一流本科引領下的工程應用創新實踐能力培養的改革和探索

郭輝 方宇 馬西沛 范平清

摘? 要：在一流本科建設的引導下，以培養機械類專業群學生工程創新與實踐能力為核心，以豐富一流教學資源（包括課程資源及實習實訓基地）為主線，將先進制造產業新技術、新產品、新業態、新模式融入教學過程，形成一批一流教學資源;對標先進制造業對工程創新能力的新需求，建成一批課內課外結合、校內校外融合以培養學生工程創新實踐能力的一流雙創實驗實訓基地;以卓越工程教育為引領，形成了與機械類行業企業協調育人、協同辦學、協同創新的“三協同”立體辦學模式;打造一流教學師資隊伍，培育學生創新能力。

關鍵詞：一流本科;工程應用;機械專業;探索

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）06-0032-04

Abstract： Under the guidance of first-class undergraduate construction， the core is to cultivate engineering innovation and practical ability of mechanical students. Taking the enrichment of first-class teaching resources （including course resources and practice training bases） as the main line， we integrate new technologies， new products， new formats and new models of advanced manufacturing industry into the teaching process to form a batch of first-class teaching resources. This paper analyzes the new demand of advanced manufacturing industry for engineering innovation ability， and builds a group of first-class training bases for innovation experiment and innovation to cultivate students' engineering innovation ability by combining in and out of class. Under the guidance of excellent engineering education， the "three synergies" three-dimensional school-running mode has been formed to coordinate education and co-innovation with enterprises in the mechanical industry， so as to cultivate students' innovation ability.

Keywords： first-class undergraduate; engineering applied; mechanical specialty; exploration

隨著自動化、信息化、網絡化、智能化等技術的不斷成熟和廣泛應用，在一流本科建設的引領下，各個高校積極開展新工科研究活動，從而深化工程教育改革，推進一流本科建設與發展，提高學生創新能力的培養。作為制造業重點發展領域的機械與汽車產業，這一發展趨勢所需的技術人才正符合新工科人才特點[1-2]。目前，眾多地方本科高校面臨轉型發展的機遇和挑戰，在轉型發展和新工科建設背景下，應用型本科高校更應緊密結合經濟社會和產業發展需求，迅速調整專業定位，著力優化教學內容體系，為社會培養具備新工科實踐與創新能力的應用型人才[3-4]。

一、重新構建工程應用型的一流教學資源

先進制造業快速發展對學生工程創新與實踐能力要求不斷提升，為解決機械類專業建設過程中課程資源及實習實訓基地不足的問題，根據國家教學質量標準，在已有課程基礎上，將先進制造產業新技術、新產品、新業態、新模式融入教學過程，打破專業界限，樹立交叉、跨界、融合的“大工程”發展理念，重構課程體系，開發出一批一流教育教學資源[4-5]。

1. 新增課程資源，重構融合新技術、新業態的機械工程類課程體系。以智能制造、新能源汽車和機器人等新興產業為引領，通過新增課程資源，構建融合先進制造業“四化技術”與新能源汽車技術的機械類專業課程體系。充分體現智能制造的自動化、信息化、網絡化與智能化核心技術和新能源汽車產業的電機、電池、控制器以及汽車的智能化、網絡化、信息化、終端化等核心技術，如表1。

2. 加強在線課程的建設及應用。構建“線上+線下”有機融合、互為補充的課程教學體系，豐富課程資源，滿足學生個性化選課需求。一方面充分挖掘校內課程資源，加強在線課程建設力度，促進信息技術與教育教學深度融合，推動教與學的深刻變革。另一方面積極引進國內外優質在線課程，借鑒外校先進的教育理念、教學方法和教學技術。通過學分互認機制，融通線上線下兩個空間，最大限度地發揮線上線下、課內課外等多種混合式教學模式在教與學上的作用，激發學生主動學習的動力和興趣。

3. 利用“引智計劃”引進雙一流高校優質課程資源。根據《一流本科專業群教學資源條件改善實施辦法》，靈活引進雙一流高校機械類專業通識課程、專業課程資源，豐富我校機械類專業優質課程資源庫，滿足工程應用型機械類專業學生在寬厚基礎、特色專業課程等方面的能力與素質培養需求。

