工程教育專業認證與學科競賽雙驅動下的實踐創新人才培養模式

李彬　宋偉志　朱德榮　張旦聞　王榮先

［摘 要］在工程教育專業認證背景下，專業學生新的畢業要求和培養目標的達成需要實踐與創新課程的有效支撐。文章根據機械類工程教育專業認證對實踐創新環節的要求，重構了實踐類課程的教學內容和教學方法，確保學生達成所需的畢業要求；同時介紹了示范應用性大學通過學科競賽進行實踐型創新人才培養的理念、規劃與途徑等?；诠こ探逃龑I認證與學科競賽雙驅動下的實踐創新人才培養模式，提高了學生分析與解決復雜機械工程方面問題的創新能力，激發了學生的探索興趣和競爭意識，為培養具備國際競爭力的工程技術人才奠定了堅實基礎。

［關鍵詞］工程教育專業認證；學科競賽；畢業要求；培養目標；人才培養模式

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）04-0119-05

洛陽理工學院（以下簡稱我校）是河南省首批五所轉型發展試點院校之一，作為全國唯一一所堅守建材特色專業的高等院校，肩負著為建材行業轉型升級提供智力支持和人才培養的使命。2014年我校以優異成績通過教育部本科教學工作合格評估；2016年我校被評定為河南省示范性應用技術本科院校，同年還獲批教育部數據中國“百校工程”產教融合創新項目首批試點院校；2019年我校獲批河南省碩士學位授予立項建設單位。

我校的智能制造學院（原機械工程學院）成立于1956年，現擁有機械設計制造及其自動化、車輛工程、機械電子工程、過程裝備與控制工程、汽車服務工程5個本科專業，其中機械設計制造及其自動化專業是省級特色專業建設點、省級專業綜合改革試點、省級卓越計劃試點專業，2019年被評為省級一流專業，2022年被評為國家一流專業建設點，所屬實驗室是河南省工程實驗室、洛陽市重點實驗室，機械制造及其自動化學科被評為省級重點學科，機械設計制造及其自動化系獲批河南高校省級優秀基層教學組織。

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，是實現工程教育國際互認的重要基礎，是針對高等教育工程類專業開展的一種合格評價。學科競賽是面向大學生開展的課外科技活動，可以改善學生過度“專注”于課本、理論知識牢固但實踐操作中能力欠缺的問題[1]，不僅對提升學生的邏輯思維能力和獨立解決問題能力有很大的幫助，還對培養學生的創新思維能力、團隊合作精神具有非常重要的作用。

在堅持“以本為本”、推進“四個回歸”、加快建設高水平本科教育的背景下，我校智能制造學院的機械設計制造及其自動化專業結合本校的專業特色與行業背景，圍繞工程教育專業認證與學科競賽開展了實踐創新人才培養模式的探索。

一、工程教育專業認證的現實意義

工程教育專業認證是一種導向型的教育（Outcome?Based Education，OBE）理念，最初由美國工程教育認證協會（ABET）于1992年引入工程認證體系中，并在1997年正式頒布了其國際標準，這標志著國際工程教育專業認證從“輸入導向”轉為“產出導向”[2]。實際上，我國從2005年也開始構建工程教育專業認證體系，經過十年的發展，到2015年，我國的《工程教育認證標準》已經完全采用了《華盛頓協議》最新版本的畢業要求和職業能力標準，其余子項指標也與其基本一致。可以說，我國2015 版《工程教育認證標準》的發布，標志著我國的工程教育專業認證從形式和內容上由“課程導向”轉為“成果導向”[3]。2016 年， 國際工程聯盟大會一致同意我國成為《華盛頓協議》正式成員。此后，我國的工程教育專業認證得到“井噴式”發展。截至2017年底，教育部公布已通過專業認證的全國198所高校的846個工科專業，并稱這些專業進入全球工程教育“第一方陣”；同時公布“卓越工程師計劃1.0”升級成“卓越工程師計劃2.0”的前提和基礎是通過國家工程教育專業認證[4]，如上海高校聯盟規定，2020年以后上海高校未通過國家工程教育專業認證的專業不能進行招生。

