面向解決復(fù)雜工程問題的機(jī)械工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

鄒光明， 劉源泂， 肖 涵， 王興東， 侯 宇， 余 震

（武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，武漢430081）

0 引 言

工程教育在國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程中，對(duì)門類齊全、獨(dú)立完整的工業(yè)體系的形成與發(fā)展發(fā)揮了非常重要的作用。2016 年6 月我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，以此為契機(jī)，推進(jìn)工程教育的全面改革，加快從工程教育大國(guó)向工程教育強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)［1］，這對(duì)我國(guó)高等工程教育提出了更高的要求。工程教育專業(yè)認(rèn)證工作所引入的先進(jìn)工程教育理念，對(duì)加強(qiáng)“新工科”的建設(shè)亦有著十分重要的意義。在國(guó)家對(duì)高級(jí)工程技術(shù)人才需求大幅增加的新形勢(shì)下，均在不同程度上強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)又專門提出了培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力要求［2-3］。

我校機(jī)械工程專業(yè)辦學(xué)歷史久遠(yuǎn)，以冶金機(jī)械為特色。2007 年獲批國(guó)家特色專業(yè)，2012 年獲批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，2013 年獲批國(guó)家級(jí)專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目，2008 年獲批機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)課程國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求專業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊(duì)伍配備、辦學(xué)資源條件配置等都圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)展開，對(duì)實(shí)踐教學(xué)提出一系列的新要求［4］。本研究從實(shí)踐教學(xué)入手，結(jié)合自身人才培養(yǎng)定位和專業(yè)特色，構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系，進(jìn)行了一系列的改革與實(shí)踐，使其滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求，著力提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)、綜合和創(chuàng)新能力，達(dá)到認(rèn)證協(xié)會(huì)提出的學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)要求。

1 復(fù)雜工程問題特征

根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該具備解決復(fù)雜工程問題的能力，標(biāo)準(zhǔn)中所提到的復(fù)雜工程問題必須具備下述特征①，同時(shí)具備下述特征②～⑦的部分或全部［2-3］：①必須運(yùn)用深入的工程原理，經(jīng)過分析才可能得到解決；②涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；③需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性；④不是僅靠常用方法就可以完全解決的；⑤問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業(yè)工程實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中；⑥問題相關(guān)各方利益不完全一致；⑦具有較高的綜合性，包含多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問題。

很多學(xué)者對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行了剖析［5-7］，其中必須具備的第1 條特征，注重知識(shí)深度，強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)具備從掌握知識(shí)到運(yùn)用知識(shí)的能力。解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)，并不能在某一門理論課或者實(shí)踐課中就可以得以實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要在整個(gè)培養(yǎng)體系中逐步得到解決，特別是需要貫穿于整個(gè)實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)之中逐步得到提升。本專業(yè)充分考慮復(fù)雜工程問題的特征，結(jié)合在校生／家長(zhǎng)、用人單位、行業(yè)專家以及畢業(yè)5年左右的往屆畢業(yè)生反饋意見制定了學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 構(gòu)建面向解決復(fù)雜工程問題的機(jī)械工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)必須通過整個(gè)培養(yǎng)體系實(shí)現(xiàn)，因此需要將復(fù)雜工程問題的特征進(jìn)行分解，落實(shí)到培養(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中［8］。結(jié)合工程認(rèn)證，眾多專家學(xué)者對(duì)人才培養(yǎng)模式和教學(xué)體系進(jìn)行了研究［9-18］，本專業(yè)為提升學(xué)生的工程教育水平，加強(qiáng)解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，對(duì)工程認(rèn)證復(fù)雜工程問題能力的內(nèi)涵及特征進(jìn)行剖析后，結(jié)合本專業(yè)特色，對(duì)專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂和完善，特別對(duì)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)了實(shí)踐教學(xué)體系，如圖1 所示。

