應用型高校機械類傳統專業改造升級探索

崔立　朱弘峰　李寧　吳俊

[摘 要] 針對應用型高校機械類傳統專業與智能制造、精密制造行業發展深度融合的迫切需要，結合新工科建設的要求，提出應用型高校機械類傳統專業改造升級的思路。面向智能制造與精密行業對機械工程專業人才培養提出的新要求，以CECC-CDIO校企深度融合工匠型項目式工程教育為指導，以OBE理念為人才培養目標，對面向精密制造、智能制造業的高技能復合型機械工程領域人才培養方案和培養模式進行探索與改革，構建校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系，面向行業需求開展多層次、多元化、個性化的校企合作機制改革，為應用型高校機械類傳統專業人才培養提供新思路。

[關鍵詞] 機械類專業;OBE理念;校企深度融合;智能制造

[基金項目] 2020年度上海市自然科學基金“高速機床主軸軸承動態精度損失機理及表面抗損控制方法研究”（20ZR1421000）;2020年度上海高校本科重點教改項目“應用型機械類專業改造升級探索——以‘機械工程’一流本科專業建設為例”（2020179）

[作者簡介] 崔 立（1981—），男，河南駐馬店人，博士，上海第二工業大學機械工程系教授，主要從事機械設計研究;朱弘峰（1974—），男，上海人，學士，上海第二工業大學機械工程系工程師，主要從事機械制造技術研究;李 寧（1981—），女，河南鄭州人，博士，上海第二工業大學機械工程系教授，主要從事機械制造技術研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）04-0135-05 [收稿日期] 2021-06-07

當前，智能制造、精密制造得到了快速發展，但中國制造業特別是精密制造、智能制造行業受到技術和人才儲備的制約[1]。隨著長三角地區裝備制造業逐漸發達，汽車制造、航空航天制造、智能裝備及微電子裝備制造等高端制造領域迫切需要高技能復合型機械工程人才。

地方高校機械工程專業主要培養的是能在機械裝備領域內從事設計、制造、質量控制、維修到生產過程管理的綜合型應用技術人才[2]。面對新技術、新業態，在新工科建設的要求下[3]，地方高校如何對應用型機械類專業改造升級，針對機械類工程師所需的知識、能力、素質，本文在上海第二工業大學機械工程專業卓越工程師教學改革及一流本科專業建設基礎上，提出基于CECC-CDIO-OBE的教學模式改革，CECC-CDIO即College-Enterprise-Cooperation-Craftsman·Conceive-Design-Implement-Operate（學院—企業—合作—工匠·構想—設計—實施—操作），OBE即Outcome Based Education（成果導向教育），是指以校企深度融合工匠型項目式工程教育為指導，以OBE理念為人才培養目標，以產學研合作為依托，推進一流專業建設，培養滿足精密制造與智能制造行業需求的高技能復合型機械工程人才，以適應地方經濟社會發展的需求，引領地方產業、工藝技術的轉型升級。

面向高端裝備制造技術發展的迫切需要，為了推動智能制造、精密制造行業發展與機械工程專業培養學生知識、能力、素質等要求的深度融合[4，5]，本文結合我校機械工程專業情況，探索應用型機械類傳統專業改造升級的實施路徑，為應用型高校機械類傳統專業人才培養提供新思路。

一、應用型高校機械類傳統專業改造升級探索

（一）基于CECC-CDIO-OBE的應用型機械工程人才培養模式改革

我校機械工程專業作為傳統工科專業之一，在新工科建設的要求下，必須以新思維、新理念、新方式、新體系、新模式應對新形勢，培養能夠適應時代和未來變化的高素質工程人才。目前，機械工程專業的人才培養仍存在與地方高端制造產業需求相脫節的問題，傳統教學內容不能滿足精密制造和智能制造企業的需求，機械類專業課程和培養體系多年來變化不大，無法體現專業特色。本文提出基于CECC-CDIO-OBE理念，面向精密與智能制造行業需求，開展應用型機械工程一流本科專業人才培養模式改革，具體思路如下。

