一流專業背景下機械類專業創新型人才培養實踐教學體系研究

王瑋，王肖燁，高紅衛

（寶雞文理學院 機械工程學院，陜西寶雞 721016）

1 研究背景

隨著現代科技的發展及區域產業升級，社會對創新型人才的需求不斷增加。一流本科專業建設也對高校全面提高人才培養能力、強化專業特色、提升創新能力等方面提出了更高的要求，以適應新時代對人才的多樣化需求。在各類創新體系中，高等教育是創新型人才培養的基礎[1-3]。因此，地方高校通過創新型人才培養模式及體系建設，突出創新在人才培養過程中的中心地位，彰顯地方教育特色，為國家和社會培養創新型人才提供有力支持。

機械類專業是傳統工科類專業的代表，現已包含了智能制造、人工智能、機器人等新興的專業，具有實踐性強、知識更新快、應用范圍廣等特點。在學院建設一流專業的背景下，本文以機械類專業為例，以創新為引領，以專業創新型人才培養為目標，分別從實踐課程體系建設、創新實踐平臺建設、創新創業實踐活動開展等方面探索機械類專業創新型人才培養實踐教學改革。

2 一流專業背景下機械類專業創新型人才培養實踐教學體系現狀

2.1 實踐教學內容陳舊，創新思維發展受限

當今社會，科技創新日新月異，智能制造、大數據、元宇宙、數字孿生等新技術不斷出現，由于地方高校受限于經費及傳統學科育人導向的影響，鮮有精力對實際生產中的新技術、新工藝充分調研，也缺乏對新領域的全面認識及實踐，導致專業實踐教學內容陳舊，與行業發展之間的差距逐步擴大，學生在面對復雜工程問題時很難根據所學專業知識去突破與創新。長此以往，高校培養的專業人才逐步偏離工程實踐，學生的創新能力與創新意識無法得到充分訓練，也難以滿足現代化企業對人才創新能力的要求。

2.2 創新理論與實踐結合不充分，創新訓練不足

高校充分認識到創新教育在人才培養中的積極作用，均在人才培養方案中設置了創新及創業類課程。以機械類專業為例，除在大一的通識教育課程中設置創新創業基礎課程外，往往還會在高年級設置機械創新設計、先進制造技術等有利于培養學生專業創新思維和了解行業前沿知識的專業課程。突出的問題是，地方高校受實踐條件的制約，在實踐教學環節仍以傳統的驗證性實驗為主，創新性、開放性實驗設置較少，加之高校師資隊伍中從事實踐教學的教師的數量和質量與新工科人才培養尚有差距，缺少“雙師型”教師，很難對學生的創新實踐進行廣泛、高質量的訓練與指導，導致學生與對實際生產中的新技術、新工藝認識有限，也缺乏對新領域的全面認識。

2.3 創新實踐與行業結合不緊密，協同育人不深入

在新形勢下，新工科人才培養強調與經濟轉型升級需要及行業對人才的需求等主動對接[4]。這就要求高校根據創新型人才培養的定位，做好頂層設計，通過多方協同育人實現人才培養。當前，機械類專業校企合作以企業為學生提供生產實習、行業認識實習、畢業實習等實踐場所，高校為企業搭建科研平臺、提供技術服務、推薦專業人才等方式開展合作，企業真正參與高校人才培養的方式和深度都不夠[5]。由于合作不夠深入，特色不鮮明，學生對實際生產中的新技術、新工藝認識有限，也缺乏對新領域有全面的認識及實踐，所以學生很難根據所學專業知識去突破與創新。

3 機械類專業創新型人才培養實踐教學體系的改革與實踐

3.1 創新實踐課程體系建設

實踐課程體系建設是創新型人才培養的重要環節，也是機械類專業人才培養的基礎。本專業實踐課程體系主要包括校內專業實踐訓練環節、校外實踐環節、創新創業實踐活動等，各實踐環節對應不同的訓練模塊，如圖1 所示。制定實踐課程體系時在強化專業知識的基礎上，要根據學生的認知規律，充分考慮專業定位與地區的工業特點，加強理論與實踐結合，設置綜合實踐能力強的課內實驗及綜合性、創新性實驗，以專業基礎知識學習、專業實踐技能培訓、創新思維與創新能力培養為目標，設置專業實踐課程體系。

圖1 實踐教學課程體系

寶雞文理學院機械工程學院設有機械設計制造及自動化、機械電子工程、材料成型與控制、工業設計、智能制造工程5 個本科專業，以機械制造技術課程為例，目前實驗教學內容以省級虛擬仿真實驗平臺與PLM 數字化工廠為平臺，已逐步形成工業產品數字化建模、結合工況對模型性能分析、產品優化設計、生成數控程序、模擬加工過程、模型傳入數控機床或3D 打印機、產品實物制作等環節，模擬企業生產實際實現全流程實驗。通過此類創新設計與工程實踐，不但提高了學生專業學習興趣與工程實踐能力，又拉近了校內實踐環節與企業實際生產狀況的距離。