為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，刪除了機(jī)制工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)，增加了機(jī)械測(cè)繪、數(shù)學(xué)建模實(shí)踐和專業(yè)課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)；單獨(dú)開設(shè)了機(jī)械原理、液壓傳動(dòng)、機(jī)電測(cè)控技術(shù)3 門綜合實(shí)驗(yàn)課程，各單獨(dú)設(shè)課實(shí)驗(yàn)課程1 個(gè)學(xué)分。為了在實(shí)驗(yàn)中更直接培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力，根據(jù)復(fù)雜工程問題特征，對(duì)所有課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)與綜合、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)3 層次設(shè)計(jì)。

積極拓展校企聯(lián)合實(shí)踐基地和校內(nèi)實(shí)踐場(chǎng)所，構(gòu)建多方位面向工程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，在面向工程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)支持下，采用基于項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施，提升學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、工程綜合能力和工程創(chuàng)新能力，從而完成學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力達(dá)成。

3 優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)

針對(duì)復(fù)雜工程問題必須具備的特征，考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律及知識(shí)融合的必要性和復(fù)雜性，將傳統(tǒng)的實(shí)踐模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，每個(gè)實(shí)踐模塊的設(shè)置具有較強(qiáng)的層次性，每個(gè)層次設(shè)計(jì)了相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)施方法，實(shí)踐環(huán)節(jié)分為人文社會(huì)、工程基礎(chǔ)、工程設(shè)計(jì)及綜合、工程創(chuàng)新4 個(gè)層次的實(shí)踐。結(jié)合復(fù)雜工程問題的特征，對(duì)各實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，為最終學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的目標(biāo)達(dá)成制定了合理的實(shí)踐內(nèi)容，如機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)屬于工程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)踐模塊，其實(shí)踐內(nèi)容具有復(fù)雜工程問題的5 個(gè)特征。

3.1 人文社會(huì)實(shí)踐

人文社會(huì)實(shí)踐模塊包括：軍訓(xùn)、社會(huì)實(shí)踐、公益勞動(dòng)等；本實(shí)踐模塊主要培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)踐品質(zhì)和實(shí)踐習(xí)慣。

3.2 工程基礎(chǔ)實(shí)踐

工程基礎(chǔ)實(shí)踐模塊主要包括大學(xué)物理、電工、電子等基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械測(cè)繪和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)踐習(xí)慣和基本工程素養(yǎng)。

各課實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)屬于工程基礎(chǔ)實(shí)踐模塊，該層次實(shí)驗(yàn)方法包括各類靜／動(dòng)態(tài)模型演練示范、多媒體現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況展示、虛擬仿真示范與講解、現(xiàn)場(chǎng)操作示范與講解、親手操作等。通過這一層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握機(jī)械工程各分支學(xué)科研究的基本實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，并具有較好的基本工程素養(yǎng)、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥灾饔?xùn)練能力。

解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)首先需要進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，因此本專業(yè)在工程基礎(chǔ)實(shí)踐模塊增加了機(jī)械測(cè)繪的課程實(shí)踐環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)是通過對(duì)現(xiàn)實(shí)機(jī)械設(shè)備的測(cè)繪，使學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際，掌握機(jī)件測(cè)繪的工作程序及技能，培養(yǎng)學(xué)生具有基本的繪制和閱讀機(jī)械圖樣能力，具備解決復(fù)雜工程問題的基本工程素養(yǎng)。

通過本模塊實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械工程問題中識(shí)別、表達(dá)和分析復(fù)雜工程問題的能力。

圖1 面向解決“復(fù)雜工程問題”的機(jī)械工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

3.3 工程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)踐

工程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)踐模塊包括專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的綜合實(shí)驗(yàn)、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、機(jī)制工藝實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，該模塊是在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)開展設(shè)計(jì)和綜合實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和工程實(shí)踐能力，強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)意識(shí)，逐步具備解決復(fù)雜工程問題的能力。

