新工科背景下機械工程專業應用型人才培養模式研究

苗建偉，姜 波，趙京鶴，王 順，王春艷

(1.長春光華學院機械工程學院，吉林 長春 130033；2.吉林大學機械與航空航天工程學院，吉林 長春 130025；3.長春師范大學計算機科學與技術學院，吉林 長春 130032)

為社會培養滿足行業需要的高素質應用型人才是應用型本科高校人才培養的宗旨。在當前工業快速發展和人才競爭激烈的大環境下，面對新一輪科技革命和產業變革，以知識傳授為主的傳統教學模式已經無法滿足社會對專業人才實踐和創新能力的要求[1]。隨著工業 4.0 時代的來臨，科學技術不斷進步。新技術催生了新經濟，新經濟的快速發展迫切需要新型工科人才的支撐[2]。“新工科”的出現是為了支持和服務“中國制造2025”戰略發展規劃，是教育部倡導推行的一項重點工作，是在新的產業與科技革命以及經濟發展競爭背景下應運而生的[3]。新工科建設主動應對新一輪科技革命與產業變革的戰略行動，以新技術、新產業、新業態和新模式為特征，以應對變化、塑造未來為指引，為如何迎接新挑戰、培養新型人才指明了方向[4]。為了進一步發展機械工程專業，適應社會和科技的飛速發展需求，應用型高校機械工程專業的人才培養目標應鎖定在加強理解能力、操作能力和創新能力上，同時加強責任感的培養。這樣能夠充分發揮應用型本科高校的職能，同時利用已有教學資源，培養學生動手實踐能力，在改革中摸索出適應當地行業特點的新特色，為傳統工科職業教育賦予新的生長點和活力。

1 人才培養面臨的主要問題

目前，應用型本科高校機械工程專業學生表現出核心競爭力不足的現象，主要緣于現有人才培養模式存在以下問題。

1.1 課程體系滯后

課程體系是人才培養目標的具體化和依托。目前，應用型院校機械工程專業的課程設置更多關注學科知識的貫通，較少關注知識與操作能力的融合。課程內容與實踐聯系不夠緊密，導致學生雖然學習了專業知識，但不能將相關知識轉化為實際應用能力，從而難以應對新時期學科交叉融合的變化，其操作能力和創新能力的產出不夠理想。

1.2 實踐教學環節薄弱

傳統的校內實踐教學主要是為理論知識教學服務的，以協助傳遞理論知識為主要目的，沒有緊密聯系行業實際。例如，課程設計的任務題目大都是教師自擬，或者題目已經使用多年，缺乏工程實際背景且內容不能反映行業發展。這樣的設計訓練沒有起到實踐教學應有的培養學生設計能力和創新能力的作用，也無法有效調動學生學習的主動性、積極性。此外，實驗教學方式以教師演示操作、學生重現操作為主，教學方式單一，不能有效培養學生的操作能力和解決實際問題的能力。

1.3 專業技能不足

傳統的企業實習多采用學生現場觀摩、企業導師現場講解的方式完成。這種方式難以讓學生真正參與到企業的實際工作當中，即使有所參與，也只是簡單的問答與互動。這導致應用型本科高校學生在工作中表現出缺乏實際工作能力、難以適應企業節奏、職業素養不夠等問題。

1.4 學習興趣缺乏

在人才培養過程中，存在學生對理論學習、實習實踐志趣缺乏的問題，這主要源于學生對自身、家庭和社會應有的責任感不足。在人才培養中通過課程思政教育培養學生的責任感，從而激發學生的學習志趣，引導學生自主探索和創新，是培養高素質人才的關鍵。

2 人才培養模式的改革與探索

應用型本科高校機械工程專業的人才培養模式，應緊扣新工科的建設和發展要求，進行準確的人才培養定位，以課程體系建設為引導，以實踐能力產出為目標，以激發學習志趣為驅動力。

綜合上述目標，本研究采用模塊化理念構建人才培養模式。模塊化思想在20世紀70年代應用于教育領域，近年來得到廣泛的應用與研究。模塊化思想是以一個主題為中心，將與主題相關的內容分成不同模塊，以主題為主線將各個模塊有機組合在一起。人才培養模式的建立以培養目標為主題中心，以模塊化方式制定課程體系、實踐教學模式、校企協同育人方式，再結合課程思政模塊，注重培養學生的責任感、理解能力、操作能力和創新能力。針對人才培養過程中存在的問題，具體提出以下四方面解決措施。

