機械設計制造及其自動化專業一流本科人才培養探索

李聰波 林利紅 江桂云 曹樂

摘要：源于國家和地方經濟發展需求，結合重慶大學辦學定位和人才培養方向，圍繞立德樹人根本任務，基于工程教育專業認證的最新標準和一流學科建設要求，制訂了機械設計制造及其自動化專業培養目標和畢業要求，構建了公共基礎課程、通識教育課程、大類基礎課程、專業基礎課程、專業課程、實踐環節以及個性化模塊等專業課程體系，重點在汽車制造及零部件配套產業、高端裝備制造行業和智能機器人行業與企業展開了協同育人實踐。根據評價結果持續改進培養目標、畢業要求、課程體系設置以及教學過程等，提出了以培養機械工程高素質創新型人才為目標的人才培養方案，探索了具有中國特色和重大風格的機械設計制造及其自動化專業一流本科教育，以期為服務國家和地方高質量發展提供人才保障。

關鍵詞：一流學科;人才培養方案;工程教育專業認證;機械設計制造及其自動化

中圖分類號：G642.0; TH11?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2021）02-0007-08

重慶大學機械設計制造及其自動化專業始建于1935年，經過八十多年的建設和發展，已成為國家級特色專業，是國家機械工程類人才培養的重要基地，在國內外享有較高聲譽。制造業是立國之本，與世界先進水平相比，中國制造業在自主創新能力、信息化程度、產業結構水平等方面差距明顯。隨著“互聯網+”“一帶一路”“新工科”“工業4.0”以及“中國制造2025”

等重大計劃的實施，國際產業分工格局正在重塑，為了適應電子、材料、信息、計算機技術等高新技術與機械學科的交叉融合，機械設計制造及其自動化專業培養方案應緊跟新時代步伐進行改革或更新[1-7]。

國家自2017年開始推行“雙一流”高校建設，提升我國整體高等教育的綜合實力和國際競爭力，而工程教育專業認證是一流學科建設的重要抓手[8]。根據學校自身定位以及該專業的現狀和發展前景，工程教育專業認證能起到很好的規范作用，最終達到宏觀調控和資源優化配置的目的，建設面向未來、適應需求、引領發展、理念先進、保障有力的一流專業[9]。機械設計制造及其自動化專業一流人才的培養，必須以現代工程實際為依托，圍繞能力培養縱向驅動模式，通過構建課堂、實驗室、網絡和企業工程實踐環境的立體化教學平臺，實現理論與實踐的深度融合，培養學生解決實際工程問題的能力，讓學生在現代學習和實踐環境中取得豐富的工程設計制造和主動學習的經驗[10]。

一個專業的建設，源于國家和地方經濟發展需求。重慶大學機械設計制造及其自動化專業面向國家戰略需求和重慶市“8+3行動計劃”，根據工程教育專業認證最新標準，對2014版機械設計制造及其自動化專業人才培養方案進行修訂和完善，制定了2018版機械設計制造及其自動化專業培養方案，著力打造中國特色、重大風格的一流本科教育，不斷提升綜合育人能力和水平，培育國家、區域產業急需人才，為服務國家和地方高質量發展提供強有力的人才保障。

一、 培養目標

機械設計制造及其自動化是研究機械制造理論、機械制造技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術和先進制造技術等多學科交叉融合的前沿專業。“工業4.0”標志著已進入利用信息化技術促進產業變革的智能化時代，“中國制造2025”實施制造強國戰略，制造業迎來了新的挑戰與機遇，因此新一輪科技革命和產業變革對機械設計制造及其自動化專業的人才培養提出了新的要求。

（一）培養目標制定依據

專業培養目標是培養方案的重要組成部分，培養目標應符合學校定位，契合國家、行業及企業發展需求，適應當前社會經濟發展需要，順應全球化發展趨勢。重慶大學始終把人才培養作為最重要的本質職能，秉承“研究學術、造就人才、佑啟鄉邦、振導社會”的辦學宗旨和“耐勞苦、尚儉樸、勤學業、愛國家”的校訓精神，深入貫徹黨中央、國務院關于建設世界一流大學和一流學科的系列重大戰略部署，落實立德樹人根本任務，把人才培養質量作為衡量辦學水平的主要標準，以造就“行業精英、國家棟梁”為使命，努力培養具有優秀思想品格、深厚人文素養、扎實專業知識、強烈創新意識、寬廣國際視野與濃郁家國情懷的機械工程高素質創新型人才。