工程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)踐模塊中開設(shè)設(shè)計(jì)與綜合型實(shí)驗(yàn)。如針對(duì)單獨(dú)設(shè)課的機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)，在此環(huán)節(jié)新增機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)測(cè)試及仿真實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)與綜合實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和跨學(xué)科的工程應(yīng)用能力為目標(biāo)，構(gòu)成具有機(jī)、電、液交叉的設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，體現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)融合。實(shí)驗(yàn)以現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用及CAD／CAM／CAE集成技術(shù)為基礎(chǔ)，采用各種現(xiàn)代技術(shù)，提高學(xué)生認(rèn)識(shí)工程問題、分析工程問題、解決工程問題的能力。

本專業(yè)在發(fā)展過程中，始終堅(jiān)持冶金特色。課程設(shè)計(jì)以冶金機(jī)械為對(duì)象展開設(shè)計(jì)。如機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，以冷軋生產(chǎn)線的飛剪機(jī)構(gòu)為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)分析；機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)以冶金礦山用傳輸帶齒輪減速器為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)；專業(yè)課程設(shè)計(jì)以煉鋼廠起重機(jī)為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械制造工藝實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中安排了許多冶金企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解冶金生產(chǎn)過程高速、重載等特征，并將所學(xué)的冶金機(jī)械相關(guān)理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、研究的能力。

3.4 工程創(chuàng)新實(shí)踐

工程創(chuàng)新實(shí)踐模塊包括相關(guān)課程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)建模實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、課外創(chuàng)新實(shí)踐（專業(yè)能力系列競(jìng)賽、工程項(xiàng)目訓(xùn)練和科研項(xiàng)目訓(xùn)練）等，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力及解決復(fù)雜工程問題的能力。

本模塊實(shí)驗(yàn)基于由液壓傳動(dòng)、機(jī)械原理、冶金核心裝備和機(jī)電測(cè)控技術(shù)等課程實(shí)驗(yàn)所組成的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，依托本專業(yè)冶金機(jī)械技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建10多項(xiàng)代表學(xué)科前沿、并具有較強(qiáng)工程背景的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，供學(xué)生進(jìn)行機(jī)、電、液系統(tǒng)個(gè)性化設(shè)計(jì)和研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。該層次實(shí)驗(yàn)主要是在更高層面上培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，體現(xiàn)專業(yè)的冶金特色。本平臺(tái)開發(fā)了緊跟學(xué)術(shù)前沿的探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如高壓靜電噴涂控制、軋機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障診斷、金屬結(jié)構(gòu)疲勞可靠性、受控五桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己獨(dú)立實(shí)施整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程，使學(xué)生從選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、報(bào)告撰寫與答辯等各個(gè)環(huán)節(jié)得到較為全面的創(chuàng)新能力和方法的訓(xùn)練。

另外，在此模塊增加了數(shù)學(xué)建模實(shí)踐，該課程的教學(xué)是以學(xué)生為主體，自主選題、自主探索和改進(jìn)仿真實(shí)驗(yàn)方法，采取多形式、多渠道的評(píng)價(jià)方法，突出學(xué)生對(duì)分析問題能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)；學(xué)生以5 ～6 人為1組，團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作，教師做專業(yè)性指導(dǎo)，協(xié)調(diào)本小組成員共同完成綜合實(shí)踐任務(wù)，學(xué)生成果評(píng)價(jià)突出創(chuàng)新性定位、歸納和展示。