事實上，我國的工程教育如果想在國際上有所建樹，就必須主動學習與借鑒國內外高校先進的辦學理念，并且在拔尖創新人才的培養模式和專業建設上與國際工程教育專業認證標準接軌。多年的全球教育實踐表明：工程教育專業認證理念在教學管理體制改革與創新的進程中起到重要的推動作用。比如，以學生為中心，可以充分發揮學生在教育教學活動中的主體作用；以人才培養成效為導向，可以充分挖掘學生的學習主動性并培養學生的學習能力、實踐能力和創新能力；建立學校持續改進機制，可以改進教學質量監控機制、教學評價反饋機制，實現學校培養目標并持續推動改進良性循環機制。在工程教育專業認證的背景下，學?？梢蕴剿鞒鲆粭l適應國家戰略性新興產業要求的新工科專業創新人才培養的有效路徑。

二、建立工程教育專業認證背景下的實踐創新課程體系

國際工程教育專業認證的三大核心分別是：以學生為中心的教育理念、成果導向的教育取向、持續改進的質量文化。其中，持續改進的質量文化包括對學校本專業學生的培養目標和畢業要求等方面進行評價。本文以我校智能制造學院的機械設計制造及其自動化專業為例，基于工程教育專業認證理念對學校實踐創新類課程進行研究。

我校機械設計制造及其自動化專業的培養目標是：培養適應中原經濟區發展的人才，使他們具有良好的政治理論素質和思想道德品質，德智體美勞全面發展，熟悉掌握數學與自然科學基礎知識、工程基礎知識以及機械設計、機械制造、自動化等領域的專業知識和技能，并具有運用機械設計制造及其自動化的理論與方法解決機械領域中的復雜工程問題的能力，同時具備相應的人文素養、職業道德、溝通能力、團隊精神和國際視野，能夠在機械、建材等領域從事設計、制造、技術開發、應用研究、運行維護與管理等工作，成為社會責任感強、專業基礎理論扎實并具有較強實踐能力和創新精神的高層次應用型人才?？偟膩碚f，該專業的畢業生應具備相應的專業知識和獨立解決機械領域中復雜工程問題的能力[1]。學生專業知識掌握程度主要通過每個學期末的課程考試來測評，而學生獨立解決復雜工程專業問題能力的強弱則是通過參與學科競賽項目、實踐創新類課程學習去評判。在我國的高等教育中，實踐創新課程起到舉足輕重的作用，特別是在以工科為主的高校尤為明顯。實踐創新課程相關成果往往能夠反映一所學校的教學質量，在申請工程教育專業認證的過程中，其是審核時重要的材料證明。因此，把握好工程教育專業認證標準，落實其指標體系的新要求，對指導和培養學生實踐能力與創新精神都具有十分重要的意義。

我校機械設計制造及其自動化專業結合學校辦學特色及人才培養定位，高標準地響應社會經濟發展對高素質工程人才的需求及社會評價，制定了專業培養目標，并根據認證的通用標準和專業培養目標，制定了本專業的畢業要求，畢業要求的內容完全覆蓋認證通用標準12 條，共包含38條二級指標點。機械設計制造及其自動化專業實踐創新課程支撐畢業要求矩陣表（局部）如表1所示。

根據我國的《工程教育認證標準》，實踐創新類課程大綱的制定主要依據本課程在專業課程支撐畢業要求矩陣表中的支撐點。換而言之，就是教師從其矩陣表中領取任務，而教學體系、內容、方法都是為了完成任務而量身定制的。從其矩陣表上可以看出，在整個培養體系中，實踐創新課程大體可以分為以下三類。

第一類是實踐創新理論類課程，如職業生涯與創新創業思維等課程。從表1可以看出，課堂教學環節主要支撐畢業要求的6.1、8.3、10.3三項指標；實踐教學環節主要支撐畢業要求的6.3、9.1、11.2三項二級指標點，學校以此為依據來制定本課程教學大綱。

職業生涯與創新創業思維課程的主要任務是讓學生掌握開展創業活動時所需的基本知識。認知和理解創新創業的基本內涵與創業活動的特殊性，可以幫助學生辯證地認識和分析創業者、創業機會、創業資源、創業計劃與創業項目。我校通過課堂教學和實踐教學等環節，不僅將培養創新創業思維能力與機械工程專業知識緊密結合，還將創新創業的基礎知識與人文精神關懷、人格素質培養有機結合，使學生牢固掌握機械工程創新創業的基本理論知識，提高分析與解決復雜機械工程專業問題的創新思維能力。我校根據以上教學定位設定本課程的教學目標。