2.1 優化人才培養目標，構建“基礎理論模塊+專業知識模塊+應用能力模塊”課程體系

人才培養目標是人才培養的綱要和主旨，是構建知識框架、制定課程體系與開展教學工作的主要依據。應用型人才培養目標應以行業為本，適應社會經濟的發展需求。以目標為導向的 OBE 教育理念符合應用型人才的培養目標。OBE教育是對教育模式的全面革新，它也被稱作成果導向教育、能力導向教育、目標導向教育、需求導向教育，所以OBE既是基于學習產出的教育模式，也是工程教育專業認證的成果導向理念[5-6]。OBE 理念將學生作為整個教育活動的中心，學生通過學習專業知識，能夠實現學以致用，并提高自身的綜合能力，真正實現自我人生價值與社會價值[7]。在OBE理念下，將應用型機械工程專業人才培養目標定位為培育富有責任感，具備理解能力、操作能力和創新能力，專業技能扎實，職業素養優秀的高素質應用型人才。在此基礎上，梳理行業發展趨勢與地區企業優勢，錯位發展智能制造、新能源汽車等方向，培養滿足區域經濟發展需求、特色鮮明、核心競爭力強的應用型人才。

在新工科背景下，應用型人才培養模式的課程體系應緊扣職業能力需求，基于工程教育專業認證的學習產出教育模式理念，構建“基礎理論模塊+專業知識模塊+應用能力模塊”的課程體系。基礎理論模塊包括政治、數學、外語、計算機、體育等培養學生基礎能力的通識教育課程。通識教育課程的教學內容設置和講授應緊扣應用能力培養這一目標。例如，傳統的高等數學教學內容多為連續性數學知識，而吉林省的先進制造產業如汽車、高鐵、試驗機床等都具有離散制造的特點，因此課程教學內容的制定應注重培養學生對離散性數學的理解能力，從而提升學生將所學的高等數學知識轉化為先進制造技術的能力。專業知識模塊包括專業基礎課程和專業核心課程，以基礎理論模塊為依托，以行業發展需求為引導，著重對“理論力學”“材料力學”“機械原理”“機械零件”“機械振動”等涉及機械工程核心知識體系的專業課程進行調整，弱化公式推導和計算方法，注重應用案例和理實融合，按照理論應用、設計應用、工程應用、制造應用的系統應用思想設置課程內容和課程標準，在教學中著重提升學生對專業知識體系的理解能力和融會貫通能力。應用能力模塊以專業知識模塊為支撐，以能力產出為導向，課程設置與職業能力緊密銜接，主要包括校內實踐和協同育人兩個部分。校內實踐涵蓋課程設計、課程實驗、畢業設計等環節，培養學生的專業實踐核心能力；協同育人包括校外實習、企業見習、專業拓展等內容，著重提升學生的專業技能和職業素養。課程體系的基礎理論模塊、專業知識模塊和應用能力模塊互為支撐，有效銜接，既保證基礎理論學習，又側重應用能力培養。

2.2 “引導實踐模塊+自主實踐模塊”的校內實踐教學模式

校內實踐教學是學生鞏固專業知識、加強理論應用的有效方法，也是培養學生創新意識和提高其動手能力的重要途徑。新時期吉林省優勢產業的技術特點主要體現為：自動化生產設備之間或自動化生產設備與機器人工作站之間的柔性連接；自動化生產設備之間或自動化生產設備與機器人工作站間的數據交換。這表明，在新工科背景下，理解能力、操作能力和創新能力是應用型人才需要著重培養的核心能力。

在校內實踐過程中，依托實踐平臺加強對課程設計、實驗教學等實踐環節的改進。將以教師重復操作和反復講解為主的傳統教學模式，改進為“引導實踐模塊+自主實踐模塊”的實踐教學模式。在引導實踐模塊中，教師主要結合實際工程背景及行業新興技術引導學生將理論知識應用于實踐的思路和方法，不強調實際操作過程的重現，讓學生通過獨立實踐而非模仿的方式印證理論知識，提高學生對知識的理解能力和實踐操作能力。自主實踐模塊將學生分成各實踐小組，把實踐任務以項目的方式分配給學生，然后以能力產出為導向進行評價考核，啟發學生探索，增強從理論知識到實際應用的遷移能力。

