機械類專業“三交叉三融合”人才培養模式的探索與實踐＊

萬宇杰 易建鋼 張 良 方自強

（江漢大學 智能制造學院，湖北 武漢 430056）

一、概述

隨著國家裝備制造業在高端智能化方向上的戰略布局，企業對機械類專業人才提出了更高的要求。為了滿足新興產業對人才的需求，項目圍繞機械類專業應用型人才培養，結合學校自身辦學條件和特色，對機械類專業開展了“三交叉三融合”人才培養模式的研究與實踐，探索了地方高校機械類專業適應地方經濟發展的改革途徑。

二、地方高校機械類人才模式面臨的問題和“三交叉三融合”人才培養模式理念的提出

1.傳統機械類專業課程設置模式不能適應現代制造產業對人才的需求

目前普遍情況是：高校機械類專業人才模式與新興技術結合不緊密而無法適應企業發展需求，以及課程之間知識點融合度不夠的問題，學生從工程知識到工程能力的遷移能力缺乏，提高機械類專業學生多知識點綜合應用能力迫在眉睫[1]。

項目通過傳統機械類專業課程與新興技術的交叉，以及專業課程相關知識點之間的融合，構建了面向智能制造的交叉型課程體系和“多知識點融合”的教學方案。用模塊化方法將機械類課程與以人工智能、機器人、物聯網、大數據等為代表的新興技術進行縱向交叉，將機械類專業課程知識點和智能制造課程知識點橫向融合。

2.傳統的線上線下教學方式和筆試考核方法，沒有跟上現代人才培養的潮流

當前眾多高校課堂教學時長不足，實踐環節在教學體系中存在的孤立、虛化及弱化，以及考核學生方法單一的問題，網絡教學與實踐教學的交叉和優化不深入，學生綜合能力的全面考核方法不完備。通過引入“互聯網+”和虛擬仿真技術，創建了線上網絡教學、線下虛擬仿真實踐以及線下理論教學的交叉型教學方式，制定了以“課程成績、實踐成績、學校導師評價、企業導師評價”四維一體相融合的詳細考核方案，全面考核學生綜合能力[2]。

3.培養模式與企業需求脫節，是目前應用型高校急切要解決的問題

當前應用型高校機械類專業畢業生與企業工作崗位匹配度不高，以及學生實踐與創新能力不足的問題，培養適合企業需求的、具有全面素質與創新能力的人才是高校教學改革的方向。項目構建了“實踐與創新”相交叉的應用型人才培養方案，形成了地方高校與企業產學融合的“雙元制+”人才培養機制。通過與先進企業緊密合作，組織企業參與課程方案和課程內容的設計，將企業對人才技能的要求融入人才培養方案中；根據企業反饋信息持續修訂“雙元制”人才培養方案。

三、“三交叉三融合”人才培養模式體系

1.通過構建傳統專業課程與新興技術相交叉的模塊化課程體系，為面向新興產業技術需求的專業建設奠定基礎

將機械類課程與新興技術相交叉，形成了以新興技術為核心的模塊化新課程體系。機械類課程與圖像識別、智能裝備、物聯網、柔性制造以及智能化控制與測試等新技術交叉，形成了以圖像識別（機器視覺、深度學習理論與方法等課程）、智能裝備類（機器人技術、數控技術等課程）、智能化過程管理類（物聯網技術、智能生產管理等課程）、智能化生產類（柔性制造系統、智能生產計劃管理等課程）、智能控制與測試類（機電傳動與控制、測試技術與信號分析等課程）等為代表的智能制造類專業核心課程模塊，為智能制造工程專業的建設奠定了基礎；

2.通過設計“多知識點融合”的教學方案，培養機械類專業學生解決復雜工程問題的能力

基于成果導向（OBE）的工程教育理念，以機械類專業課程為基礎，以成果導向驅動多門核心課程相關知識點的融合，培養學生解決復雜工程問題的能力。以“液壓與氣壓傳動”課程為例，根據課程與知識點的內在聯系，將“人工智能方法”中“機器學習”與“液壓與氣壓傳動”中“智能液壓系統”相融合，從而實現不同課程知識點之間的“橫向融合”。

3.通過推行“線上+線下+虛擬仿真實踐”的交叉型教學方式，提升學習效率，激發學習興趣

基于互聯網在線課程平臺和虛擬仿真實踐平臺，以提升學生學習效率為目標，以激發學生學習興趣為導向，通過推行“線上+線下+虛擬仿真實踐”的交叉型教學方式，采用交叉方式實施理論和實踐的混合式課程教學。通過現代化的計算機虛擬仿真技術促進學生實踐能力、工程知識應用能力的培養。采用“線上+線下+虛擬仿真實踐”相交叉的教學方式，能有效解決實驗儀器臺套數不足及實驗地點受限等問題。