1.按照適應智能制造與精密制造產業行業的相關要求、知識結構和課程體系整體優化的原則，確立適應行業發展的人才培養目標，修訂機械工程專業培養標準;基于CECC-CDIO-OBE理念，面向精密與智能制造行業開展機械工程人才培養方案修訂。

2.結合我校勞模培養傳統和優勢，將課程思政引領教學貫穿專業培養全過程，融合勞模精神、工匠精神，培養“厚基礎+精技能”的工匠精神。

3.為培養學生應用新技術、新方法解決機械工程復雜問題的能力，建立校企深度融合工匠型項目式一體化的課程體系，構建特色鮮明的專業課程群。

4.建設多層次、多元化的精密與智能制造技術工程實踐平臺，將數控加工工藝與編程、工業機器人應用、多軸精密加工及仿真實驗、智能制造執行系統、機械系統設計與精密制造項目集成等有機整合，通過設置富有特色的實踐教學環節，使學生在機械設計與制造理論認識的基礎上，對精密與智能制造、控制和應用具有更加直觀、深刻的理解。

5.建立個性化的校企聯合人才培養機制，切實加強校企合作，創建專業深度融合校企聯合人才培養方式，繼續開發建設精密與智能制造技術相關的校外實踐基地，實踐課程教學內容和項目由學校教師與企業工程師協商共同制定，學校教師與企業工程技術人員根據學生意愿對學生在企業的專業實踐進行個性化指導。

6.圍繞機械類傳統專業升級改造，制定專業建設規范，通過課程達成度、學生自評、用人單位調查及畢業要求達成度評價結果，對培養方案、教學大綱、指標點設置等方面進行持續改進。

（二）校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系構建和教學內容改革

面向精密與智能制造業對機械工程專業人才培養提出的新要求，拓展機械工程專業的內涵和建設重點，構建校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系和教學內容。從課程體系、教學內容、課程開設、實驗實踐體系的教育教學等方面圍繞精密與智能制造構建、展開，通過項目化、模塊化、交融化的先進設計，以及精密與智能制造技術課程體系改革，培養具備現代機械工程及相關領域產品開發設計、精密加工制造工藝、質量控制技術及生產運行管理的高技能復合型機械工程人才。

1.課程思政引領，培養“厚基礎+精技能”工匠精神。將課程思政引領教學貫穿專業培養全過程，融合勞模精神、工匠精神，以課程教學為主，結合課程實驗、專項實驗、課程設計、項目教學、企業實踐及科技競賽，培養學生分析、解決工程實際問題的能力。

2.校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系建設。調研企業實際需求和項目，圍繞開設符合精密制造和智能制造發展趨勢的新課程和新方向，深入開展校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系改革。

基于CECC-CDIO理念建立校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系，包含工程知識、先進設計、精密制造技術、應用與創新四個大模塊及八個子模塊課程群，基于OBE建立各課程與培養標準的匹配矩陣。模塊內實現多門課程交叉整合，模塊與模塊之間互相支撐、交叉融合;課程內容與精密制造、智能制造企業實際項目對接;提高課程教學內涵質量，通過以精密與智能制造項目為中心，滿足專業人才培養的能力目標和畢業要求。在課程對畢業要求指標點支撐矩陣的基礎上，梳理課程體系，完成基于OBE的全套課程教學大綱與資源建設，確保課程設置能支撐畢業要求達成。校企深度融合，模塊化、交融化、項目化的應用型機械工程專業課程體系如圖1所示。

3.CDIO-OBE融通的課程教學內容改革。基于校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系，建立了CDIO-OBE融通的課程教學內容改革方法（圖2）。

