新工科視域下機械工程專業卓越工程師培養問題探析

張 苗，盧 波，戴 勇

(浙江工業大學 機械工程學院，浙江 杭州 310000)

一、新工科建設的項目背景

“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”) 是為貫徹落實國家一系列戰略部署以及教育改革發展規劃綱要而提出的一項高等教育重大改革計劃。浙江工業大學機械工程專業于2010年獲得教育部首批“卓越計劃”項目，經歷了九年的探索與實踐，在人才培養模式改革、校企合作教育、工科教師隊伍建設等方面取得了顯著成果。

隨著 “工業4.0”、分享經濟、虛擬現實和人工智能技術的發展，在“中國制造 2025”“互聯網 +”“網絡強國”“一帶一路”等一系列重大發展戰略的推動下，新工科計劃應運而生：2016年新工科概念提出，2017年正式推出新工科計劃，并先后形成了“復旦共識”“ 天大行動”和“北京指南”等指導性文件。實現了新工科建設從概念到內涵、行動、方向等多個方面的體系化，新工科建設也成為了我國新時期高等工程教育改革的指導方針。由此，新工科視域下的機械工程卓越工程師培養問題值得我們推進至一個新的高度。

教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐，提出了“五個新”，即工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系[1]。李培根院士針對新工科“何以為新”，對新工科理念新在哪里、結構新在何處提出新的論點，并指出新工科人才應該具備想象力、使命感、空間感、關聯力等新素養[2]。清華大學林健教授從教育教學理念、學科專業結構、學科專業建設、人才培養模式、多方合作教育、實踐創新平臺、教師隊伍建設、人才培養質量等八個方面對卓越工程師計劃的內涵進行豐富加強[3]。浙江大學陸國棟教授也指出，新工科建設需通過關注教師和學生兩個主體，培養工程創新和適應變化兩個能力，做好專業認證和認定兩個保障，融通線上和線下兩個空間，協調校內和校外兩個平臺。打造工程教育的“貫通體”“交叉體”和“共同體”[4]。

二、卓越工程師培養的現狀分析

自2010年起，浙江工業大學機械工程專業啟動了卓越工程師項目，開設了2個 “卓越工程師班”，每年招收約50名學生，開啟“3+1”的培養方式：即三年在校學習，一年企業實習。第4年的企業實習，既是對前3年校內學習的綜合運用，也是對畢業設計的整體實踐，更是對畢業后進入企業工作的良好過渡。幾年來，不斷思考，不斷探索，成果顯著，學校機械工程學院的卓越工程班學生畢業就業率達100%。然而，從當前新工科的視域下重新審視，學院的卓越工程師培養，出現了一些新問題，如：3年的在校學習，卓越工程師班的課程，雖然系里單獨開設，并聘任院內資深教師單班教學，但教師在教學大綱教學方法上，沒有實質性的更新和突破。一年的企業實習，讓同學們提前走入社會，但實習內容有很大的局限性，內容與之前3年所學，之后入職工作，尚存在脫節，更有同學，為了考研深造，敷衍實習。值得一提的是，新經濟的發展、新工科的產生和原有的學科門類的設定、原卓越工程師的培養計劃的制定存在理念與制度上的沖突。

新工科建設下的機械工程專業卓越工程師計劃改革，目的是培養出滿足未來新產業需要的，具有創新創業能力、動態適應能力、高素質的各類交叉復合型卓越工程科技人才。本項目圍繞“新經濟新產業對工程科技人才需求”設計調查問卷，開展調研活動。對已實習和已畢業的卓越工程師班學生開展問卷調研和交流座談，同時對實習企業導師、工作單位高管進行訪談。調研結果及根源分析如下：

學生調研反饋：大學四年，課表很滿，但是很多課程學過之后，印象不深，用處不大。新技術，如大數據、云計算、物聯網、人工智能、虛擬現實，在校期間沒有課程設置，新產業，如智能制造、集成電路、新能源新材料缺乏學習積累。企業調研也顯示：機械工程專業培養基礎扎實，但缺乏對新技術和新產業的學習；校內的專業理論學習與企業的綜合實際應用尚存在脫節；已畢業的卓越工程師班同學在企業中務實肯干，但對比新工科人才標準、綜合素養仍待提升。

在機制上，大工程教育理念落實不夠，課程之間缺乏體系橋梁，學科之間缺乏交叉融合，教學資源缺乏有效整合。在體系上，通識教育和專業教育結合不足，工程教育中的通識和人文內涵不足，人才培養知識體系不夠完善，視野不夠開闊，意識不夠創新，不利于主動、快速地適應未來的發展變化。

在校企合作上，深層次的產教融合不足，實踐教育環節的系統設計和落實還比較薄弱，尚未達到工程領域創新人才培養深層次的目標要求。在國際合作上，合作的學校還要拓展，合作的模式也需優化，合作的效果尚待提升。同時，學科交叉不夠，產教融合不深，仍需持續探索培養工程人才的“復雜問題解決能力”。

總之，新工科人才，既要有緊跟技術前沿的厚實理論基礎、豐富的實踐經驗，更要有前瞻性視角和創造性的精神，具備良好的領導能力，多領域知識整合能力以及深厚的文化底蘊和全球視野。因此，新工科建設，要從多方面對“卓越計劃”的內涵進行豐富和加強，包括教學理念、專業結構、培養方式、多元合作、實踐平臺、師資隊伍等，并將工程教育改革拓展到多學科交叉領域，提升到國家戰略和未來發展的高度，這才是培養真正的卓越的工程師的需要，也是新工科教育改革的需要。