根據國家戰略需求和地方經濟社會發展需要，該專業重點在汽車制造及零部件配套產業、高端裝備制造行業和智能機器人行業，與企業展開協同育人與科研工作，旨在培養多學科交叉融合的行業領軍人才和高素質創新型人才。

1.在汽車制造及零部件配套產業方面

汽車制造及零部件配套產業體系的核心技術缺失、創新能力不足等問題一直困擾著我國汽車制造及零部件產業的發展，核心技術的掌握要依靠創新型人才，人才的匱乏制約了行業的進一步發展。基于此，開展了長安汽車機械工程卓越工程師人才培養計劃，實現了人才與汽車行業發展有效匹配，培育了一大批汽車制造及零部件配套產業急需的創新型制造工程技術人才，同時，在汽車動力傳動新構型及控制等核心技術方面為企業提供支持。通過與長安、東風等大型企業合作，將理論成果產業化，有效解決了汽車制造及零部件配套企業在精密齒輪設計與制造領域的技術難題。

2.在高端裝備制造行業方面

緊密結合高端裝備制造行業的特點及需求，搭建學科交叉創新實踐平臺，推進跨學科合作學習及創新實踐，為高端裝備制造業輸送了一大批掌握機械、材料、力學、儀器及控制知識的復合型創新人才。與重慶機床等重點企業開展校企聯合，為企業研發智能砂帶磨削裝備、大規格數控滾齒機、綠色智能數控滾齒機、萬噸級擠壓裝備等高端裝備提供技術支持。

3.在智能機器人行業方面

立足國家號召和智能機器人行業對人才的需求，與企業合作辦學，實施固高機器人卓越工程師人才培養計劃，培養了一批掌握機械、材料、信息技術知識的復合型創新人才。依托重慶大學機械傳動國家重點實驗室，在機器人RV及諧波減速器、輕量化機械臂、非結構自適應末端執行器等關鍵功能部件，精密微/納操作、多自由度靈巧操作、執行機構與驅動器一體化設計等關鍵技術方面實現突破。

（二）培養目標

學院教學指導委會組織相關教師赴清華大學、華中科技大學、哈爾濱工業大學、北京理工大學、同濟大學、上海交通大學和上海大學等國內高校調研，同時組織企業/行業專家、往屆畢業生代表和用人單位等進行交流，修訂2014版專業培養方案，最終制訂了2018版專業培養方案。培養方案修訂工作組組織架構如圖1所示。

2018版專業培養目標：依托機械學科領域優勢，培養適應現代科技發展和國家經濟建設需求的，數理基礎扎實，專業知識構架清晰，創新意識強，具有家國情懷和國際視野，知識、能力、素質全面發展，能夠在裝備、制造、交通、能源、航空航天等領域從事機械工程的科學研究、產品開發、設計制造、技術經濟管理等工作的機械工程高素質創新型人才。畢業五年左右達到以下具體目標：

（1）能以職業道德和社會責任感為驅動，運用多學科知識解決國家和社會需求中與機械工程相關的工程技術問題;

（2）能依托機械工程知識構架，進行獨立思考，采用批判性思維分析、研究、解決機械工程領域的復雜問題，成為機械工程相關領域研究機構和企業的技術骨干;

（3）能不斷提升自身的創新意識、國際視野、工程實踐和團隊合作能力，可以組織機械工程及相關領域新產品、新技術、新服務和新系統的開發、設計和實施，成為所在領域的管理骨干，或在研究生階段展現出良好的科研與創新能力;

（4）能以機械工程專業為基礎，通過繼續教育或其他終身學習途徑，不斷提升自身和職業發展能力。

（三）培養目標合理性評價

學院在教學指導委員會指導下，由院長擔任組長，教學副院長擔任執行副組長，企業/行業專家、專業骨干教師、學辦工作人員為成員組成考核小組對培養目標進行合理性評價。評價內容包括培養目標是否契合國家、行業及企業發展需求;是否符合學校和專業定位;是否順應當前全球化發展趨勢;是否反映了用人單位的期望和畢業生對專業培養目標的看法;是否得到行業企業專家和學院教師的認可等。

前三項合理性評價主要以召開企業/行業專家座談會、教師代表座談會、畢業生校友座談會、在校生座談會等方式進行。為了客觀充分地了解用人單位和畢業生對培養目標的看法和意見，在會議評價的基礎上，增加了調查問卷和走訪調研，評價結果如下。

（1）企業/行業專家認為，培養目標中對學生畢業五年左右從事的專業領域、職業特征和具備的職業能力描述合理，符合大部分用人單位對畢業生的期望;專業設定的培養目標與國家、地方經濟社會發展需要有一定的契合度，符合重慶大學辦學定位;在全球化大背景下競爭日趨激烈，對專業人才綜合素質要求不斷提高，建議在培養目標中突出“家國情懷、國際視野和創新意識”。