4.通過改進學生考核評價制度，建立“課程成績、實踐成績、學校導師評價、企業導師評價”四維一體的融合型綜合能力考核機制

為了全面評價學生綜合能力，利用校企合作資源，結合產學融合型人才培養模式，將在線練習、課后作業、調查報告、課程論文和實踐操作等環節納入考核體系，構建了以“課程成績、實踐成績、學校導師評價、企業導師評價”四維一體的融合型綜合能力考核機制，實現了課內、課外、理論、實踐等環節的全面考核，形成了融合型學生綜合能力考核機制。

5.通過聯合企業參與課程內容和課程方案的制定，形成“雙元制+”產學融合型人才培養機制

圍繞企業對人才技能需求，結合課程內在規律，以校內課堂教學和校外企業實踐為雙核心，構建了“實踐與創新”相交叉的應用型人才培養方案，形成了體現機械類專業特色的“雙元制+”人才培養模式。聘請企業技術骨干作為學生企業導師；將企業實踐與理論教學及學科競賽進行有機結合，形成高質量、高層次、高素質的地方高校與企業的“雙元制+”產學融合型人才培養模式。

6.以學科競賽為平臺，構建“實踐與創新”相交叉的實習實踐機制

地方高校以培養具有較強的實踐能力和創新能力的應用型人才為主。依托機械創新設計大賽、工程訓練大賽，工程機器人大賽等學科競賽平臺，采用不同于傳統模式的工程訓練實習環節。學生從題目分析，到方案制定、設計，最后到作品裝配、調試，通過全過程實踐，體會到創新的意義。

四、“三交叉三融合”人才培養模式體系的主要實踐成效

1.實現了傳統機械類專業的改造升級，形成了“工業機器人”新方向

2018年1月，學校批準升級后的機械設計制造及其自動化（工業機器人）方向招生。2019年，由校外教授組成的專家組對學校擬開設本科新專業進行了論證。2020年2月，教育部批準我校建立“智能制造工程”專業。

2.構建了交叉型專業課程體系和多知識點融合的教學方案

強化了傳統機械類專業和智能制造其它學科知識點的融合，推動了課程知識點的重構。以“液壓與氣壓傳動”課程為例，通過將“流體力學”中的流體力學基礎知識、“可編程邏輯控制器”中的邏輯控制知識與“液壓與氣壓傳動”中的液壓與氣壓控制閥流體運動規律、功能回路邏輯控制知識融合，培養學生的綜合素質與工程創新能力，達成“液壓與氣壓傳動”教學大綱的課程培養目標。

3.創建了“線上+線下+虛擬仿真實踐”的交叉型教學方式，探索了線上線下相交叉的教學

利用網絡技術和實驗室資源，開展了“線上+線下+虛擬仿真實踐”的混合式教學方法，以“液壓與氣壓傳動”課程為例，為了在更短的教學課時內加深學生對“液壓與氣壓傳動”相關理論知識點的理解，提升學生理論聯系實踐的能力，通過在優課聯盟UOOC平臺上建立“液壓與氣壓傳動”網絡教學課程，在實驗室開展“液壓與氣壓傳動”虛擬仿真實踐教學和課堂翻轉教學，在加深學生對客觀知識理解的同時，提升學生對知識的綜合應用能力。

4.構建了“四維一體”融合型綜合能力考核機制

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”四維一體相融合的考核機制，實現理論到實踐，從線上到線下，從學校到企業等環節的全面考核，形成了學生綜合能力融合型考核機制，進而為制定提高課堂教學質量措施提供科學依據。

5.通過建立“實踐與創新”相交叉的應用型能力培養方案

將課程培訓、創新思維與方法培訓和科研訓練與各類創新競賽相結合，把學生的科研訓練與創新競賽相結合、把學生的創業訓練與創新競賽相結合，在實踐中創新，通過創新推進實踐，促進學生實踐和創新能力的培養。

6.通過與多家知名企業聯合，建立了“雙元制+” 產學融合型人才培養模式

本培養模式既培養了學生，又為企業的技術開發提供了幫助，還為企業輸送了優秀人才。多家企業已由單一的接受學生實習升級為科技攻關、聯合申報課題等深層次的合作，并參加專業課程方案的制定工作。通過企業技術人員全程參與，按“全面發展、整體優化、個性發展、突出應用”的原則，根據區域經濟和社會發展在人才需求上的新要求，遵循教學基本規律，形成了“雙元制+” 產學融合型人才培養機制。

結語

本文以培養實用工程創新人才為目標，通過改造傳統教學方式，引入現代信息技術，采用交叉融合式教學模式，將教與學融為一體，保留部分優秀教學方式及方法，多門課程教學中采用交叉融合模式，有利于充分調動學生的學習積極性和主動參與性，打破了學生學習的地域性及時域性，探索出了提升學生學習能力的多元考核模式，提高了學生學習過程中的參與度與積極性，圍繞機械類專業課程開展的教學改革，其教學組織、課程教學內容、教學方式、考核形式等值得類似課程實施借鑒和推廣。