例如，在數控加工實驗中，教師以光軸為例將數控加工和數控編程的思路通過演示講解傳遞給學生，然后讓學生自主編程完成階梯軸的數控加工，實現引導實踐教學；再將螺栓的數控加工任務以項目的方式分派給學生小組，作為自主實踐模塊讓學生自主討論完成。再以畢業設計為例，機械類畢業設計的部分題目通常來源于教師或學生自擬，還有部分題目來源于使用多年的陳舊課題。多數教師缺乏企業背景，企業調研不足，而學生缺少實際工作經驗，專業知識不夠深厚，導致教師與學生自擬題目往往脫離工程實際。反復使用的陳舊題目難以適應日新月異的科學技術的發展，也無法滿足行業的實際需求。因此，教師在擬定題目前應充分進行企業調研，并且可增加企業導師和企業命題，使學生的畢業設計選題起到良好的實踐引導作用。此外，畢業設計的評價機制可以在原有的基礎上適當增加學生互評的環節，通過互評提高學生自我檢查能力和自主實踐能力。

在實踐過程中，引導實踐模塊和自主實踐模塊并不是孤立的。引導實踐模塊培養了學生的理解能力和基本操作能力而自主實踐模塊提升了學生的理解能力和操作能力，并培養了創新實踐能力。

2.3 “短期實習+長期見習+專業拓展”的校企協同育人方式

校企協同育人在應用型人才培養中具有不可替代的作用，這種培養模式是除校內實踐教學以外的另一種有效提升實際應用能力的教學方式，能讓學生更早地接觸職業環境，加強行業認知，掌握行業動態。為此，建立“短期實習+長期見習+專業拓展”的協同育人方式，以提升學生的專業技能和職業素養。

短期實習，主要指針對低年級學生開展的短期專項企業實習實訓。例如金工實習，實習時按照實習內容分為整體實習和小組實習。整體實習針對有危險性、復雜的操作，例如金屬高溫熱處理實驗，該項實習以學生觀摩、討論、思考的方式完成，以理論分析和論述報告為評價標準。小組實習針對相對安全的基礎專項實訓，例如電機的信號測試，實習以自主操作和成果匯報為考核標準。短期實習能讓學生更早熟悉企業環境，掌握專項基本技能。

長期見習，主要以長期企業實踐的形式針對高年級學生開展。為學生指定企業導師，實行企業和學校雙向指導，同時嚴格按企業生產制度設定課程內容，注重學習行業和企業的先進工藝、技術和標準，結合實際為學生制定學習目標。校企聯合共同擬定有針對性的見習計劃，例如開展“現代學徒制合作實踐”，培養學生的職業素養，提高學生解決復雜工程問題的能力。適當引入企業績效考核機制來評定學生成績，在教師、企業導師、同學、企業同事等多類評分者參與中完成學生實踐成果的評定，以保證總體實踐效果。長期見習能有效提升學生的專業技能和職業素養，有助于學生凝練畢業設計的內容，增加就業機會。

專業拓展，是對學生校內學習的進一步深入，旨在讓學生有機會接觸更多的企業和不同的工作實況，促進學生對所學專業知識的深入理解，切實提高大學生的實踐能力。專業拓展環節的實施方式主要為企業觀摩、與行業名人交流等，確保專業實踐拓展與行業前沿全面接軌，使學生加深專業認知，掌握行業動態，拓展專業視野，培養良好的專業素養，未來更好地服務企業。

通過“短期實習+長期見習+專業拓展”的有效融合，將學校機械工程專業與社會機械行業精準對接，加深學生對專業的理解，增強學生對專業知識的縱向貫通能力，充分發揮協同育人的作用，有效提升學生的專業技能和職業素養。