（2）教師代表認為，培養目標與機械設計制造及其自動化專業現有辦學條件匹配較好，專業自身師資、資源等能夠較好支撐專業培養目標;“創新能力和清晰完整的知識架構對于今后解決復雜實際工程問題非常重要”，建議在專業培養目標中加以考慮。

（3）畢業生代表認為，培養目標中對學生畢業五年左右應具備的能力描述合理，符合多數畢業生的真實感受。

（4）用人單位調查問卷反饋信息顯示，78%的用人單位認為專業培養目標與當前經濟社會發展需要結合緊密;畢業生調查問卷反饋信息顯示，88%的畢業生認為培養目標與當前經濟社會發展需要結合緊密。

二、畢業要求

根據《華盛頓協議》及國家工程教育專業認證的最新標準，結合學校的辦學定位和人才培養方向，綜合考慮畢業要求對培養目標的支撐關系，通過對國內外高校畢業要求、行業/企業、校友、研究院所的人才需求和專業培養要求的廣泛調研，圍繞培養學生解決復雜工程問題的能力，從專業能力、通用能力和社會素養三個方面，制定了12項畢業要求，完全覆蓋了中國工程教育認證的通用標準。專業畢業要求體系如表1所示，專業畢業要求對2018版培養目標的支撐關系矩陣如表2所示。

2018版專業培養方案在2014版的基礎上，結合時代發展持續改進，主要對培養目標（3）進行了完善，增加了對學生管理能力的培養，即為支撐一流機械設計制造及其自動化專業人才培養目標，增加了畢業要求11，要求學生理解并掌握從事機械工程專業所需的工程管理原理與經濟決策方法，具有在多學科環境中的應用能力，使其積累管理經驗，成為管理中堅力量。

三、課程體系設置

人才培養最終需由課程體系體現。按照教育部高等教育機械設計制造及其自動化專業教學指導委員會的指導意見，依據專業培養目標和畢業要求，充分參考企業或行業專家的建議，圍繞立德樹人根本任務，建立相應的理論教學和實踐教學的課程體系。

隨著機械工程學科科學技術的發展和教育教學新方法的推出，2014版專業培養方案的課程體系部分已經不能完全適應經濟社會的發展，存在一定的不合理性。在制訂2018版本科專業課程體系時，主要基于以下因素作了調整。

（1）前兩年按機械大類培養，第三年開始進入專業課程學習，體現了大類特色。

（2）為了培養機械工程高素質創新型人才，強調了外語類、數學類、物理類、生化類以及計算機類等公共基礎課程的重要性，這些課程是專業學習和終身學習的基礎。

（3）增加了人文社會科學類的通識教育課程，使學生在從事機械工程設計時能夠充分考慮環境、經濟、法律等制約因素。

（4）將系統工程學放在大類基礎課程中作為一門必修課程，主要培養學生在項目管理、經濟決策方面的非技術能力。

（5）將2014版的大類基礎課程新生研討課調整為工程學導論，調整后的課程以工程實踐項目為線索，解決了新生研討課研討寬泛而缺少具體內容等問題。

（6）小學分課程偏多，部分課程之間存在內容重復，不利于學生

系統學習。為此，進行了課程整合，加強了課程之間的聯系，優化了課程體系。如：將機械制造技術基礎、數控編程與工藝兩門課程整合為制造技術;將控制工程基礎、機械工程測試技術和機械電氣控制及自動化三門課程整合為測試技術;將機械設計、現代設計方法兩門課程合并為機械設計。

（7）實踐課程比較分散，現有實踐課程偏重單一知識點的訓練，對學生解決復雜工程問題的能力訓練不夠。對部分課程設計及課程實踐環節進行了大的調整。如：制圖綜合訓練調整為課程內的實踐;機械原理課程設計與機械設計課程設計整合為機械創新實踐;工藝課程設計、數控加工綜合實踐整合為制造技術綜合實踐;專業課程設計整合為機電測控綜合實踐。整合后，實踐環節與理論教學結合更緊密，更具特色。

（8）模塊課程應與時俱進，強調適應學科發展和專業特色，如增設了智能制造方向、機械傳動方向等特色模塊課程。智能制造方向包括智能制造技術基礎與應用、機器人技術，以及工業大數據與深度學習等課程，機械傳動方向包括齒輪嚙合理論與新型傳動、特殊齒輪傳動創新設計，以及機械傳動摩擦、疲勞與強化等課程。

