基于機械專業的多層次多維度創新人才培養模式探究＊

李楊，張學峰，楊發展，劉建澤

（1.青島理工大學（臨沂）機械與電子工程系，山東臨沂 273400；2.青島理工大學機械與汽車工程學院，山東青島 266520）

1 研究背景

《機械工業“十四·五”發展綱要》明確指出要培育梯次銜接的多層次人才隊伍，牢固確立人才引領發展的戰略地位，完善人才培養體系和機制，大力培養和引進機械工業高質量發展所需的各類人才[1]。機械專業的現代化人才培養體系構建，將是對國家第十四個五年規劃和2035 年遠景目標的響應和支持。但現有的傳統機械工程學科專業人才培養模式單一，教學體系系統不夠完善，理論教學與實踐環節脫節現象嚴重，培養模式不能滿足社會對應用創新型人才的要求[2]。

當前機械專業人才培養在理論教學、實習實踐、畢設等環節融合度差，尤其存在綜合利用知識解決復雜工程問題能力欠佳的現狀[3-4]。針對以上現狀，本文基于教育管理學理論，立足教師為主導、學生為主體，構筑“雙向五步四融合階梯式”人才培養機制，創新現有人才培養模式，在新工科機械專業人才高要求背景下，新模式培養的學生在實踐、創新等方面的能力得到綜合提升，適應新經濟和新技術發展的人才要求。

2 人才培養模式建立

人才培養模式的創新目的是培養出應用與創新和實踐能力突出的高端復合型機械專業人才，本文所建立的人才培養模式如圖1 所示。

圖1 “雙向五步四融合”階梯式人才培養架構

“雙向”是指建立師生雙向探究共同體。教師和學生是學校的兩大主體，教師和學生相隨使教育生生不息，由此，教師和學生的關系便成為教育活動中最為普通和最為重要的關系[5]。教師是學生成長的引領者，是學生潛能的喚醒者，是教育內容的設計者，也是教育實踐的推動者，是影響和決定學生成長成才的主力量[6]。搭建“教”與“學”雙向定期交流與互通機制構建師生學習共同體，踐行“以學生為本、以學生發展為核心”的教育理念。

“五步教學”是指案例引入、團隊剖析、拓展匯報、多環評價、融通提升。結合專業特色以及未來崗位要求，精心設計教學內容，模擬和再現真實的機械專業工作環境，通過“案例引入—團隊剖析—拓展匯報—多環評價—融通提升”課堂五步教學實踐，在具體的教學設計中融入真實生產案例和企業項目，讓學生能夠在整個教學過程中明確職業職責、提升實踐能力。引導并啟迪學生構筑“自主探究—團隊協作—賽場評價—重構躍升”的良好學習生態，打通“課堂教學、科創競賽、實踐實訓、行業企業”4 個場景間壁壘。

“四融合”是指產教融合、科教融合、理實融合、賽研融合。機械專業實踐性強，應強調教學方式的體驗性和開放性[7]。應通過各種技能大賽、創新創業項目、承擔企業委托課題等，提升團體的學習研究能力和操作實效性，充分體現“任務驅動”“項目導向”“教學做一體”等行動導向的實踐教學，將大學生創新創業大賽、學科競賽等融入人才培養體系，并根據工科學生邏輯思維能力形成機制、創新思想構筑疊加內在驅動機制等，從而實現產教融合、科教融合、理實融合、賽研融合，形成并逐步完善了基于“雙向五步四融合階梯式”科創能力構筑與機械專業人才培養方案。

3 人才培養模式關鍵問題解決技術方案

在具體的人才培養過程中常遇到的最關鍵的問題以及技術解決方案如下。

3.1 大學生團隊協作能力和創新能力培養不足

針對大學生創新能力和團隊協作能力培養缺乏有效的手段和體系導致思維局限性和創新意識差的問題，建立完善的創新活動保障制度，組建匯集優秀師資力量的創新活動導師庫，形成了大學生科技項目和學科競賽驅動、師生廣泛參與的機制，并堅持走考場、賽場、市場一體化道路。注重理論學習與實際的工程案例以及與生產企業進行科技項目對接和大學生科技創新產品的孵化轉化并出臺對應的保障制度。

