實踐教學體系，實現從注重知識傳授到注重能力培養的轉變。尤其是畢業設計和生產實習，二者結合，重點培養學生認識問題、分析問題以及解決實際問題的能力。

四、結論

“新工科”建設是當前高等教育的重要工作[4，5]。我校機械工程專業以“新工科”建設為契機，通過了專業認證，并積極推動教學改革，制定了一系列措施，由原來的傳授知識為主改變為以培養學生的工程意識、實踐能力和創新精神為主，從而培養具有創新創業能力、動態適應能力的交叉復合型工程人才。

參考文獻：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，郝杰.加快發展和建設新工科 主動適應和引領新經濟[J].高等工程教育研究，2017，（01）：1-9.

[2]林健.新工科建設：強勢打造“卓越計劃”升級[J].高等工程教育研究，2017，（03）：7-14.

[3]張萍，周大利，芶立，黃永前.新工科背景下的校企合作培養多層次創新人才[J].教育教學論壇，2019，（27）：103-104.

[4]許星.知識體視角的新工科演化路徑研究[D].浙江大學，2019.

[5]吳濤，吳福培，包能勝，牛小東.新工科內涵式發展理念的本質溯源[J].高等工程教育研究，2018，（06）：16-22.