三、新工科視域下卓越工程師培養的探索實踐

1．調整培養計劃，優化課程體系，修訂教學大綱

在新工科的視域下，結合專業認證的十二項畢業要求的基礎上，重新制定機械工程專業卓越工程師班的培養方案，重組和優化課程體系，調整課程學分比例，打通了基礎課程、專業課程和通識課程、實踐課程、國際課程、前沿課程之間的網狀聯系，建立主干課程和選修課程群組模塊，如以工程圖學、機械原理、機械設計為核心的結構設計課程群，以材料力學、理論力學、計算機輔助工程分析為核心的力學分析課程群，以工程材料、激光加工、成型工藝為核心的材料加工課程群以及智能制造課程群，機電控制課程群，質量管理課程群等，加強交叉學科，邊界學科的選修課群組體系建設，增設《智能控制》《物聯網與大數據》《智能物聯制造系統與決策》《智能運維與健康管理》等新工科課程。構建組合式模塊化的課程框架，最終形成“四橫四縱”的課程體系(如下圖)。

圖 機械工程專業“卓越工程師”培養課程體系

隨著培養計劃的調整，課程體系的優化，教學要求的提升，課程的培養目標就要支撐新工科下機械工程專業卓越工程師培養的新目標。因此，結合培養目標和畢業要求的矩陣指標，進行課程教學大綱的深度修訂，截至目前，已經修訂必修大綱34門，修訂選修課大綱37門，制定新課程大綱6門。并建立評估反饋機制，實現教學體系的信息循環，不斷提升改進。

2．強化校企合作，提高企業參與，項目實踐育人

機械工程專業卓越工程師班的實習計劃為期一年，截至目前，已經和中國聯合工程公司、西子奧的斯電梯有限公司、杭州日盛凈化設備有限公司、哈爾斯真空器皿有限公司、杭州聚光科技有限公司等二十家知名企業建立面向卓越計劃的長期實習基地。

隨著實習要求進一步提升，校企合作進一步深化，現已逐步建立多元協同的卓越工程師培養方式，讓學生深入行業領域，深入產品生產，深入技術前沿；讓企業多形式、深層次、全過程參與卓越工程師的培養過程。如企業專家參與培養計劃的制定、參加學生實習的過程、指導學生的畢業設計。2018年開始，機械工程專業卓越工程師班開設企業專家課程，截至目前邀請了博世電動、敏實集團、杭州機床、浙江中控、阿里巴巴等企業，開設了《質量管理》《創新機遇》《智能制造》《工程倫理》等八次主題課程。“卓越工程師雙導師制度”(校內導師+企業導師)也真正落到實處，卓越工程師班的同學，均有企業導師給定畢業設計課題，校內導師根據企業課題給予畢業設計任務書，兩位導師共同指導學生。專業導師和學生也積極參與企業的產品研發，合作申報產學研項目等。發揮教師教授的自身科研優勢和企業高工的生產實際經驗，實現校內的理論知識和企業的實踐知識雙向流動，培養雙導師實踐體系相互滲透。

開展多學科交叉型綜合性實踐課程，如《工程設計與制造項目》《卓越工程專業綜合實踐》等，構建教師引領、學生自學、專家評析相結合的項目式、研究型、探索性教學模式。力求打造高階性、創新性、挑戰度的“金課”，提高課程育人的時代性、針對性和實效性。

3．開拓交叉融合，接觸國際前沿，鼓勵創新創業

工程教育國際化是建設世界一流工程教育的必經之路。工程教育全球化進程的加快要求中國工程教育與國際接軌，積極開展國際交流和合作。一直以來，學院卓越工程師班同學有機會參加各種國際交流項目和游學項目，但針對目前出國學習費用較高，學生參與比例較低的問題，我們探索性地開展國際化課程。全體卓越工程師同學，可以在國內開展國際課程學習，我們邀請美國、德國教師來校內給卓越工程師開課，與校內課程形式一致，與國外課程內容同步，換一種方式開拓國際視野。并且，我們新開設必修課程《工程前沿講座》，每學期邀請4位不同領域的專家，近距離為同學開展工程前沿的先進理念和先進技術學習，開闊視野，啟發研究，實現開拓交叉融合的新格局。

同時，在“互聯網+”的推動下，我們把創新創業教育融入新工科建設，將通識課程創新思維與創新方法融入專業課程“工程設計與制造項目”，把發展學生的創造能力和創新思維作為人才培養的重要手段，推出ME學術講壇，擴建“創客空間”，積極搭建創業平臺，用心培育創新項目，將“機械設計大賽”融入機械原理、機械設計課程群，將“互聯網創新設計大賽”融入畢業設計環節，進行全員化推進，在第五屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽中，我們的學生獲得了全國總決賽的銀獎。

四、總結展望

本項目深入探索新工科建設的內涵與方法，通過調整培養計劃、優化課程體系、修訂課程大綱，強化校企合作、提高企業參與、項目實踐育人，開拓交叉融合、接觸國際前沿、鼓勵創新創業等方面對新工科視域下機械工程專業卓越工程師的培養問題進行探索與實踐。相信在新工科的有力推動下，“卓越計劃”將邁上一個新的高度，繼而掀開工程教育改革新的篇章。