踐行新工科人才培養(yǎng)理念的本科畢業(yè)設(shè)計改革

［摘 要］ 新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強、綜合素質(zhì)高的工程科技人才是時代的要求。對工科人才培養(yǎng)現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行剖析，以本科畢業(yè)設(shè)計為切入點，以新工科建設(shè)理念為引導(dǎo)，介紹浙江大學(xué)機械工程學(xué)院一流人才培養(yǎng)新模式的探索，分享在本科畢業(yè)設(shè)計產(chǎn)學(xué)合作、跨界交叉融合、平臺搭建等方面的核心改革舉措，并深入闡述該探索在提升本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和達(dá)成人才培養(yǎng)目標(biāo)等方面的實際成效。

［關(guān)鍵詞］ 新工科建設(shè)；本科畢業(yè)設(shè)計；跨界交叉；產(chǎn)學(xué)合作；人才培養(yǎng)

［作者簡介］ 范天慈（1989—），女，浙江杭州人，碩士，浙江大學(xué)機械工程學(xué)院教學(xué)科科員，主要從事高等教育教學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）24-0009-04［收稿日期］ 2022-12-23

當(dāng)前世界范圍內(nèi)，新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，對于新時代工程人才在學(xué)科基礎(chǔ)、工程能力和綜合素質(zhì)方面提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求。世界高等工程教育正面臨新機遇與新挑戰(zhàn)，新工科建設(shè)勢在必行，亟須通過推動工程教育改革創(chuàng)新，探索實施工程教育人才培養(yǎng)的新模式，為國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供支撐。

2017年，教育部先后形成“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，對新工科的內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑選擇達(dá)成共識。同時，《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》提出了“開展深化產(chǎn)教融合、校企合作的體制機制和人才培養(yǎng)模式改革研究和實踐”和“推動現(xiàn)有工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉融合”的要求，實現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，從專業(yè)分割轉(zhuǎn)向跨界交叉融合，為人才培養(yǎng)模式的改革指明了方向［1-2］。

實踐環(huán)節(jié)是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的主戰(zhàn)場。本科畢業(yè)設(shè)計是本科生在校期間的最后一個也是最重要并最具綜合性的實踐環(huán)節(jié)，是對學(xué)生四年專業(yè)學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，旨在考驗學(xué)生的學(xué)術(shù)水平、創(chuàng)新意識以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。同時，本科畢業(yè)設(shè)計是工程人才培養(yǎng)過程中最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，也是新工科建設(shè)背景下達(dá)成高素質(zhì)工程科技人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要抓手。

根據(jù)新工科建設(shè)的理念和行動要求，浙江大學(xué)機械工程學(xué)院近年來從本科畢業(yè)設(shè)計入手，認(rèn)真分析學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀和存在問題，在此基礎(chǔ)上，推出了改革舉措，并在探索一流人才培養(yǎng)新模式上取得了一定的成效。本文主要以筆者參與組織、推進(jìn)的各項改革探索為例，進(jìn)行基于新工科人才培養(yǎng)理念的本科畢業(yè)設(shè)計改革分析介紹。

一、工科人才培養(yǎng)現(xiàn)狀和存在問題

（一）學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力有待提高

浙江大學(xué)機械工程學(xué)院每年暑期組織本科生前往海外一流大學(xué)訪學(xué)，在交流過程中訪學(xué)的師生發(fā)現(xiàn)，國外工科學(xué)生在實驗室學(xué)習(xí)的時間長，實踐能力、自主性、學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新意識強，普遍感受到了國內(nèi)學(xué)生和國外學(xué)生在工程實踐和創(chuàng)新能力方面的差距。加之，筆者常常聽到一些教師反映，現(xiàn)在工科學(xué)生的動手能力普遍較弱。

浙江大學(xué)機械工程學(xué)院于2020年11月進(jìn)行了新一輪的機械工程專業(yè)認(rèn)證。根據(jù)專家組的反饋，全國機械工程本科教學(xué)普遍存在重理論、輕實踐，重知識傳授、輕動手操作的現(xiàn)象。即使開設(shè)實驗課，也是以簡單的驗證性和演示性實驗等傳統(tǒng)實驗項目為主，缺乏設(shè)計類、探究性、自主性、綜合性的實驗和項目。同時，本科生參與科研實踐類的課程和項目偏少，實習(xí)時間過短，流于形式，且很多實踐環(huán)節(jié)都在計算機上操作完成，畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品也靠“模擬”完成。這在很大程度上造成了學(xué)生動手實踐能力弱、創(chuàng)新能力不足的問題。

（二）人才培養(yǎng)與工程實際需求的結(jié)合度有待加強

近年來，機械工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計選題與工程實際結(jié)合度偏弱，每一屆有近一半的選題屬于理論研究類，工程實踐類、設(shè)計類選題比例偏少，與工程實際結(jié)合不夠緊密，人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)實際需求相脫節(jié)。