課程定位：通過一體化課程體系改革，建立課程與培養標準的匹配矩陣，確定課程目標和畢業要求指標點的關系。

課程設計：基于CECC-CDIO理念，以學生為中心，將校企深度融合的個性化定制項目引入課程，并將大國工匠精神等課程思政元素融入課程。

教學內容：每個教學環節有明確的知識、能力培養任務;結合課程群和項目開展多樣化教學;確定各門課程的細化培養標準（課程層面的預期“學習結果”），并選擇或設計相適應的教學策略。

課程考核：綜合采用各種評估手段，做好專業與課程層面的實際“學習結果”評估，基于OBE理念，建立持續改進機制。

4.基于知識融合和創新項目的教學方法改革。以“機械設計”課程為例，將機械設計學科最新成果融入各章教學內容，將力學、機械原理、現代設計方法及軟件等多學科知識融入章節知識點，做到知識融會貫通。同時，將多學科知識與企業實際案例相結合，激發學生的學習興趣，調動學生主動學習的積極性，培養學生應用所學知識解決實際產品的設計能力和創新能力，并引導學生主動將多學科知識主動融合到“機械設計”課程中。

課程開始之初，首先讓學生明確所學知識的應用方向，并以企業實際需求作為創新設計題目，要求3～4名學生自發成立創新學習小組，對相關的各類機械學知識開始自學、研討和實踐。課堂內，將掌握的機械設計知識、現代設計方法，以及創新設計思維應用于項目設計;課堂外，小組成員自發開展研討學習，將跨專業知識、多學科知識、軟件仿真計算、實踐動手能力與創新項目結合起來。例如，針對機床機械手自動化上下料裝置結構的設計，課堂上講授的機構方案設計、創新設計方法等可以用來建立整體結構設計方案和計算，課堂外通過三維建模、虛擬樣機仿真分析、優化設計等對結構進行分析、校核和優化改進。

通過課堂內外聯動教學方法，拓寬了學生知識面，使學生了解并應用機械設計最新理論與方法，提高了學生解決實際問題的能力。

（三）面向行業需求的多層次、多元化、個性化的校企合作機制改革

基于CECC-CDIO-OBE理念，建立校企深度融合工匠型項目式的校企合作機制與實踐教學體系，為學生提供多層次、多元化的校企合作實踐項目，依據學生的意愿和特點因材施教，進行個性化的指導;著重培養學生在精密制造與智能制造領域的專業技能、分析與解決工程實際問題的能力。以學生為中心，建立如下三個層次逐步深入的校企聯合人才培養模式。

1.融入精密與智能制造企業實際產品的課程實踐。機械工程專業的培養計劃根據不同改革試點的要求，分別規定了在企業累計的最少學習時間，圍繞實際生產的產品，面向高速精密加工技術，對零部件數控加工工藝問題、夾具設計問題、測量技術和質量檢驗問題開發系列實踐課程，并積累實際職業工作經驗。

實踐課程教學內容和項目由學校教師與企業工程師協商共同制定，企業提供實踐項目、零件實物、圖紙及工藝方案，學校配置實踐用工裝、量具及其他工具。學校教師與企業工程技術人員共同指導學生在企業進行專業實踐（即實踐輔導雙教師制）。將“雙證融通”與實驗實踐教學建設上強調的課程內容及職業標準相對接，引入職業資格證書，舉辦精密制造工匠競賽，鼓勵學生參加精密制造、智能制造學科競賽。

2.基于企業項目引導的“雙創”能力實踐平臺。前期在企業實際項目課程實踐的基礎上，基于我校科技園平臺開設“機械工程專業創新創業”課程，并開展“機械系統設計與精密制造項目集成”綜合實踐，根據學生發展規劃和個人意愿，個性化定制企業實際需求項目，企業導師和學校教師聯合開展指導。