4. 新建一批實驗室。包括工業4.0智能制造實驗室、智能制造數字化工廠、機器人實驗室、新能源汽車核心總成（電機、電池及控制器）實驗室、校企共建新能源汽車零部件“開放性實驗室”及“聯合實驗室”等。支撐新增課程如《先進制造技術》《智能控制技術》《運動控制技術》《電機拖動技術》《機器視覺與傳感技術》《圖像視覺處理技術》《新能源汽車電池性能實驗》等20余門課程的課內實驗。

5. 升級改造已有實驗實訓基地。主要包括以下幾個方面：升級改造專業基礎類實驗室、大學生“雙創中心”、擴建大學生方程式賽車設計創新平臺、重新架構“機器人”和“汽車人”科創中心等，優化配置師資、設備和項目。

二、“三協同”立體化辦學模式，培育學生創新能力

機械類專業群經過多年的建設，始終圍繞先進制造業產業需求，以卓越工程教育為引領，形成了與機械類行業企業協調育人、協同辦學、協同創新的“三協同”辦學模式，實現人才培養與產業需求的無縫對接，為學生提供產學研立體化學習環境，提高其創新能力[6-8]。

（一）產學交融的工程實踐能力培養體系的創建

以培養面向先進制造業的工程應用型人才為目標，充分發揮校企協同優勢，探索工程實踐能力培養的模式和方法，根據機械類專業對畢業學生的知識、能力與素質的要求，從培養學生的工程實踐能力、工程設計能力、工程創新能力和社會適應能力入手，完善實踐教學體系，形成多層次、開放式、產學交融的應用型創新型人才培養實踐教學體系，做學結合，在真實環境下培育學生的實際工程能力。

1. 校企聯合指導學生實踐課程。依托校企協同，與多家企業建立長期的校企合作關系，建立校外大學生實習實訓基地群。實現學生整班級建制至企業完成認知實習、生產實習和崗位實習等頂崗實習任務，提升學生的工程實踐能力。校企共同制定人才培養方案、組建教師隊伍、搭建實踐教學平臺，共同實施教學、人才培養成效評價，企業參與人才培養全過程，不斷推進開放型校企協同。在強調校企合作目標、師資、資源、管理的多方協作下，學生工程實踐能力不斷提升、工程能力培養體系逐步完善、教師教學能力普遍增強、學校科技創新能力逐步提高。

2. 企業教師進課堂。邀請企業工程師進行課堂教學，指導本科生進行課程設計。并將企業導師引入專業課程的課堂教學中，將新技術、新產品、新模式、新業態引入到課堂，引入企業案例教學，拓寬學生的知識結構，提升學生的工程能力，激發學生的學習熱情。

3. 實行雙導師制度。學生進入到企業實習。在企業中進行畢業設計等實踐環節。畢業設計以企業的工程項目為基礎，開展真刀實槍實戰性的項目工作。實行“雙導師制”，校內導師和企業導師共同指導畢業設計，包括答辯評價和成績評定。

（二）基于工程項目的三層次、五模塊的創新培養機制

面對先進制造業與區域經濟社會新需求，推動我校工程應用型人才培養的內涵式發展，仍然需要持續打造多維度“定位精準、能力突顯”的工程應用型創新人才培養新機制[9-11]。

1. 構建三級項目，逐漸提升工程能力和素質

如圖1所示，將機械類專業所需的共性工程能力作為一級項目進行訓練，稱為“工程表達”，注重學生將機械類產品采用基本的工程圖紙進行表達的能力培養。二級項目包括產品結構設計、產品制造、機電控制器設計、工業機器人及方程式賽車設計五大模塊，供不同專業方向的同學進行選修。在二級項目的基礎上進一步分解則形成學生個人或小組可選擇的三級項目，三級項目往往與具體理論課程、實踐課程或實習環節相關聯，同學選擇完成三級項目的過程，校企聯合導師將對項目開展過程中的設計、計算、圖紙繪制、程序編制、制造、裝配、調試等環節進行指導、評價。由于畢業設計為每位同學必須項目，不計算在五大模塊中，但仍然分解到三級項目。參與導師科研項目、企業實習環節的項目、各類學科競賽項目都可以作為畢業設計的內容。一、二、三級項目是逐漸深入的，可完成學生工程實踐創新能力的培養。

