機械工程學科創新教育和專業教育融合的改革與實踐

葛　云，梁丹丹，張　賀，曾海峰，魏　敏

機械工程學科創新教育和專業教育融合的改革與實踐

葛云1，梁丹丹2*，張賀1，曾海峰1，魏敏1

(1.石河子大學機械電氣工程學院，新疆 石河子 832000；2.新疆理工學院，新疆 阿克蘇 843000)

當前，以創新驅動我國經濟發展已成為新常態，實現現代機械工程學科中創新創業教育和專業教育的高度融合意義重大。由于目前機械工程學科的專業課和創新教育普遍采用獨立授課，沒有融合或很少融合，學生在學習過程中難以將專業知識和創新方法進行結合，缺乏解決專業難題的有效方法，導致大部分學生存在實際創新創業能力不足，創新能力不強等問題。從機械工程專創融合教學模式的建立、機械工程創新能力專業課程體系的改革、專創融合案例資源的建設、專門師資隊伍的培養等方面出發，闡述了機械工程學科創新教育和專業教育融合改革與實踐的方法，培養學生解決具體專業問題的創新應用轉化能力，保證課程教學效果。

專創融合；創新；機械工程

當前，隨著我國經濟的高速發展，“工業4.0”、“中國制造2025”、“一帶一路”等國家重大戰略相繼實施，以創新推動經濟發展已成為新常態，也標志著我國高等工程教育進入了一個新的改革階段，對機械工程學科創新創業教育提出了更高的要求[1-3]。創新創業教育與專業教育的融合是高等學校創新創業教育的基本要求，也是《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》的明確規定。機械工程是以自然科學和技術科學為理論基礎，結合生產實踐中的技術經驗，研究和解決開發、設計、制造、安裝、運用和維修各種機械過程中的全部理論和實際問題的一門應用學科，有利于創新成果的產出和轉化。針對目前部分機械工程專業學生存在的實際創新創業能力不足，創新能力不強等問題，將現代機械工程學科的創新創業教育和專業教育進行融合，改革并創新教學模式，有利于培養學生的創新創業能力，提升育人效果，為我國的經濟發展助力[1]。

1　機械工程學科專創融合教學模式的建立

針對機械工程人才培養目標，構建機械工程專創結合的課程體系，確定專創工作改革的總體思路。機械工程學科專創融合的教學模式分為本科教學和研究生教學兩部分，其中本科階段教學應以案例分析為主，研究生階段教學應以靈活運用為主。在教學模式的構建上，首先應加強企業、教師科研和行業發展咨詢有關專業技術的創新創業案例建設，案例應圍繞用人單位實際需求分為專業技能和創新能力兩塊，再結合教學目標，使兩者能通過實訓和講解實現有機融合。其次在具體執行環節，針對本科生教學部分可利用第二課堂推進專創融合的深入開展，針對研究生教學部分則可直接在第一課堂中通過啟發式教育加強學生創新創業能力的培養。教師在課后可要求學生結合自己的研究方向，充分拓展創新創業的深度，以成為技術領域的創新創業人才為目標[2]。

2　機械工程創新能力專業課程體系的改革

圍繞機械工程人才培養目標，石河子大學撥付專項經費建設 “大學生創新創業工作室”、“實踐育人創新創業基地” ，大力支持創新創業教育課程立項，鼓勵學生個性發展，構建了“大學生創新論壇”、“大學生創新訓練基地”、“大學生創新創業教育課程”和“開放共享實驗室”四位一體的創新教育體系，設置博士研究生、碩士研究生和本科三個層次創新方法課程。其中博士研究生開設機械工程創新方法論和農業工程創新方法論、碩士研究生已開設機械工程創新方法，本科針對遴選的3門專創融合示范課程在不改變原課程名稱和主要內容的前提下，在原有專業課程中加入一定章節的創業教育內容和創新方法應用案例。

積極推動專業教育和創新教育融合的教學內容與資源改革建設，鼓勵專業教師有意識、有計劃的將創新意識融入到專業課教學設計中，并按照教學設計方案有序進行課程相關知識點的專創融合，并將典型成功案例建設為“專創融合”案例庫、課件庫、文獻資料庫等教學素材，最終將學生的創新創業能力培養和專業素質培訓融為一體[3]。

3　專創融合案例資源建設

為提升石河子大學專創融合案例的實際應用性，學校要求專創融合教師組深入周邊機械類企業及生產基層進行科技需求調研和科技服務。緊緊依托金風科技、自治區鐵路設計院、天業惠能有限責任公司、石河子開發區天浩管業有限責任公司等周邊大型重點企業和新興科技企業，引入產業、行業實際問題融入項目，運用創新方法進行分析與研發，與企業科技研究人員共同采用創新方法解決實際生產難題。以豐富的校企調研和方案認證為基礎，在核心課程和綜合實訓中收集整理創新創業項目及案例資源，遴選專業適用的創新方法，結合創新方法與專業知識點，進行機械工程 “專創融合案例及教案”編制。

除了來源于企業的技術難題，教師科研、學生創新創業大賽中優秀的案例也可凝練為教學案例，真正使專創融合案例庫做到包羅萬象，創新無窮。在項目引導下激發學生的創新思維，打造“學院、學校、省級、國家”競賽促學平臺，鼓勵學生將學習專業課程中取得的創新方案凝練、提升，并參與各級相關競賽，發揮學科優勢，實現科研成果的轉化。鼓勵學生積極參與到案例的編制過程中，讓學生針對網絡媒體中公布的“我愛發明”、“直觀學機械”等電視欄目或者網絡公眾號的相關信息，進行創新方法訓練，凝練提取成功案例中所使用的創新方法，通過研討和修改最終形成專創融合案例。