2.4 培養責任感，激發學習志趣

學習興趣決定學習態度和學習效果，激發學生的學習興趣是提高課程教與學質量的關鍵。從學生的內在和外在兩方面激發學習興趣。

內在方面，將課程思政的內容貫穿整個理論教學體系與實踐教學過程，激發學生學習志趣，培養學生的社會責任感、家庭責任感和自身責任感。對學生社會責任感的培養有助于學生樹立正確的價值觀，愛崗敬業，誠實可靠，積極投身于社會主義現代化建設，利用所學專業知識有效回報社會。提高學生對家庭的責任感能夠培養學生孝順父母、理解父母、勤勞自強的優良品質，拒絕做“啃老族”。強化學生自身的責任感有利于學生克服得過且過、自由散漫、態度消極等不良思想，養成刻苦學習、積極努力、認真上進的良好習慣，不斷提高專業素質。因此，應用型本科高校大學生應注重培養不依賴父母的獨立意識，增強對社會、家庭和自身的責任感，立志成為對社會有用的人才。

在課程思政中，可以引用孝順父母這一中華民族傳統美德為例，利用情感故事教育學生體會父母的艱辛，認識到“自強自立，不依賴父母，學好本領，不愧對父母的付出”就是對父母孝順的最好體現。通過職業規范、榜樣事例講解“踏實敬業”是最基本的職業道德，學生的本職工作是學習，學好專業知識就是敬業，也是社會責任感的間接體現。通過課程思政教育幫助學生塑造正確的“三觀”，驅動學生努力學習專業知識、提升專業技能、提升就業競爭力，肩負起對父母和社會的責任。

外在方面，努力為學生創建多樣化、開放性的自主探索環境，打造模塊化、多樣化的第二課堂。主要通過學科競賽模塊、教科研成果模塊、證書模塊、養成教育模塊、學術講座模塊等組建第二課堂，為學生提供自主設計、制造驗證及產品展現的機會，鍛煉學生的創新思維和實踐能力。

學科競賽模塊充分發揮以競賽鍛煉學生綜合應用能力的作用，同時設置競賽學分，國家級一、二、三等獎分別為4、3、2學分，省級一、二等獎分別為2、1學分。該學分可等同專業選修課學分，以此提高學生參與多樣化競賽的積極性。競賽題目和內容可以讓學生按要求自擬，引導學生將競賽成果貼近或轉化為實際應用，通過設計制造自己感興趣的方案和產品，使學生在實踐中鞏固理論知識，體會機械設計與制造相融合的魅力，促進對機械行業的認知和熱愛，激發投身工業發展的志向。教科研成果模塊注重培養學生參與教科研活動的能力，為畢業后從事教育和科學研究領域工作打下良好的基礎，同時對參與取得教科研成果的學生給予學分獎勵。證書模塊主要鼓勵學生考取行業認同的各種認證證書，證書不僅是學生相關能力的體現，也能為學生未來就業提供幫助。養成教育模塊主要通過學生參與志愿服務活動、課前十分鐘演講活動、讀書筆記分享活動等完成，通過設置多樣化的活動提高學生的參與熱情，激發其學習興趣，并培養學生良好的習慣以及積極參與社會活動、團結友愛同學等優良品質，充分提升學生的綜合素質。學術講座模塊鼓勵學生積極參與不定期組織的學術講座，邀請業內的專家和學者舉辦專業認知、職業生涯規劃、學科前沿等相關講座，使學生有機會與名師和企業家近距離接觸，拓展專業課程在時間和空間的維度，開闊視野，激發學習志趣，為專業知識的創新應用提供條件。

3 結語

為了適應新工科背景下應用型本科高校機械工程專業人才培養面臨的問題和挑戰，以行業為本定位人才培養目標，基于OBE理念構建了“基礎理論模塊+專業知識模塊+應用能力模塊”互為支撐的課程體系；從培養學生核心能力即理解能力、操作能力和創新能力角度出發，設計了“引導實踐模塊+自主實踐模塊”的實踐教學模式；以“短期實習+長期見習+專業拓展”的協同育人方式提升學生的專業技能和職業素養，增加其就業核心競爭力；通過“課程思政”教育培養學生責任感，并創建多元環境激發學習志趣。新的人才培養模式以培養學生核心應用能力為側重點，以激發學生責任感和學習志趣為驅動力，在保持職業教育特色的同時順應“新工科建設”的要求，有利于培養更多滿足行業需要的強競爭力高素質應用型人才。