新時代機械類專業應用型人才培養模式研究

牛虎利 樊金玲 閆海鵬*

1.河北科技大學機械工程學院 河北石家莊 050018；2.河北科技大學教務處 河北石家莊 050018

新時代，隨著《中國制造2025》戰略計劃的全面展開，“新工科”建設、“卓越工程師”培養、“工程認證”教育等已成為人才培養導向理念[1-3]。當前教學環節中課程教學以知識講授為主，課程設計等實踐環節局限于所依附課程的教授內容，只能進行部分的能力培養；畢業設計等綜合能力訓練環節，能夠將所學專業知識進行綜合運用，但受教學時長限制、教學資源的限制，無法將專業最新技術、多學科融合創新進行更好的實踐教學[4]。以上問題與高校教學改革的“新工科”“工程認證”“卓越工程師教育培養計劃”等對高校人才培養的要求不符，難以提升知識向能力轉化的效率與效果[5]。同時，高校內的課程教學環境與學生就業后的企業實踐環境區別較大，學生需要較長的適應時間[6]。因此，面向京津冀區域協同發展背景下新型制造業對機械專業人才培養要求，結合企業人才崗位能力需求，提出新的高校人才培養模式改革管理方案，為地方企業培養符合“復雜機械產品研發”高素質應用型工程技術人才需求的畢業生。

1 人才培養模式改革總思路

通過對目前人才培養模式和最新理念的研究，基于《中國制造2025》遠景規劃，面向京津冀協同發展背景下社會對制造業人才需求，結合地方高校和專業定位，吸收“新工科”“卓越工程師”“工程認證”等教學改革最新理念，提出機械類專業人才培養目標：從事“復雜機械產品研發”高素質應用型工程技術人才。依據培養目標，參考企業機械產品研發管理體制，構建以“復雜機械產品研發”為中心的專業教學內容。采用逆向反推方法以“產品開發流程”為主線，分解出專業能力體系與知識體系。依據學生知識學習的科學性和能力發展的客觀規律，將知識體系分解到專業的理論課程體系、實踐教學課程體系、“學科競賽”等課外實踐活動中，通過多教學環節的互相配合，最終達成預定的專業人才培養的目標。整體操作過程如圖1所示。

圖1 專業教學改革思路

2 人才培養目標的制定

根據國家制造業人才培養戰略，分析目前各人才培養理念，制定機械專業人才培養目標[7-11]。

《中國制造2025》對制造業人才需求為：堅持把人才作為建設制造強國的根本，建立健全科學合理的選人、用人、育人機制，加快培養制造業發展急需的專業技術人才、經營管理人才、技能人才。營造大眾創業、萬眾創新的氛圍，建設一支素質優良、結構合理的制造業人才隊伍，走人才引領的發展道路。

新工科建設理念為：新一輪科技革命和產業變革將同人類社會發展形成歷史性交匯，必須面向當前急需和未來產業發展，提前進行人才布局，培養具有創新創業意識、數字化思維和跨界整合能力的“新工科”人才。從問題出發，天津大學總結了“問產業需求建專業，問技術發展改內容，問學校主體推改革，問學生志趣變方法，問內外資源創條件，問國際前沿立標準”的新工科建設六大理念(簡稱“天大行動六問”)，為新工科專業建設指明了方向。

“卓越工程師”教育的主要目標、原則是：面向工業界、面向世界、面向未來，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。遵循“行業指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則。聯合有關部門和單位制定相關的配套支持政策，提出行業領域人才培養需求，指導高校和企業在本行業領域實施卓越計劃。支持不同類型的高校參與卓越計劃，高校在工程型人才培養類型上各有側重。參與卓越計劃的高校和企業通過校企合作途徑聯合培養人才，要充分考慮行業的多樣性和對工程型人才需求的多樣性，采取多種方式培養工程師后備人才。卓越計劃實施的層次包括工科的本科生、碩士研究生、博士研究生三個層次，培養現場工程師、設計開發工程師和研究型工程師等多種類型的工程師后備人才。