教師在教學過程中要注重教學知識點與創新方法的結合，以利于典型專創融合教學案例的形成。如教師在介紹機械加工過程中的“如何提高加工精度”這個知識點時，會啟發學生思考“什么原因造成了加工誤差的產生？”，其中有一個原因就是“機床部件對加工精度的影響”(如圖1所示)。而創新方法的40個發明原理，其中有一條“原則9：預先反作用力(Preliminary anti-action)”。教師引導學生理解原理說明的內涵：事先知道可能出錯的地方，采取行動以消除、降低或防范錯誤的發生；掌握原理活用的作用：使用這原理消除、降低或防止產生未來不想要的機能、事件或條件。由此啟發學生，面對如圖1所示由于機床部件的重力所引起的加工誤差采用創新方法的預先反作用原理該如何處理？教師可將教學過程中類似的小專創融合案例進行累積整理，以便隨時使用這些案例引導學生將專業知識與創新進行結合。

1　工件；2　刨刀；3　刀架；4　橫梁。

4　兼具專業基礎和創新方法應用能力的專門師資隊伍建設

TRIZ是發明問題的解決理論，是我國目前重點推薦的一種創新方法。TRIZ有別于傳統的腦力激蕩，是具體解決發明問題時采用的一種解方程式的方法，能按照一定的程序與步驟進行，操作簡單，創新效率高，可大大加快人們創造發明的進程，而且能得到高質量的創新產品。采用TRIZ更便于在課堂中對學生進行創新方法教育，也更利于專創融合教學模式的實施。課程組充分結合TRIZ創新方法的優勢，進行專創融合教師隊伍的建設。

首先成立師資指導組，由具有創新工程師資格證書的教師組成。通過組織校內培訓和向兄弟院校取經，開展經驗交流，拓廣專業視野，提高認知。圍繞“青年紅色筑夢之旅”專項活動及“互聯網+”訓練營，特聘請省外資深專家、創新創業培訓教師針對師資隊伍進行授課。在專業師資隊伍中大力開展TRIZ的教學培訓，增加獲得國際創新方法一級師資認證證書、國際創新工程師認證證書教師人員數量。結合學校首批建設的“大學生創新創業工作室”——恒先科創工作室，進行機械工程專創融合師資指導教師組的創建，為相關教師及學生提供創新創業講座和相關咨詢、答疑。近年來，完成指導機械類國家大學生創新創業項目21項，其中已結題14項；石河子大學大學生創新創業項目81項，其中已結題47項，工作室指導的學生在全國互聯網+大學生創新創業大賽、挑戰杯、創青春、全國創新方法大賽中獲得了較好的成績。學校加強與新疆理工學院的學科聯合建設，實現南疆高校與石河子大學的創新共建，利用創新知識解決技術難題，打造了一支底子厚、能力強、素質高的專創融合師資隊伍。

5　結語

實施機械工程創新教育改革為核心，構建以“項目主導”為基礎的專創融合教育模式和教學體系，探索建立機械工程創新人才與專業教育深度融合的培養路徑，將創新創業教育融入人才培養全過程、融入課堂教學，培養研究生的創新精神和解決實際問題的能力。建立一支兼具專業基礎和創新方法應用能力的專門師資隊伍，在科學研究、社會服務中加強創新方法推廣應用，編制相應的案例集，促進專業教育與雙創教育深度融合，最終建立“機械工程以創新能力為核心的研究生創新人才培養體系”。

[1] 孫萍.“雙一流”建設背景下地方高校“創專”教育融合存在問題與對策[J].教育教學論壇,2020(37):320-321.

[2] 肖姣娣,王澤斯.“專創一體化”理念指導下創新創業實踐平臺的構建[J].實驗室研究與探索,2020,39(8):223-227.

[3] 張宇,杜海清,劉鑫.基于“校中廠”現代學徒制的產教融合研究[J].現代職業教育,2020(30):46-47.

Reform and practice of the integration of innovation education and specialty education in mechanical engineering discipline

GE Yun1, LIANG Dandan2※, ZHANG He, ZENG Haifeng1, WEI Min1

(1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang 832000, China;2.Xinjiang University of Technology, Akesu, Xinjiang 843000, China)

At present, our country's economy has entered a new normal of innovation-driven development, modern mechanical engineering discipline has put forward higher requirements for innovation and entrepreneurship education. Due to the professional courses and the innovative education are taught independently without or with little integration, the students do not learn how to use innovative methods combined with professional knowledge to solve professional problems during learning. This paper expounds the reform and practice of the integration of innovation education and specialty education in mechanical engineering, from the establishment of the mechanical engineering specialty- innovation integrate with teaching mode, the reform of the curriculum system of mechanical engineering innovation ability specialty, the construction of specialty-innovation integrate with case resources and the construction of specialized teaching staff with professional foundation and innovative method application ability aspects, which enables students to master the innovation application transformation ability to solve specific specialty problems, and ensure the teaching effect of the course.

specialty-innovation integration; innovation; mechanical engineering

G642

A

2096–8736(2022)01–0060–03

石河子大學研究生教育教學改革項目：面向機械工程研究生創新教育與專業教育融合的改革與實踐(2020YJGYJ01)；石河子大學教育教學改革立項項目-“互聯網+”教育背景下機械制造類課程信息化教學探索與實踐(JGY2020-7)

葛云(1974—)，女，新疆石河子人，博士研究生，教授，主要研究方向為機械制造及機械工程教學。

梁丹丹(1990—)，女，河南信陽人，碩士，講師，主要研究方向為現代制造工藝與裝備教學。

責任編輯：陽湘暉

英文編輯：吳志立