搭建了平臺支持、團隊引領、過程監督與可控的的專業競賽體系，如圖2 所示。構筑包括“核心課程知識競賽”“數學建模大賽”“專業基本技能比賽”“綜合實訓競賽”“創新設計競賽”等在內的“五級提升式”課外學科競賽平臺。重點引導學生通過“科創大賽”、參與“科研項目”活動，讓學生深入參與其中，以期實現多領域參與、全員全程全面覆蓋，學生在參與科創項目中，不斷強化自主基礎理論的學習，尤其是通過查閱資料加強專業知識以及外延知識的學習。另外，同學間將結合各自優勢創建科創隊伍，并主動聯系指導教師，通過生產實踐的充分調研和論證，提出并建立具有工程應用背景的創新課題，查閱資料并與指導教師共同提出解決方案，形成“自主—合作—探究—提升”的主動學習模式，順利完成學習目標。同時，與指導教師協作合作解決創新課題中遇到的困難，教師與學生協作通過“案例導學—合作交流—展示講解—鞏固提升”機制，引導學生落實創新目標，解決大賽中的困難，指引學生自主學習，最終實現學生自主學習和創新能力的提升。另外鼓勵學生跨年級跨專業進行組隊，做到共同提高，協同進步，使大學生的創新能力和團隊精神得到有效提升。

圖2 人才培養課外科技競賽體系

3.2 理論與實踐教學脫節、學生被動式學習、學習效果差

針對理論教學與實踐教學脫節嚴重、學生被動式學習習慣、教學效果差、教學評價手段和方式單一等突出問題[8]，本成果以“互換性原理與測量”“液壓與氣壓傳動”以及“金屬工藝學”等機械制造專業核心課程群為突破口，提出并實施了“機械設計、制造、精度測量、氣液傳動、自動控制等教學內容深度融合，課堂教學、科創實踐、實驗實訓一體化”的新教學模式，開創了開放式、網絡化、實戰型教學方式。多環節融通科創能力的教育培養體系如圖3 所示。

圖3 多環節融通科創能力的教育培養體系

圍繞新的教學模式實施，創造了金屬工藝學與互換性原理與測量一體化多功能實驗室，實現了機械設計、加工制造與測量教學內容融合及理論教學與實驗、大賽與實訓教學的一體化，同時開展了教材的建設工作，先后編寫出版教材和實踐訓練指導書9 部，同時在智慧樹和超星平臺制作了開放課程，面向全校和國內高校開放共享。

3.3 學生專業課學習和企業的生產銜接不暢，匹配性不足

針對課堂理論學習不能和動手實踐以及創新活動深度融合、人才培養導向與行業企業以及現實的生產實踐“匹配性”不足等問題，建立了校內學習、創新實踐以及企業實習實踐融合的“寬領域、全程化、多層次、重能力”的校企協同共育、大賽平臺驅動引導的理論與實踐共育模式，如圖4 所示。

圖4 課堂教學與創新實踐體系

形成了由“五步驟”（認識實習、生產實習、大賽實踐、畢業設計、工程化課題鍛煉）、“四環節”（理論學習、專業認知、創新提升、綜合實踐）構成的全程貫穿、形式多樣、分層實施與創新導向的實踐教學體系，有效提升了大學生的創新能力與工程意識和能力，為企業和社會輸送高適應性創新性工程人才。

4 結論

本文針對目前機械專業傳統人才培養存在的問題，建立多層次多維度的創新人才培養模式，該培養模式提高新工科背景下機械專業學生的應用與創新能力。結合專業特色和具體實際，給出人才培養過程中常遇到的關鍵的問題以及技術解決方案，解決以下人才培養過程中瓶頸問題：①大學生團隊協作能力和創新能力培養不足；②理論與實踐教學嚴重脫節、學生被動式學習，學習效果較差；③學生專業課學習和企業生產銜接不暢，匹配性不足。

改革后人才培養體系在機械專業人才培養方面已初見成效，在專業理論知識、實踐能力以及創新能力等多個方面取得很大提高，以2021 年筆者單位機械與電子工程系為例，機械制造及其自動化專業一次性就業率超過95%，考研過線率為38%，錄取率為33%，獲得各種學科競賽20 余項。該人才培養模式打開了思路，適應了新工科發展對機械專業人才培養的現實迫切需求，也為其他專業提供了借鑒。