行業(yè)是高校人才培養(yǎng)的主要利益相關(guān)者之一，當(dāng)工科學(xué)生被禁錮在象牙塔中，畢業(yè)后不能很好地解決生產(chǎn)、生活中迫切需要解決的問題，將科學(xué)與工程活動中的創(chuàng)造力和知識轉(zhuǎn)化為社會和經(jīng)濟(jì)效益時，我們就需要重新審視人才培養(yǎng)目標(biāo)和其達(dá)成度之間的差距。

（三）學(xué)生的培養(yǎng)口徑偏窄，學(xué)科交叉思維有待培養(yǎng)

目前，世界范圍內(nèi)面臨的問題和工程學(xué)科發(fā)展的趨勢要求未來人才具有跨學(xué)科的思維和知識儲備，然而國內(nèi)高等院校基于學(xué)科的知識體系限制了工程人才的培養(yǎng)，抑制了學(xué)生學(xué)科交叉思維的培養(yǎng)。

針對本科畢業(yè)設(shè)計來說，很多學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計時往往囿于狹窄的單一學(xué)科領(lǐng)域。一方面，學(xué)院的畢業(yè)設(shè)計選題內(nèi)容多偏重傳統(tǒng)機械優(yōu)勢領(lǐng)域；另一方面，學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計作品的過程中更多關(guān)注作品本身的使用功能，缺乏藝術(shù)設(shè)計、美學(xué)、商業(yè)模式、批量生產(chǎn)等方面的綜合考量。這些會導(dǎo)致學(xué)生的視野具有局限性，知識體系不夠完善，雖然有初步的想法和理念，但缺乏將其實現(xiàn)、落地或產(chǎn)業(yè)化的能力和意識，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，更與我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級的使命不匹配。

二、本科畢業(yè)設(shè)計改革措施

結(jié)合新工科建設(shè)對工程人才培養(yǎng)的要求，通過對國外對標(biāo)工科院校理念和實踐的調(diào)研，經(jīng)過教學(xué)管理委員會多次研討，浙江大學(xué)機械工程學(xué)院率先在本科畢業(yè)設(shè)計這個重要的實踐環(huán)節(jié)推出了改革舉措，在不斷探索中尋找適合學(xué)生培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展的路徑。

（一）強化產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向和工程設(shè)計意識的本科畢業(yè)設(shè)計改革

《工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南（2022版）》指出，畢業(yè)設(shè)計（論文）選題要結(jié)合本專業(yè)的工程實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力［3］。近年來，學(xué)院的本科畢業(yè)設(shè)計強調(diào)指導(dǎo)教師提供的選題要以能做出實物和展示為原則，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的工程知識應(yīng)用于創(chuàng)新實踐，以解決生產(chǎn)生活實際問題。

同時，新工科建設(shè)要求地方高校對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮支撐作用。學(xué)院已與成飛、西飛、中物院、徐工等20多家行業(yè)龍頭企業(yè)合作建立實踐基地，為學(xué)生的實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計提供平臺和指導(dǎo)，讓學(xué)生與行業(yè)“巨人”同行。利用學(xué)院不少教師與中小企業(yè)深入合作的關(guān)系，學(xué)院大力推進(jìn)校企聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計項目，通過向企業(yè)征集項目，讓學(xué)生參與到企業(yè)實際項目中去。由業(yè)界提出需求，通過實踐指導(dǎo)分享技術(shù)經(jīng)驗；院校用專業(yè)知識教授和支持學(xué)生，以激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究和解決問題的激情和智慧。在校企合作過程中，要鼓勵學(xué)生“真刀真槍”地做畢業(yè)設(shè)計，解決實際工程問題。

（二）跨界交叉的聯(lián)合本科畢業(yè)設(shè)計改革

新工科建設(shè)有助于推動學(xué)科交叉融合和跨界整合，產(chǎn)生新的技術(shù)，培育新的工科領(lǐng)域，促進(jìn)科學(xué)教育、人文教育、工程教育有機融合，培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強、綜合素質(zhì)高的人才，掌握我國未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動權(quán)［4］。機械工程學(xué)院自2019年起與中國美術(shù)學(xué)院設(shè)計藝術(shù)學(xué)院開展畢業(yè)設(shè)計跨界合作，探索工程與美學(xué)相結(jié)合的本科畢業(yè)設(shè)計聯(lián)合指導(dǎo)機制。