課程目標1：理解創新創業在機械工程領域發展中的作用、地位及前景，具有在機械工程領域實習和進行社會實踐的經歷（支撐畢業要求6.1）。

課程目標2：理解機械工程師的職業性質和責任，在機械工程領域的創新創業實踐中能自覺遵守職業道德和規范，具有相關法律意識（支撐畢業要求8.3）。

課程目標3：具備一定的國際視野，在機械工程領域的創新創業實踐中能使用專業語言進行有效的跨文化溝通和交流（支撐畢業要求10.3）。

實踐目標1：能夠合理分析和評價機械工程領域中創新創業實踐和解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，理解并承擔相應的責任（支撐畢業要求6.3）。

實踐目標2：具有良好的實踐創新表達能力、較強的社交能力、良好的團隊合作精神和一定的協調能力（支撐畢業要求9.1）。

實踐目標3：能夠將工程管理原理與經濟決策方法應用到機械工程領域實踐創新環節的相關工程設計、運行和管理中（支撐畢業要求11.2）。

我校依據《工程教育認證標準》進行規范教學以來，發現提高學生解決復雜機械工程專業問題的創新思維能力是實踐創新理論類課程最為核心的內容，高校應積極利用本校、社會和企業三方面的資源，共同提高學生的職業分析能力和職業適應能力，同時促進大學生科技園、創業學院和大學生創業孵化園等大學生創新創業平臺的建設。2017年，我校建成了大學科技園，形成了“一園三區、北京離岸創新中心、宜陽加速器兩個輻射點”的戰略布局，是省級科技企業孵化器、省級大學科技園。大學科技園運行以來，成功孵化科技型中小微企業150余家，專利授權150余項，累計收入1.2億元。2018年，我校成立創業學院，累計投入300萬元專項經費支持30個大學生項目和團隊建設，其中12個項目獲批省級科技型A類中小企業，并獲批知識產權60余項。

第二類是實踐創新設計類課程，如機械原理課程設計等。從表1可以看出，機械原理課程設計主要支撐畢業要求2.2、5.2、9.2三項二級指標點，我校以此為依據來制定本課程教學大綱。

機械原理課程設計是機械原理教學中的一個重要環節，是機械類專業學生在機械原理課程學習后進行的全面系統且深入的實踐創新性活動，培養學生在機械系統運動方案設計、創新設計及應用計算機進行機構分析和工程設計方面的能力。機械原理課程設計的主要內容是對機械系統進行總體方案設計、機構設計、運動分析和動態靜力分析，編寫課程設計說明書。我校根據以上教學定位設定該課程的教學目標。

課程目標1：在課程設計中，能夠應用數學、自然科學與機械工程領域的基本原理，創新地設計出一個機械原理復雜問題的解決方案（支撐畢業要求2.2）。

課程目標2：在課程設計中，能夠開發、選擇與使用恰當的技術、資源和工具來進行機械原理復雜工程問題的創新性設計、仿真、預測與模擬（支撐畢業要求5.2）。

課程目標3：在課程設計中，能夠正確地認識個體在團隊中的地位和責任，積極承擔機械原理課程設計團隊中的職責（支撐畢業要求9.2）。

我校的機械原理課程設計按照《工程教育認證標準》，不僅要求學生提交相關的課程設計說明書，而且要求學生全方位提升實踐創新能力。我校自主研發的機械原理齒輪實驗平臺，是基于數字散斑檢測技術的最新研究成果來建立的齒輪傳動綜合實驗系統，在機械原理的理論教學、實踐教學與課程設計中發揮著重要作用。我校針對涵蓋整個機械原理課程內容三分之一的齒輪傳動章節，開拓創新性實驗項目，包括6個齒輪傳動和力學實驗項目。同時，本課程還注重創新實踐和工程應用，從實踐環節入手，培養學生的創新能力和工程設計能力。

針對應用型人才培養的定位，我校在機械原理課程設計中加入實踐環節，引導學生通過實物模型和試驗測試分析來實現課程設計的真實性論證，且對其理論進行試驗驗證，提高了學生的實踐創新能力。我校在AutoCAD環境下自主研發了機構運動仿真設計及加工仿真一體化設計的軟件，并且自主產生加工代碼，與線切割、激光切割基礎進行無縫數據傳輸和加工。我校還利用自主研發的機構運動檢測系統對機構的實際運動規律進行測定，對機械原理課程的理論設計進行驗證，其實驗水平達到國內領先。2019年，我校召開了全國機械設計課程教學改革與實踐經驗交流會，與會專家對我校通過產學研創的途徑，在機械設計課程教學中培養學生實踐能力、工程能力、創新能力的做法給予了充分肯定。