2018版專業課程體系包含公共基礎課程、通識教育課程、大類基礎課程、專業基礎課程、專業課程、實踐環節以及個性化模塊。課程體系、畢業學分要求及學分分布如表3所示。

四、持續改進

專業實行校-院-系三級教學過程質量管理機制，高質量的教學過程是實現畢業要求的保證，也是促進培養目標實現的根本。圍繞學生畢業要求達成，根據教學過程質量監控機制，制定課程教學、課程考核、實踐教學等教學質量要求，嚴格過程管理和質量監控，定期開展課程質量評價和學生學習成果評價，定期進行畢業要求達成情況評價以及培養目標達成評價，對專業的培養目標、畢業要求、課程設置、教學過程等進行持續改進。

（一）課程設置、教學過程、畢業要求等持續改進

如課程目標達成的定量評價，對所考核班級，根據教學大綱考核方式，分項統計支撐各課程目標的評價數據，定量計算課程分目標的達成值：

課程分目標達成=總評成績中支撐該課程目標相關考核環節平均得分總評成績中支撐該課程目標相關考核環節目標總分

課程總目標達成=該課程學生總評成績平均值該課程總評成績總分

課程目標達成評價結果實行雙向反饋，一是反饋給學生，二是反饋給專業教師。課程主講教師根據課程教學不足及課程目標達成存在的問題，針對性提出持續改進措施，并構成閉環持續改進機制。課程評價結果將用于畢業要求達成情況評價，評價結果同時用于優化改進課程教學，促進本科教學質量提升。

（二） 培養目標持續改進

根據往屆畢業生、用人單位等對2014版專業培養目標達成情況的跟蹤、調查和評價反饋，評價較低的培養目標是“可以組織機械工程及相關領域新產品、新技術、新服務和新系統的開發、設計和實施，或在研究生階段展現良好的科研與創新能力”。這說明在解決復雜工程問題能力培養方面還有不足。同時，畢業生認為，需要提高專業必修課和專業選修課的質量，注重學生創新思維、邏輯分析、獨立工作，口頭表達、信息搜集與獲取及談判協商等能力的培養。

將評價結果用于培養目標、畢業要求、課程大綱的修訂，以及課程整合的持續改進，最終制訂了2018版專業培養方案。該培養方案對于提升學生解決機械工程領域復雜工程問題能力，樹立并強化工程與社會、環境與可持續發展、職業規范、社會責任等方面的意識，主動運用工程管理和經濟決策方法指導工程實踐有積極的促進作用。

五、結語

在推進“雙一流”學科建設和專業認證需求的背景下，2018版專業培養方案結合時代發展，持續改進培養目標和畢業要求，構建了專業課程體系，形成了全面培養多學科交叉融合的行業領軍人才和機械工程高素質創新型人才的專業特色辦學模式。

“雙一流”學科建設和專業認證是涉及面廣、任務艱巨的復雜系統工程，需要政府、企業、行業以及高校等全社會參與，進行全面、持續、深入的探索、完善和實踐，才能實現專業建設目標。專業應進一步明確自身定位和優勢，有針對性地推進發展，探索行之有效的建設之路，以期為同類院校機械設計制造及其自動化專業建設提供借鑒、參考。

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Exploration of the first-class talent training of mechanical design， manufacturing

and automation specialty： Taking Chongqing University as an example

LI Congbo， LIN Lihong， JIANG Guiyun， CAO Le

（College of Mechanical Engineering， Chongqing University， Chongqing 400040， P. R. China）

Abstract：

Derived from the needs of national and local economic development， combined with educational orientation and talent training direction of Chongqing University， centered on the fundamental task of establishing morality and cultivating of people， and based on the latest standards of engineering education professional certification and first-class discipline construction requirements， professional training goals and graduation requirements were formulated. A professional curriculum system was built， such as public basic courses， general education courses， broad basic courses， professional basic courses， professional courses， practical exercises， and personalized modules. Focusing on the automobile manufacturing and parts supporting industries， high-end equipment manufacturing industry and intelligent robot industry， collaborative education with enterprises has been carried out. According to the evaluation results， the training goals， graduation requirements， curriculum system settings and teaching process have been continuously improved. Talent training program aimed at cultivating high-quality and innovative talents in mechanical engineering has been proposed. The first-class undergraduate education in mechanical design and manufacturing and automation specialty with Chinese characteristics and the style of Chongqing University was explored to provide talent guarantee for serving the high-quality development of the country and localities.

Key words：

first-class discipline; talent training program; engineering education professional certification; mechanical design; manufacturing and automation

（責任編輯 梁遠華）