本專業(yè)培養(yǎng)方案中學(xué)生需取得3 個(gè)創(chuàng)新學(xué)分，因此對(duì)課外實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行整合優(yōu)化，以項(xiàng)目的形式開展實(shí)踐，將項(xiàng)目劃分為設(shè)計(jì)創(chuàng)新型、工程應(yīng)用型和學(xué)術(shù)研究型。設(shè)計(jì)創(chuàng)新型項(xiàng)目實(shí)踐是結(jié)合專業(yè)系列能力競(jìng)賽活動(dòng)的主題來展開，具體活動(dòng)包括機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“挑戰(zhàn)杯”課外科技作品大賽、互聯(lián)網(wǎng)＋創(chuàng)業(yè)大賽、工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽、節(jié)能減排科技大賽、Robocon 機(jī)器人大賽、先進(jìn)成圖大賽、機(jī)械產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽、點(diǎn)子大賽、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽等，這些賽事分為院級(jí)、校級(jí)、省級(jí)和國(guó)家級(jí)，采用學(xué)生“自由報(bào)名、自由組隊(duì)、自主選題、自主實(shí)踐”機(jī)制，然后組織答辯，進(jìn)行方案評(píng)比，對(duì)構(gòu)思新穎的可行方案，導(dǎo)師和學(xué)生雙向選擇組隊(duì)，給予經(jīng)費(fèi)資助進(jìn)行產(chǎn)品制作。這些競(jìng)賽活動(dòng)中取得的成績(jī)作為學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)分。工程應(yīng)用型和學(xué)術(shù)研究型項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)是利用冶金裝備及其控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械傳動(dòng)與制造工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，定期發(fā)布學(xué)術(shù)研究型和工程應(yīng)用型課題，學(xué)生依據(jù)自身的知識(shí)儲(chǔ)備和興趣自由選題。以學(xué)生參加科研活動(dòng)的階段性成果（實(shí)物、論文或總結(jié)報(bào)告等）和指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)作為學(xué)生取得創(chuàng)新學(xué)分的評(píng)定依據(jù)。

本模塊實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和所掌握的技能從事機(jī)械工程領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝創(chuàng)新、工程組織管理等工作，完成解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)。

4 進(jìn)一步加強(qiáng)面向工程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

為了提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力，全面營(yíng)造有利于學(xué)生開展實(shí)踐的環(huán)境和條件，建立了面向工程的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，為提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力提供軟硬件支持。本專業(yè)傾力打造及可利用的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)包括：國(guó)家級(jí)機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、工程圖學(xué)自主學(xué)習(xí)中心、校企聯(lián)合實(shí)習(xí)基地、工程訓(xùn)練中心、大學(xué)生創(chuàng)新工場(chǎng)、教育部冶金裝備及其控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和湖北省機(jī)械傳動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

4.1 國(guó)家級(jí)機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)和開放程度直接關(guān)系到培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力目標(biāo)達(dá)成，為此，本專業(yè)一直致力于加強(qiáng)國(guó)家級(jí)機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)。

4.1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

根據(jù)學(xué)生認(rèn)知和學(xué)習(xí)規(guī)律，結(jié)合復(fù)雜工程問題特征，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的需要構(gòu)建了基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)與綜合和創(chuàng)新3 層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)，漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

4.1.2 信息化建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)信息化建設(shè)，學(xué)生可通過信息平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約、下載實(shí)驗(yàn)電子資源（實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、多媒體課件、視頻錄像、虛擬仿真軟件）、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)仿真、提交電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告、查詢實(shí)驗(yàn)成績(jī)等。實(shí)驗(yàn)示范中心定期進(jìn)行培訓(xùn)，提升實(shí)驗(yàn)教師的信息化能力。通過信息化平臺(tái)，可實(shí)時(shí)查看中心的軟硬件資源情況，從而使得中心的資源可更充分地服務(wù)于校內(nèi)外的教學(xué)、科研及工程服務(wù)，大大提高中心資源的利用率。中心隨時(shí)為本科生開放，中心教師可利用教學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行排課、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批閱、成績(jī)錄入，可與學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)交流，給學(xué)生答疑解惑。實(shí)驗(yàn)示范中心建立了完善的實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)。

4.1.3 建立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室

在實(shí)驗(yàn)中心建立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。與武鋼合作成立的武科大-武鋼聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生提供了一個(gè)了解鋼鐵生產(chǎn)流程與典型冶金設(shè)備的最佳平臺(tái)；與武漢船用機(jī)械有限公司建立了智能制造實(shí)驗(yàn)室；與中冶南方有限公司建立了軋機(jī)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室；與中國(guó)大恒（集團(tuán)）有限公司建立機(jī)器視覺聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生通過校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，進(jìn)一步拓展了學(xué)生面向工程的知識(shí)面，利用企業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源培養(yǎng)學(xué)生工程能力，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