設(shè)計是科技與藝術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。科技與藝術(shù)的融合是設(shè)計出“創(chuàng)意新、外觀美、功能好、性能優(yōu)”產(chǎn)品的關(guān)鍵，需要學(xué)生具有高度的綜合能力。跨界合作即把不同學(xué)科背景、富有創(chuàng)造激情與創(chuàng)新能力的年輕人聚集到一起，在設(shè)計領(lǐng)域高層次人才培養(yǎng)中播下科藝融合的種子。依托跨界聯(lián)合教學(xué)模式，尋求能夠提高學(xué)生專業(yè)設(shè)計理論知識水平與專業(yè)設(shè)計能力的教學(xué)方法，從跨界思維訓(xùn)練到專業(yè)整合能力，再到溝通與合作能力，真正培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力［5］。

同時，學(xué)院鼓勵學(xué)生和其他學(xué)院的師生團(tuán)隊一起開展科研活動，參加各級各類的交叉學(xué)科競賽，最終將科研或競賽項目深化成畢業(yè)設(shè)計，進(jìn)一步促進(jìn)機械學(xué)科與各學(xué)科的交叉融合。

（三）搭建畢業(yè)設(shè)計作品展示平臺

作為通過本科畢業(yè)設(shè)計探索一流人才培養(yǎng)模式的改革舉措之一，機械工程學(xué)院自2019年起，每年舉辦以“智慧機械·創(chuàng)意未來”為主題的本科畢業(yè)設(shè)計節(jié)。本科畢業(yè)設(shè)計節(jié)歷時一周左右，設(shè)置了開幕式、畢業(yè)設(shè)計答辯、畢業(yè)設(shè)計展、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計評選等環(huán)節(jié)，邀請了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、企業(yè)專家、合作院校教師、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師多方參加，全方面搭建本科畢業(yè)設(shè)計作品的展示平臺。

其中，本科畢業(yè)設(shè)計展是一個集中展示學(xué)生畢業(yè)設(shè)計作品的環(huán)節(jié)。所有做畢業(yè)設(shè)計的本科生都要積極參與設(shè)計展，通過實物、視頻和展板等多樣的形式對畢業(yè)設(shè)計作品進(jìn)行展示。學(xué)院要鼓勵學(xué)生盡可能發(fā)揮自己的創(chuàng)新實踐能力，動手做出實物，并對參觀者進(jìn)行講解。評審專家和指導(dǎo)教師對作品逐一進(jìn)行打分，評出“最佳展示獎”；參觀者可以線上線下同時參與互動，并對最喜愛的作品進(jìn)行投票，評出“最佳人氣獎”。

三、本科畢業(yè)設(shè)計改革成效

（一）學(xué)生交叉學(xué)科思維得到培養(yǎng)

近三年，機械工程學(xué)院跨院系做畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生比例從5%逐年上升至近10%。學(xué)生在本學(xué)院導(dǎo)師和信息、控制、經(jīng)濟(jì)、管理、工業(yè)設(shè)計、醫(yī)學(xué)等學(xué)科導(dǎo)師的共同指導(dǎo)下，在交叉學(xué)科領(lǐng)域?qū)W習(xí)研究，培養(yǎng)了運用多學(xué)科、跨學(xué)科思維解決問題的能力，取得了豐碩的畢業(yè)設(shè)計成果。

機械工程學(xué)院的交叉學(xué)科聯(lián)合本科畢業(yè)設(shè)計獲得了“全國大學(xué)生工業(yè)設(shè)計大賽中國新銳設(shè)計優(yōu)秀獎”“中國設(shè)計智造大獎佳作獎”和“金蘆葦工業(yè)設(shè)計獎提名獎”等獎項。

同時，學(xué)生積極參與各類跨學(xué)科交叉競賽，每年獲省級以上交叉學(xué)科競賽獎項超過10項，跨界交叉理念改革探索的成效得到了充分體現(xiàn)。

（二）學(xué)生科學(xué)研究和創(chuàng)新實踐能力顯著提高

高水平論文的發(fā)表是學(xué)生畢業(yè)論文成果的重要體現(xiàn)。機械工程學(xué)院2012級本科生赴新加坡科技設(shè)計大學(xué)開展畢業(yè)設(shè)計并參與在SCIENCE ADVANCES雜志上發(fā)表論文；2015級本科生以第一作者的身份在影響因子為8.097的期刊ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表論文；2016級本科生參與在影響因子為10.204的期刊Resources， Conservation & Recycling上發(fā)表原創(chuàng)研究論文。

自由中國機械工程學(xué)會、中國機械行業(yè)卓越工程師教育聯(lián)盟共同主辦的“恒星杯”畢業(yè)設(shè)計大賽開辦至今，我校機械工程學(xué)院獲銀獎及以上獎牌數(shù)量名列全國高校第一。其中，學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計作品亮相了“進(jìn)博會”，受到央視新聞的專題報道。

