新工科背景下的機械專業應用能力及創新精神培養

廖海洋 趙燕萍 周楓林 王艷

摘? 要 針對目前高校對應用型及創新型人才培養模式探究薄弱的現象，以新工科建設為背景，以機械專業教育為切入點，對知識體系、應用體系和激勵創新體系三方面進行完善，提出合理的培養模式：完善課程體系，為應用型人才的培養打下理論基礎;搭建實踐平臺，為應用型人才的培養奠定實踐基礎;以科研與競賽驅動相結合的模式推動創新精神的培養。實踐發現：該模式可提高學生的動手動腦能力，增強學生的創新意識，為機械專業探究應用型及創新型人才培養模式改革提供參考。

關鍵詞 新工科;機械專業;應用能力;創新精神;創新能力;應用型創新人才

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）09-0107-03

0? 引言

創新是推動人類進步與社會發展的不竭動力。近年來，世界發達國家紛紛將創新發展及創新驅動提升到國家建設層面。創新型國家建設的本質就是創新型人才的培養。另一方面，從社會發展而論，應用型創新人才能催生新技術革命，加速區域經濟發展和產業結構鏈翻新。故此，無論是國家戰略發展，還是社會發展，都離不開應用型創新人才。

我國對創新型人才的研究始于20世紀70年代，但在21世紀初才初步對不同專業、學科進行特色化創新型人才培養模式研究。例如：荊福全[1]針對過分強調專業技能及市場效應問題，提出通過加強專業導論教育和增加社會實踐環節的舉措來完善教學體系;周蕙[2]則提出通過“雙創”輔導課程和競賽模式教育的培養體系來提高學生的創新精神。當下，新一輪科技和產業革命正在席卷全球，造成各國之間的綜合國力競爭愈加激烈。為了提高綜合國力，我國頒布實施一系列重大政策，如“創新驅動發展”“中國制造2025”“互聯網+”“一帶一路”等，力求經濟結構轉型為以新技術、新業態、新產業為特點的新經濟體系[3-4]。

新經濟產業結構的轉型迫切需求一大批具備創新創業能力和跨專業整合能力的工程科技人才。高校工程教育最突出的兩個特征是面向社會生產活動和培養人才，面對新技術和產業革新沖擊下的高校工程教育不僅要加快布局和建設新工科，還要推動現有工科專業的改造和升級，構建多元化與個性化相結合的工程教育人才培養模式，以滿足新經濟產業結構對人才培養的新需求[5]。

以湖南工業大學機械工程學院為例，目前該校機械專業是按“厚基礎、寬口徑”的要求，拓展專業覆蓋面所構建的課程體系，體現統一性與多樣性結合、共性與個性協同發展的原則。但是在新工科背景下，該課程體系還有部分缺陷。本文旨在結合新工科建設對工程教育的新要求，剖析當前機械專業教育存在的問題，提出改革思路及做法，為新工科建設背景下促進機械專業發展及構建應用型與創新型人才培養模式提供研究基礎。

1? 新工科的內涵及存在的問題

中國工程院院士、天津大學校長鐘登華提出新工科的內涵：以立德樹人為根本，以塑造未來為建設目標，以承、創、交、合、協與共為手段，培養未來多技化的創新型卓越工程人才。其內容可以簡單概況為“五新”：以工程教育為代表的新理念、以學科專業為代表的新結構、以人才培養為代表的新模式、以教育教學為代表的新質量、以分類發展為代表的新體系。但是，目前高校在面對新工科提出的要求時存在一些明顯的缺陷。

1）應用能力及創新能力的知識體系培養不足。高校在理論教學及實訓教學環節過分注重理論知識的再強化[6-7]。

2）實踐教學過分單一及單調，造成學生參與和體驗感差。大部分高校在實踐教學手段上基本還是維持演示型教學，學生被動汲取知識，造成很多學生積極性不高，實驗報告的完成幾乎是任務式的抄襲，進一步造成學生的兩極分化。

3）學科交叉與融合匱乏造成創新精神不足，學生缺乏分析與解決問題的能力。大部分高校的課程設計之間銜接不緊密，課題過于陳舊，學生被限制在固有思維上;課余生活單一，造成大部分學生在上完課之后多是選擇娛樂消磨以及社會歷練，這對學生的專業素養與創新應變能力培養沒有實質性的幫助[8-10]。

2? 面向應用能力及創新精神培養的教學改革

針對高校對學生應用能力及創新精神培養不足的現狀，首先需要改革傳統的課程體系，建立培養應用能力的知識體系;其次是營造多樣化的實踐環境，增強學生的參與感、歸屬感和成就感;最后以科研與競賽相結合的培養方式豐富學生課余的專業活動，在學生參與活動的過程中激勵他們的創新精神。具體包括以下幾個方面。