4.1.4 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

近年來，實(shí)驗(yàn)中心加強(qiáng)虛擬仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)，2019 年液壓元件及系統(tǒng)成功獲批國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，并推進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、柔性車間虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、機(jī)械測(cè)試虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等系列虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為加強(qiáng)機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了保障。

4.2 建立了工程圖學(xué)自主學(xué)習(xí)中心

本專業(yè)建立了工程圖學(xué)自主學(xué)習(xí)中心，其架構(gòu)如圖2 所示。以機(jī)械制圖課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，建設(shè)涵蓋工程模型、掛圖和工程標(biāo)準(zhǔn)庫以及工具間在內(nèi)的自主學(xué)習(xí)中心，在低年級(jí)增加學(xué)生動(dòng)手和實(shí)踐時(shí)間，形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)和更有興趣學(xué)習(xí)的良好氛圍，培養(yǎng)學(xué)生基本工程素養(yǎng)。

圖2 工程圖學(xué)自主學(xué)習(xí)中心架構(gòu)

4.3 拓展校企聯(lián)合實(shí)踐基地

本專業(yè)努力拓展校外實(shí)踐基地，除已有的武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心外，本專業(yè)建成了武漢船用機(jī)械有限公司省級(jí)示范實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，另外新增中冶南方自動(dòng)化公司、武漢重型機(jī)床集團(tuán)有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)公司十堰發(fā)動(dòng)機(jī)廠、神龍汽車有限公司、湖北省地質(zhì)局裝備中心等10 多個(gè)校級(jí)和院級(jí)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。

在省級(jí)示范實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，針對(duì)本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，校企共同建設(shè)了機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)概論、機(jī)械加工工藝及設(shè)備、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與實(shí)踐3 門實(shí)踐課程。在省級(jí)示范實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地內(nèi)構(gòu)建了集機(jī)械系統(tǒng)方案選擇、機(jī)械制造工藝和材料、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工技術(shù)與編程、機(jī)電液系統(tǒng)設(shè)計(jì)及機(jī)加工計(jì)劃與調(diào)度、排產(chǎn)等模塊為一體的工程實(shí)踐系統(tǒng)訓(xùn)練平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工程實(shí)踐訓(xùn)練的模塊化。

4.4 構(gòu)建大學(xué)生創(chuàng)新工場(chǎng)

本專業(yè)專門建立了大學(xué)生自主實(shí)踐創(chuàng)新工場(chǎng)，創(chuàng)新工場(chǎng)的具體構(gòu)架如圖3 所示。為有效培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐及創(chuàng)新創(chuàng)造能力，形成了以“一個(gè)平臺(tái)為主體，兩營(yíng)活動(dòng)為兩翼，多項(xiàng)賽事為延伸，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)共融合”的特色工作機(jī)制。在創(chuàng)新工場(chǎng)，成立了多個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，如機(jī)器人團(tuán)隊(duì)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、工程訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)等。在創(chuàng)新工場(chǎng)，除了進(jìn)一步推動(dòng)課外專業(yè)能力競(jìng)賽活動(dòng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)等外，同時(shí)致力于推進(jìn)學(xué)科交叉融合，培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

圖3 大學(xué)生創(chuàng)新工場(chǎng)架構(gòu)

5 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)

培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，能解決復(fù)雜機(jī)械工程問題的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，就要求畢業(yè)生具有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論、較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，這對(duì)專業(yè)教師隊(duì)伍提出了很高的要求。為保證師資隊(duì)伍質(zhì)量，保障教師教學(xué)能力、專業(yè)水平、工程經(jīng)驗(yàn)、溝通能力和職業(yè)發(fā)展能力的協(xié)調(diào)和提升，學(xué)校、學(xué)院和本專業(yè)建立了一系列制度和措施。