第三類是實踐創新實訓類課程，如智能設計與制造操作實訓等。從表1可以看出，智能設計與制造操作實訓主要支撐畢業要求3.3、5.3、7.3三項二級指標點，我校據此制定本課程教學大綱。

智能設計與制造操作實訓課程通過現場參觀、學習，查閱文獻資料和操作訓練等方式，引導學生了解有關智能設計與制造的理論、技術、工藝、工程及管理概況，使他們獲得有關智能設計與制造的實際感性認識，并將理論聯系實際，印證、鞏固和加深所學基本理論知識，拓展知識面，加深其對有關智能設計與制造的理解，了解和掌握智能設計與制造技術的各種新思想、新方法、新技術，為學生今后從事技術或管理工作打下基礎。我校根據以上定位設定本課程的教學目標。

實踐目標1：能通過圖紙、說明書、報告或實物等形式進行設計表達，相關智能設計成果能夠實現機械系統、控制系統的設計和加工制造（支撐畢業要求3.3）。

實踐目標2：了解技術、資源和工具的特點和適用范圍，能夠綜合多種技術、資源和工具的優勢來解決復雜智能設計與制造中的工程問題，并能理解其局限性（支撐畢業要求5.3）。

實踐目標3：能夠合理評價智能設計與制造實踐對環境保護和社會可持續發展的影響（支撐畢業要求7.3）。

我校的智能設計與制造操作實訓課程按照《工程教育認證標準》設立。為了更好達到課程教學目標，學校投入500余萬元項目經費，引入國際一流企業西門子股份公司的最新技術，建立了“洛陽理工學院-西門子”智能設計與制造實訓中心。該中心采用數字化產品開發的設計軟件UGNX，是業界涉及面最廣的集成套件，其涉及機械產品的設計、性能仿真和加工制造在內的整個開發過程。

基于《工程教育認證標準》，我校智能制造學院實踐創新環節對學生的現行學科基礎（機械設計制造、控制工程基礎、三維設計、工程圖學等）、工具技能（PLC控制系統、機器人編程、電路CAD、數控技術）、專業綜合能力（機電一體化系統設計、智能制造系統設計）和專業競爭力進行全面培訓，以培養高素質現場工程師為目標，貫徹推進智能制造學院的新工程師培養模式，如圖1所示。

三、建立學科競賽背景下的實踐創新教育體系

機械工程專業的學生在學校往往過多注重理論知識的學習，而僅僅依靠學校課程設計和專業實訓項目，其自主實踐及動手操作能力還是無法滿足當今的社會需求。學科競賽是學生在大學里接觸到的最好的課外科技活動，能多方位提升學生的邏輯思維能力和獨立解決問題能力，對培養學生的創新能力、團隊合作精神和動手操作能力也具有非常重要的作用。尤其是機械工程類學科競賽以機械設計為主，充分結合電子、液壓、計算機、數學、物理、仿生學、工程管理等多門學科來開展。通過參加學科競賽活動，學生對專業知識的掌握更加牢固、印象更加深刻，從而促進了自身的全面發展，今后更容易成為社會需要的創新型復合人才。

目前，機械工程專業的學生參與的國家級學科競賽活動主要有中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、國家級大學生創新創業訓練計劃、“創青春”全國大學生創業大賽等。這些學科競賽不僅能激發學生的創新精神、團結合作精神，培養學生的創新能力，而且能使學校通過比賽發現具有培養前途的拔尖創新性人才。

我校智能制造學院學科競賽指導下的實踐創新體系，實際上是第二課堂實踐創新創業育人體系的重要組成部分。我校智能制造學院以全面提升學生的實踐創新意識為主線，將實踐創新教育主動滲透到整個教育教學過程中，形成了以第一課堂為基礎、以第二課堂為重點、以品牌建設為依托、以校外實踐為補充的實踐創新創業教育模式。我校智能制造學院注重在第一課堂教學中融入實踐創新教育，一方面充分將行業轉型升級和地方經濟社會發展中遇到的問題與相關的專業課程知識點進行融合；另一方面充分挖掘行業和校友創業的案例，把它們融入專業課程教學環節中。我校智能制造學院打造精品化的第二課堂實踐創新創業育人體系，如圖2所示。