2.1? 教學內容、課程設置及教學活動的研究和優化

根據現代機械專業的發展，以培養應用型創新人才為目標導向，構筑相關課程體系。在構建機械專業課程群體系時，采用“三維網絡”構建方法，首先根據專業的培養目標確定其主干知識點（稱為基點知識），連接主干知識點構成知識體系的主干線，即主干課程（稱為主軸知識），發散主干課程形成平面課程群（稱為支干知識），最終由課程群匯成主題的課程群體系（稱為體型網絡知識）。其主要表現形式為在專業知識培養方面，該體系以機構創新能力、自動機械（包裝機械）設計技能及現代設計方法、電/氣/液控制技術及應用和機器人技術的應用等四個課程主線來進行課程設置。在培養機構創新能力的課程主線上，對機械原理、機構設計、機構創新設計學等課程內容進行整合：將機械原理、機構設計內容作為主線課程的理論基礎，以機構創新設計內容作為創新技能培養起點以及理論基礎的拔高，結合機/電/液一體化機構及機械系統內容為知識的綜合應用點，對課程中有關重復內容、交叉部分進行整合，優化內容的銜接，處理好基礎與提高的關系;在專業能力培養上，對自動化機械設計、包裝機械技術與裝備課程內容進行整合，突出機械設計技能及現代設計方法的訓練，突出應用型人才培養的中心位置。

在教學方面，一是打破傳統的教學模式，運用多樣化的教學手段，充分利用翻轉課堂、MOOC等現代化手段開展教學，提高課堂教學效率，使教學質量實現全面提升;二是提高教師的政治意識和專業技能水平，將行業需求融入課堂學習，豐富課堂教學內容;三是改變傳統的以教師為中心的教學模式，推崇“主導—主體相結合”的新式教學模式，力求讓學生轉變為知識的主動建構者和信息加工的主導者。

2.2? 搭建面向應用的實踐平臺，豐富學生的參與感

首先，通過對課程內容的整合，將節余課堂教學課時應用開展實驗教學，鼓勵學生圍繞課程所講授的機構知識進行實踐應用，開發綜合性、設計性實驗并聯合企業建設開放性實驗室。在學生掌握一定的基本理論后，鼓勵他們通過動手做實驗，深化對基本理論的理解;通過動手做實驗，對理論知識進行更深層次的挖掘、鉆研。其次，設置數控技術培訓中心，培養學生掌握現代加工方法與技術。學生通過在機電一體化培訓中心設計相關系統，接受機電一體化技術應用的訓練。最后，與國內著名輕工機械生產企業聯合，建設穩定的教學實習基地;開拓利用國內外資源的渠道，加強前沿科學技術在學生培養平臺中的地位和作用;開展與國內著名高校的合作，整合相互間的資源，形成優勢互補[7]。

2.3? 強化創新能力、知識應用能力的實踐訓練

在大學生科技創新活動中鼓勵學生積極申報項目，參加學科競賽。讓學生在大賽中進行自我鍛煉，鞏固專業知識的同時，訓練學生利用專業知識解決工程難題，并且豐富學生課余的專業活動。在課程和畢業設計中引導學生多結合生產實際，如進行“機構的數字化設計與制造”等方面的課題研究，要求學生參與教師的實際科研工作，使學生融合多門課程的知識，提高專業技能。讓學生在生產實踐環節利用生產實踐的機會獲取生產過程中的一些專業知識，切身體會工業生產過程中科學技術、經濟發展和人文社會三者之間的宏觀聯系，掌握現代化的工業生產特點，鍛煉學生接觸與解決工業生產實際問題的能力，在不違背基本理論的前提下鼓勵學生利用發散性思維提出解決實際工程問題的創新方案。

3? 結束語

培養具備應用能力及創新精神的高素質新工科人才是工科高校的重要任務。以新工科背景下應用型及創新型人才培養為切入點，從培養應用型及創新型人才的知識體系出發，并圍繞應用型及創新型人才培養的知識體系進行研究，研究的結果為采用“三維網絡”的多維構建思路，優化機械專業核心課程體系，強化認知體系;構建多維應用實踐平臺，改善實踐教學的單一性;完善以應用型人才為主題的實踐訓練，使得學生的動手能力得到鍛煉;以科研項目與競賽為激勵，激發學生的創新精神，培養學生分析問題及解決問題的能力。通過教學改革，提升學生的學習積極性及應用能力，強化學生的創新精神，隨著各項能力的提升，學生的培養更加貼合企業的需求，增強學生的核心競爭力。■

參考文獻

[1]荊福全.以培養創新能力為目標的“景觀設計”課程教學改革研究[J].中國電力教育，2011（29）：117-119.

[2]周蕙.建筑類專業創新創業實踐教學體系及人才培養模式研究：以重慶交通大學為例[J].科學咨詢（科技·管理），

2019（3）：39.

[3]梁延德.我國高校工程訓練中心的建設與發展[J].實驗技術與管理，2013（6）：6-8.

[4]王姝歆，劉潤.“新工科”建設背景下工程訓練教學的探索與實踐[J].教育教學論壇，2020（35）：119-120.

[5]王莉靜.新工科背景下智能控制技術專業應用型人才培養探究[J].內燃機與配件，2019（21）：260-262.

[6]梁小平，張志佳，張桂芳，等.雙一流大學專業建設中以學科競賽促進基礎課程實驗教學改革的實踐與研究[J].教育教學論壇，2019（15）：168-169.

[7]李穎.面向實踐編程能力培養的實訓教學改革研究[J].高教學刊，2020（28）：132-134.

[8]黃朝陽.應用型高等院校校企合作中實習管理平臺的實踐研究[J].洛陽師范學院學報，2020（2）：84-87.

[9]劉洪武，陳永峰.軟件技術專業“線上線下、混合教學”模式改革與實踐研究[J].河北軟件職業技術學院學報，

2018（4）：41-44，54.

[10]梁國棟，霍海濤，焦志勇.以學科競賽為平臺培養學生的工程素養和能力[J].大學教育，2019（5）：148-150.