（三）校企協(xié)同助力生產(chǎn)生活

機械工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計與企事業(yè)單位開展了有聲有色的合作，例如與當(dāng)?shù)厝揍t(yī)院合作，開展基于深度機器學(xué)習(xí)的超聲成像關(guān)鍵技術(shù)研究；與知名家具企業(yè)合作設(shè)計健康辦公家具一體化系統(tǒng)；與國內(nèi)大型裝備企業(yè)共同研發(fā)隧道施工智能裝備機器人。另外，2017級本科生與醫(yī)療器械企業(yè)合作的本科畢業(yè)設(shè)計獲得第四屆“恒星杯”畢業(yè)設(shè)計大賽銀獎。

通過結(jié)合機械行業(yè)工程實際開展課程改革，學(xué)生更加深入地了解了機械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，運用綜合知識、掌握現(xiàn)代工具、解決工程問題的能力得到了培養(yǎng)，創(chuàng)新意識顯著提高。通過上述改革舉措，學(xué)院致力于成為工程實踐引導(dǎo)式的中國高校機械類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計示范。

（四）社會影響力提升

機械工程學(xué)院的本科畢業(yè)設(shè)計改革一定程度上提升了學(xué)院和機械學(xué)科的社會影響力，在學(xué)生就業(yè)與企業(yè)合作等方面具有積極的推動作用。

機械工程學(xué)院舉辦的本科畢業(yè)設(shè)計節(jié)吸引了不少校內(nèi)外師生、家長、校友及社會各界人士線上線下參與，展示了學(xué)生的個人能力，增加了大眾對機械學(xué)科的認(rèn)知，也展現(xiàn)了機械學(xué)科的魅力。同時，作品展示為低年級學(xué)生提供了學(xué)術(shù)范本，樹立了信心；學(xué)院畢業(yè)設(shè)計節(jié)得到了合作企業(yè)的贊助，合作企業(yè)專門設(shè)置畢業(yè)設(shè)計獎學(xué)金，用于獎勵學(xué)院每年獲得優(yōu)秀本科畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生。

高素質(zhì)工程科技人才是支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實施國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的重要保障［6］。而本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量提升是新工科建設(shè)背景下高素質(zhì)工程科技人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的一個重要抓手。

浙江大學(xué)機械工程學(xué)院在本科畢業(yè)設(shè)計方面的多項改革探索積極踐行了新工科建設(shè)的理念，向產(chǎn)教融合、多學(xué)科交叉、跨界合作方向邁出了重要的一步，為一流人才培養(yǎng)改革探索提供了思路，在培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強、綜合素質(zhì)高的工程科技人才方面取得了初步成效。

人才培養(yǎng)任重道遠(yuǎn)，改革探索仍需繼續(xù)。我們有理由相信，在新工科建設(shè)理念的引領(lǐng)下，更多的高校可以通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的持續(xù)改革，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，增加人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)同性，從而達(dá)成高素質(zhì)工程科技人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

［1］教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知：教高司函〔2017〕6號［A/OL］.（2017-02-20）［2022-11-26］.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

［2］教育部.“新工科”建設(shè)行動路線（“天大行動”）［J］.高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

［3］中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會.關(guān)于印發(fā)《工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南（2022版）》的通告：工程教育認(rèn)證通告〔2022〕第7號［A/OL］.（2022-11-08）［2022-11-26］.https：//www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/xwdt/tzgg56/631560/index.html.

［4］教育部.“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識［J］.高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

［5］成朝暉.跨界解碼協(xié)同創(chuàng)新：中國美術(shù)學(xué)院跨界聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計教學(xué)探索［J］.創(chuàng)意與設(shè)計，2019（1）：87-91.

［6］教育部.新工科建設(shè)形成“北京指南”新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議在京召開［EB/OL］.（2017-06-10）［2022-11-26］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

The Undergraduate Senior Design Project Reform based on the Talent Cultivation Concept of “New Engineering Construction”

FAN Tian-ci

（School of Mechanical Engineering， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310027， China）

Abstract： With the acceleration of the new round of technological revolution and industrial transformation， cultivating high-quality engineering and scientific talents is the call of the times. This paper analyzes the status quo and existing problems of engineering talent cultivation. Under the guidance of the ideas of “Emerging Engineering Education”， this paper starts with the undergraduate senior design project of the School of Mechanical Engineering， Zhejiang University， introduces the reform actions on the undergraduate senior design project from the aspects of industry-university collaboration， interdisciplinary integration， and platform construction as one of the attempts in the new model of first-class talent cultivation， and enumerates the achievements on talent cultivation and the quality improvement in the undergraduate senior design project in the process of the reform.

Key words： new engineering construction; undergraduate senior design project; interdisciplinary; industry- university collaboration; talent cultivation