2. 五模塊交叉，可培養學生綜合創新能力

所設置的產品結構設計、產品制造、機電控制器設計、工業機器人及方程式賽車設計的五大模塊，可交叉進行，形成學生綜合能力培養的螺旋式上升曲線。圖1中貫穿各個模塊的是所列出的各類專業課程及實習實踐，學生只要選修了相關的課程，即可在各個模塊之間進行交叉選擇，既滿足學生培養的個性需求，又為機械類專業學生打下扎實的專業基礎。對機構設計感興趣的同學，既可做產品結構設計模塊的三級項目“機構學分析”，也可以選擇參加工業機器人模塊的“機器人機構設計”，也可以進行方程式賽車設計模塊的“各系統總成設計”。多個模塊的三級項目都鼓勵學生以小組的形式完成，在培養學生工程創新實踐能力的同時，鍛煉學生的團隊合作、組織能力、領導能力、交流能力等非專業能力，有利于提升學生的綜合創新能力。

三、打造工程應用型機械類專業群一流教學師資隊伍

加強對教師隊伍的培養，培養一批具有創新能力和發展潛力的教師，形成可持續發展的教學師資梯隊，特別是加強培養以年輕的博士研究生為主的中堅力量，培養教師的業務能力和工程實踐能力，建設一流教學師資隊伍，如圖2所示，為培養學生的工程應用創新實踐能力提供保障[12-13]。

（一）加強教師思想理論教育和政治引領

把政治標準放在首位，嚴格高校教師資格準入制度，完善《加強和改進青年教師思想政治工作的實施意見》，加強對擬錄用人員的思想政治表現、道德品質、遵紀守法、誠信記錄等情況進行考察，并對應聘人員資格條件進行復審。開展網上評教、評選師德標兵等活動，倡導師德師風，落實教授為本科生上課制度，優秀教師進入教學一線。

（二）立足校企三協同，提升雙師型教學師資素質

建立內培外引多渠道雙師型教學師資隊伍建設機制，形成《培養和提高教師工程應用能力實施辦法》，內容包括人才計劃、本科生企業導師聘任辦法等。設立產學研雙師人才培養專項資金，支持教師到企業進行為期一年的掛職鍛煉，以保證教師工程能力及工程素養得到切實提高。

（三）內培外引，提升師資國際化能力和專業水平

從校、院兩級進行政策支持，引進和培養教學名師、領軍人才和青年人才。加強青年教師國際化能力的培養力度。資助教師赴國外高校進行學歷學位進修、選派教師進行國外教學研討交流、指導學生進行國際學習交流、開展國外短期課程學習和培訓等，給在校青年教師廣闊上升空間。

（四）建設教師全方位培養機制

依托校黨委教師發展中心，建立起涵蓋教師選聘、崗前培訓、職初培訓、專業發展、企業工程實踐培訓、支持教師參加教育教學交流會議、職業能力不斷提升等全過程的教師發展體系，實現教師培養和發展制度化。

四、結束語

在一流本科建設的背景下，圍繞機械與汽車新興產業發展需求和特點，以提升機械與汽車工程專業學生的工程實踐能力和創新能力為出發點，通過優化課程體系結構、構建多元培養模式，打造一流教學師資隊伍等一系列改革措施，建立新工科背景下的機械與汽車工程創新人才培養體系，切實提高人才培養質量，為我國機械與汽車新興產業發展提供優質人才。

1. 建設一批一流教學資源。包括及時融入先進制造業新技術、新業態、新產品、新模式的理論課程與實踐課程，以及強化學生工程創新與實踐能力培養的一流實驗實訓示范基地。

2. 創新機械類專業工程應用型人才培養機制，對標學生工程創新與實踐能力培養需求，進行“三協同”立體化辦學模式，培育學生創新能力。

3. 打造工程應用型機械類專業群一流教學師資隊伍，培養教師的業務能力和工程實踐能力，為培養學生的工程應用創新實踐能力提供保障。

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