工程專業教育認證的三個理念是：以學生為中心、成果導向/基于產出/目標導向和持續改進。

這些戰略、理念從不同方面、層次、角度為人才培養提供了導向。《中國制造2025》從專業技術人才需求角度提出人才培養的總要求，“新工科”建設為專業人才培養提供新方法，“卓越工程師”為專業人才培養提出“層次性要求”，工程認證為人才培養提供整套完善的制度保障。

綜合以上分析，對于機械類相關專業，調研制造型企業機械產品的研發過程，分析機械產品研發對工程技術人員的知識要求和能力要求，重新界定企業對機械專業學生的崗位能力要求，制定機械專業的培養目標：學生具備“復雜機械產品研發”能力。“機械”體現了機械設計制造及其自動化專業的專業內容；“復雜”體現了人才培養的深度和程度；“產品”表達學生的能力必須能夠結合具體生產實際，滿足實際生產需求；“研發”體現了學生在畢業后的崗位定位。

3 人才培養專業教學內容

如圖2所示，圍繞“復雜機械產品研發”，構建“四大產出流程”、建立“四大產出團隊”、形成“四大支撐體系”為主要教學內容，構建機械產品研發“四四四”管理模型。

圖2 機械產品研發“四四四”管理模型

該模型中“四大產出流程”體現產品開發實施的內容和過程，關鍵環節是“機械產品的研發流程”，該環節培養學生具備“機械產品”開發的能力，在專業教學環節中大部分的課程都集中在該環節，學生畢業后的就業方向與崗位也集中在該環節，因此，該環節培養的能力是對專業學生提出的最基本要求，也是專業學生必須具備的能力。“應用技術開發流程”培養學生將專業最新技術轉化為成熟技術，應用于機械產品開發的能力，形成研發機械產品的核心技術和關鍵技術，提升產品技術含量；“產品創業流程”培養學生將研發的機械產品轉變為用戶認可的商品的能力，從“技術層次”的成功轉向“商業層次”的成功。“戰略規劃流程”不管是教學活動還是企業的生產活動中，屬于最高層次的戰略規劃，制定團隊的發展方向。“四大產出團隊”分別對應“四大產出流程”，給出了實施的人員構成和組織形式。“四大支撐體系”為“四大產出流程”的實施提供制度保障。

4 專業人才培養知識體系、能力體系、課程體系

圍繞培養學生“復雜機械產品研發”能力，將機械產品研發過程分解為“6個階段”，繼而可細化分解為“23個具體步驟”，每個步驟對應一個細化流程，每個流程有能夠分解為117個細化操作步驟、124個“能力點”、163個“知識點”，如圖3～5所示。

圖3 專業教學內容分解過程

圖4 機械產品研發知識點、能力點分布

圖5 產品研發單流程能力及知識分解

從知識應用角度將知識點與能力點進行分解，但是知識點和能力點處于分散狀態，沒有體現能力之間的相互關聯，無法與教學課程相互映照，因此需要對知識點和能力點進行重新組織管理，有利于形成以“培養能力為主”的課程體系。參照工程教育認證中畢業要求能力體系劃分，將124個能力點進行體系化劃分。將專業能力劃分為“5大能力模塊”，每個能力模塊分解為數量不等的“能力單元”，然后進行共性關聯提取，匯總出“7個能力群”，如圖6所示。

圖6 專業能力體系圖譜

能力體系分解完成后，針對培養不同能力需要對應不同的“知識體系”，以相互關聯的知識點為中心，形成相互關聯的課程體系。然而，僅有專業的課程體系無法保證能力的完整培養，因此利用學科競賽、創新創業時間等環節，增加學科競賽、創新創業等課程體系，并與專業課程有機結合。專業課程與競賽課程二者既相互關聯又有區別，相互關系將在后續研究中詳細討論分析。

結語

本文以《中國制造2025》為依據，以新時代“新工科”“卓越工程師”“工程認證”等人才培養理念為根本，提出機械類專業應用型工程技術人才培養目標，培養學生“復雜機械產品研發”能力。將機械產品研發中“四大產出流程”“四大產出團隊”“四大支撐體系”相結合，構建“四四四”管理模型，以能力培養為主，通過細分機械產品研發過程不同階段、具體步驟，使學生對知識點、能力要求點對點逐條細化吸收、形成，為應用型高校培養機械專業人才提供參考。