3.2 創新實踐平臺建設

創新型實踐平臺的建設及多維實踐活動的開展是提升創新能力的重要途徑[6]。在建設實踐課程體系的基礎上，校內外創新實踐平臺建設是培養創新型人才的有力補充和重要抓手。一方面，加大校內實踐平臺規劃與建設，對傳統實驗設備進行升級，結合專業課程情況不同程度地增加開放性、綜合性、創新性強的實驗內容；利用AR、VR 等技術，將機械工程圖學、機械裝備設計等實踐內容中抽象的幾何圖形和復雜的機械裝備以虛擬仿真的形式展現給學生，增強學生的現實體驗感和場景代入感，進一步拓展實踐教學的廣度，擴展學生的知識面，提升學生的創新思維能力。另一方面，積極整合校外資源，以校企資源聯合共享為基礎，通過與企業聯合建設人才培養基地、創新實驗室、產業研究院等校企協同育人模式，不但可以有效解決高?！半p師型”人才短缺、學生實踐場地單一等問題，學生通過項目開發、畢業設計、創新創業大賽等方面廣泛了解地方產業，全面認識當地產業發展現狀[7-8]。通過此類實踐活動，不僅培養了學生工程實踐創新思維，增強了學生解決實際問題的能力，也加強了學生對專業的理解和對地方重點企業的認識，從一定程度上也可以為企業提前儲備人才。

3.3 豐富創新創業實踐活動

內容豐富的創新創業實踐活動是提升大學生創新能力的催化劑[9]。根據機械類專業人才培養“強實踐”的要求及該專業便于開展實踐活動的特點，機械工程學院成立了大學生創新創業中心與創新創業團隊，為學生的課外創新實踐提供通用加工設備、3D 打印設備、實踐場地、常用工具箱等基本設施，與學院實驗教學中心、眾創空間等平臺共同為學生的創新實踐提供支持。在教師的指導下，學生以大學生創新創業訓練計劃、創新創業大賽、機械類學科競賽、導師企業橫向課題等形式開展創新實踐活動，在機械、電子、電氣、計算機等多學科交叉融合的團隊中進行創新與實踐[10-12]。在此基礎上，學院會定期邀請知名校友、企業管理者、企業技術骨干、校內創新創業導師等為學生舉辦專題報告或進行輔導，對學生作品給予建設性指導，并對優秀作品進行孵化，學生的創新意識得到了充分激發，實踐能力和創新能力顯著提高。

3.4 更新實踐教育理念與方式

針對地方應用型本科的專業定位，圍繞專業人才培養目標，學院積極更新實踐教學理念與方式，從實踐教學模式、教學內容、教學方法等方面進行改革與探索。在實驗教學內容方面，適當壓縮驗證性實驗，結合專業課程情況，可不同程度地增加開放性、綜合性、創新性強的實驗內容[13]。在授課方式上，廣泛采取開放式教學方式，積極引導學生探索本行業新技術、新工藝、新知識，激發學生了解專業及對行業發展的興趣。在教學模式上，將虛擬仿真技術與實際實驗場景進行結合，提高實驗課程的體驗感與教學效果，并邀請企業負責人、工程師、技能大師等走進課堂，結合實際情況講授企業在生產中面對的問題及相應的解決辦法，讓學生在提高專業學習積極性的同時也增強了解決實際問題的能力，最終實現對理論知識的應用和創新[14]。在考核方式上，改變傳統課程考核內容和方式，注重學習過程和綜合能力考查，設置部分開放式、非唯一標準答案的考試題目，尤其是開放性、創新性實驗，注重對作品的創意性、實物演示效果、現場表達能力等方面的考核。

4 創新實踐成效

近年來，機械工程學院把大學生創新能力培養作為一項長期工程，通過對學生創新能力的持續培養，在實踐教學方面取得了一定的成效。目前，學院創新氛圍濃厚，參與創新項目的學生人數逐年增加，學生自發成立了三維創新設計協會、大學生機器人協會、機械創新設計協會等，且規模與影響力顯著提升，三維創新設計協會被評為2021 年校級十佳協會稱號。學院教師獲陜西省高等教育教學成果一等獎1 項，校級教學成果獎5 項；獲批省級教改項目3 項，省級重點教改項目1 項；獲批教育部產學協同育人項目20 余項。近3年，學生主持大學生創業訓練項目30 余項，其中國家級項目11 項；學生參加學科競賽獲得省級及以上獎項200 余項，其中在全國大學生機械創新設計大賽、大學生工程能力訓練大賽、大學生先進成圖技術與建模大賽等機械類重點賽事中成績持續。

5 結語

在推進一流專業建設的背景下，全面落實人才培養的中心地位，培養具有創新精神、創新意識、創新能力的創新型專業人才是地方高校的重要使命。這就要求地方高校機械類專業重構現有人才培養模式，積極推動實踐教學模式改革，優化實踐課程體系建設，豐富創新實踐內容，注重創新實踐成效，為培養具備創新思維與創新意識、擁有創新實踐能力、全方位參與國家創新體系的機械類創新人才提供有力的支持。