學生參與調研、設計、制造、調試、優化等整個過程，分模塊、分任務，孵化出設計成果或產品，申報專利或者與企業合作開發。每周開設一次研討課，讓學生在大學期間真正接觸實際企業項目，實現學校與企業真正的深度融合。通過這樣的課堂經歷，學生具備了整個設計和制造經驗。在這個過程中，培養學生的思考能力、逆向思維等，并掌握頭腦風暴方法、溝通方法、演講技巧、融資技巧等。同時，教師與學生共同參與企業的技術革新與技術改造。

基于我校國家級大學科技園平臺，結合大學生創新項目開展“雙創”教育活動，優秀項目在大學科技園內孵化創業企業。

3.面向精密制造與智能制造企業實際難題項目的畢業設計。結合精密制造與智能制造企業實際需求，是應用型本科人才培養中最重要的關鍵實踐環節。根據校企合作精密與智能制造企業工程實際難題項目，學生可個性化選擇課題作為畢業設計的題目，在企業導師和學校導師聯合指導下，按照畢業設計任務書的要求完成畢業設計。

通過基于企業實際難題項目的畢業設計的選題、調研、開題、研究、設計計算、設計繪圖、分析仿真、中期答辯和撰寫畢業設計論文等各個環節，全面集中訓練學生綜合運用多學科的理論、知識與方法以解決機械設計、精密制造、智能制造方面實際工程問題的綜合能力，為學生順利進入社會和企業工作做好充分的訓練和準備。

二、展望

為推動機械類傳統專業與智能制造、精密制造行業發展對人才的需求深度融合，本文提出了基于CECC-CDIO-OBE的應用型機械工程人才培養模式改革，校企深度融合工匠型項目式一體化課程體系構建和教學內容改革，面向行業需求的多層次、多元化、個性化的校企合作機制改革思路。結合上海第二工業大學機械工程專業特色與條件，對應用型機械類傳統專業改造升級的實施路徑提出了具體改革方法，為應用型高校機械類傳統專業人才培養提供了新思路。

參考文獻

[1]馬雪峰，陳曉明，許朝山.智能制造機械行業人才需求與職業院校專業設置匹配分析[J].中國職業技術教育，2020（11）：5-15.

[2]吳國興，范君艷，樊江玲.智能制造背景下應用型本科機械類專業人才培養[J].教育與職業，2017（16）：89-92.

[3]李秀紅，李文輝.新工科背景下機械類專業基礎課程改革研究[J].教育理論與實踐，2019，39（3）：36-38.

[4]何高法，周雄，丁又青，等.智能制造背景下機械工程應用型人才培養模式探索[J].教育教學論壇，2017（21）：162-164.

[5]張衛芬，李永梅，董祥國，等.智能制造背景下機械工程專業課程體系信息化改造[J].無線互聯科技，2020，17（21）：157-159.

Exploration on Transformation and Upgrading of Traditional Mechanical Specialty in Application-oriented Universities

— Taking Shanghai Polytechnic University as an Example

CUI Li， ZHU Hong-feng， LI Ning， WU Jun

（Department of Mechanical Engineering， Shanghai Polytechnic University， Shanghai 200237， China）

Abstract： In view of the urgent need for the deep integration of traditional mechanical majors in application-oriented colleges and universities with the development of intelligent manufacturing and precision manufacturing industries， combined with the requirements of the construction of Emerging Engineering Education， this paper puts forward the idea of transformation and upgrading of traditional mechanical majors. Facing the new requirements of intelligent manufacturing and precision industry for the training of mechanical engineering professionals， guided by the deep integration of universities and enterprises into craftsman project-based engineering education， and taking the OBE concept as the talent training goal， we explore and reform the talent training plan and training mode in the field of high skilled composite mechanical engineering. Our purpose is to build a project-based integrated curriculum system with deep integration of universities and enterprises， carry out multi-level， diversified and personalized reform of university-enterprise cooperation mechanism to meet the needs of the industry， and provide new ideas for the training of traditional mechanical professionals in application-oriented universities.

Key words： mechanical specialty; OBE concept; deep integration of university and enterprise; intelligent manufacturing

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