本專業(yè)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍互通，專業(yè)教師參與實(shí)踐教學(xué)工作。根據(jù)本專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)要求，專任教師需要具有較強(qiáng)的工程背景。具有工程背景的專任教師分為兩類：①曾經(jīng)在企業(yè)擔(dān)任過工程技術(shù)工作職務(wù)而后進(jìn)入本專業(yè)擔(dān)任教師職務(wù)的專任教師，或者派駐企業(yè)從事機(jī)械工程技術(shù)崗位超過半年以上的專任教師；②為與企業(yè)開展技術(shù)合作或科學(xué)研究，有豐富的企業(yè)項(xiàng)目工程研究經(jīng)驗(yàn)的專任教師。本專業(yè)要求教師以多種方式和多種渠道開展與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作；要求青年教師到企業(yè)掛職鍛煉，積累工程經(jīng)驗(yàn)。本專業(yè)所有教師均有企業(yè)科研合作、承擔(dān)企業(yè)科研項(xiàng)目的工程背景。豐富的工程實(shí)踐經(jīng)歷不僅有助于提升教師的科研能力，也有利教師利用工程項(xiàng)目的經(jīng)歷通過言傳身教提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

6 探索基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的自主實(shí)踐模式，提升學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”能力

依托各層次實(shí)踐平臺(tái)，針對(duì)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)施項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)方法，①學(xué)術(shù)研究型項(xiàng)目的實(shí)施主要依托導(dǎo)師制，打通課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、企業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，進(jìn)行完整的科研訓(xùn)練。②設(shè)計(jì)創(chuàng)新型項(xiàng)目的實(shí)施主要依托大學(xué)生創(chuàng)新工場(chǎng)，打通課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽環(huán)節(jié)，將課內(nèi)外實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行完整的工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)訓(xùn)練。③工程應(yīng)用型項(xiàng)目的實(shí)施主要依托與企業(yè)建立的多層次聯(lián)合實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，打通課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在校企導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)下，針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問題，綜合工程設(shè)計(jì)、制造、管理、服務(wù)方面等進(jìn)行訓(xùn)練。通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的貫通、整合與優(yōu)化。

7 結(jié) 語

機(jī)械工程專業(yè)面向解決復(fù)雜工程問題實(shí)踐教學(xué)體系的改革，全面提升了學(xué)生面向工程的設(shè)計(jì)、綜合和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。近3 年來，本專業(yè)學(xué)生參加美國(guó)數(shù)學(xué)建模大賽，獲得一等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5 項(xiàng)；發(fā)表科研論文30 余篇，申請(qǐng)軟件著作權(quán)10 余項(xiàng)，申請(qǐng)獲批專利30余項(xiàng)；參加挑戰(zhàn)杯、Robocon 機(jī)器人大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)40 余項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)80 余項(xiàng)。近5 年開辦和孵化創(chuàng)業(yè)公司10 余家，如本專業(yè)李同學(xué)發(fā)明的工地“治霾神器”——高空霧化噴淋系統(tǒng)，被納入武漢市政府“1 號(hào)文件”，面向全市推廣。國(guó)內(nèi)權(quán)威媒體對(duì)本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)成果進(jìn)行了廣泛報(bào)道，如中國(guó)教育報(bào)2017 年1 月報(bào)道：“三型”人才分類培養(yǎng)科學(xué)成長(zhǎng)——武漢科技大學(xué)打造工程創(chuàng)新人才個(gè)性化培養(yǎng)“試驗(yàn)田”；中國(guó)教育報(bào)2016 年報(bào)道：武漢科技大學(xué)讓學(xué)生成為雙創(chuàng)時(shí)代的幸運(yùn)兒。教學(xué)實(shí)踐表明，實(shí)踐教學(xué)的改革成功地促進(jìn)了機(jī)械類專業(yè)人才的培養(yǎng)。