在第二課堂的具體任務執行上，應做到以下三點。其一，鼓勵學生參與教師的科研與服務項目，以導師為主組建學校機械科技制作協會等平臺，根據學生的學習進度和學習能力來安排項目，結合單項賽事開展以賽代練的活動。目前，我校智能制造學院共搭建了先進制造協會、3D協會、汽車愛好者協會、虛擬仿真設計協會、創客協會、大學生科技協會共6個平臺。這些平臺的活動經費采用學校、學院及教師主持項目相結合的方式配套解決，其活動場地主要以學院的省、市重點實驗室為主，指導教師由智能制造學院5個基層教學組織的10位專業教師來擔任。其二，組織好大學生校外科技制作和3D設計大賽，通過第二課堂培養學生的實踐應用能力和創新能力。其三，加強對大學生科技協會等平臺的支持與指導，樹立一批精品化的創新創業文化品牌活動，注重科技制作長效機制建設，建立學生自我組織、以老帶新、教師指導的科技制作長效機制，鼓勵學生從大學二年級開始報名參與實踐，相信經過學校2～3年的培養，他們會具備較強的科技制作能力。

近幾年，我校智能制造學院的學生參加各類國家級“挑戰杯”和創新創業大賽累計200余次，共獲國家級特等獎4項、一等獎32項、二等獎45項。其中，李彬教授指導的“自潤滑刀具碳納米涂層”項目獲得了2019年國家級大學生創新創業訓練計劃項目，同時實現了我校在國家級大學生創新創業項目歷史上的突破。目前，智能制造學院學生利用洛陽市先進制造與刀具重點實驗室自主研發的多功能刀具，在YG8硬質合金刀具表面成功高效制備石墨烯涂層，如圖3所示，相關學術成果已經發表在SCI收錄的2區期刊Journal of Materials Science上[5]。

四、結語

當前，對于地方應用型高水平大學來說，基于工程教育認證與學科競賽雙驅動下的實踐創新人才培養模式無疑為學校發展提供了新思路。我校經過不懈的探索和努力，綜合實力取得了極大的提升。特別是我校在河南省轉型發展示范院校考核中排名第一；連續3年榮獲河南省高校知識產權綜合能力提升專項行動十強高校；在“武書連2019中國大學本科生就業質量排行榜”中，我校在河南省排名第八位，其中多項指標在河南省示范高校中均排名第一。

我校在工程教育專業認證與學科競賽雙驅動下，以學生為中心，以創新能力培養和素質全面提升為教育目標，結合學校傳統的教研互長、創新大賽、深入企業、綜合教改等多項實踐內容，創新性地改進了學校的教學環節和培養模式。此項改革使我校在培養目標與培養效果的達成度、辦學定位和人才培養目標與國家和地方經濟社會發展需求的適應度、教師和教學資源條件的保障度、教學和質量保障體系運行的有效度、學生和社會用人單位的滿意度等方面都達到了應用型高水平大學的要求。隨著地區行業與社會需求的不斷變化，基于工程教育專業認證與學科競賽雙驅動下的實踐創新人才培養仍將繼續砥礪前行。

［ 參 考 文 獻 ］

［1］ 賈衛平. 工程教育認證背景下的應用型機械類人才工程能力培養體系的構建[J]. 實驗技術與管理， 2015，32（1）： 38-40.

［2］ 李志義. 對我國工程教育專業認證十年的回顧與反思之一：我們應該堅持和強化什么[J]. 中國大學教學，? 2016（11）： 10-16.

［3］ 李志義. 對我國工程教育專業認證十年的回顧與反思之二：我們應該防止和摒棄什么[J]. 中國大學教學， 2017（1）： 8-14.

［4］ 朱正偉， 李茂國. 實施卓越工程師教育培養計劃2.0的思考[J]. 高等工程教育研究， 2018（1）： 46-53.

［5］ LIU K，REN E Z，MAJ，et al. Controllable preparation of graphene?based film deposited on cemented carbides by chemical vapor deposition[J]. Journal of materials science， 2020， 55（10）： 4251-4264.

［責任編輯：鐘 嵐］