新時代機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系建設(shè)調(diào)查與思考
——以哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械類培養(yǎng)方案修訂為背景

遲關(guān)心，張 鋒，李躍峰

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

引言

在“雙一流”建設(shè)背景下，我國高等教育進(jìn)行了一系列的改革與探索，其中課程群、課程平臺建設(shè)的探索、MOOC課程建設(shè)等均預(yù)示我國高等教育從精英式邁入普及化階段［1-2］。從新中國成立到現(xiàn)在，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（以下簡稱哈工大）以工程師搖籃而飲譽(yù)全國，為我國打造了一大批國之重器，培養(yǎng)了一代又一代的優(yōu)秀人才，習(xí)近平總書記致信祝賀其100周年，給出了高度評價。

隨著形勢的發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能等熱詞已在無形中影響學(xué)生的成長，中國制造2025、德國工業(yè)4.0等都致力于實現(xiàn)信息技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)結(jié)合，以信息化和工業(yè)化深度融合為發(fā)展動力，帶動新一輪制造業(yè)發(fā)展。哈工大機(jī)電工程學(xué)院必須思考新形勢下的教育模式，才能獲得可再生的教育“新能源”，實現(xiàn)習(xí)近平總書記的殷切希望。

哈工大機(jī)電工程學(xué)院2022版培養(yǎng)方案將以原機(jī)械類培養(yǎng)方案為基礎(chǔ)，融入網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化等方面的基礎(chǔ)知識，凝練和優(yōu)化原機(jī)械類基礎(chǔ)知識體系。為此，本文以原機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系的知識點(diǎn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行廣泛問卷調(diào)查及面對面交流，為確立2022版培養(yǎng)方案機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系提供依據(jù)。

一、機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系建設(shè)的必要性

（一）學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)

現(xiàn)代社會知識更新的速度快，許多知識都已具備完善的結(jié)構(gòu)，但仍存在合理外殼包裝下的傳統(tǒng)的、僵化的、落后的經(jīng)驗的表達(dá)。這些知識對于工程師來講多多益善，而對于新時代杰出人才來講，反而成為創(chuàng)新力的禁錮力量。眾多知識和技術(shù)的學(xué)習(xí)也極大地增加了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，影響了思維模式的培養(yǎng)。如何在有限的時間里將學(xué)生培養(yǎng)為引領(lǐng)未來發(fā)展的新時代杰出人才是當(dāng)代教育工作者的責(zé)任，也是培養(yǎng)方案修訂的核心。

（二）知識結(jié)構(gòu)

知識構(gòu)成影響個體生命的意識觀，決定其意識構(gòu)成。學(xué)生接受怎樣的知識，就會形成怎樣的思維模式。愛因斯坦因生活在電工廠里，他接受到的是當(dāng)時物理界最新的知識。在高中時學(xué)校的知識很落后，他覺得是浪費(fèi)時間，于是退學(xué)；大學(xué)時，教師教的是經(jīng)典物理學(xué)的知識，他同樣認(rèn)為是浪費(fèi)時間、精力，所以經(jīng)常逃學(xué)，在圖書館、咖啡店、寢室里自學(xué)電動力學(xué)及其他有用的知識（因愛而學(xué)）。愛因斯坦正因為學(xué)到最新的知識才有思維模式的突破，從而創(chuàng)建相對論。

（三）知識更新

在沒有計算機(jī)的年代，徒手繪圖是每一個工程技術(shù)人員必備的素質(zhì)，這一技能現(xiàn)已基本被計算機(jī)繪圖取代。過去的高級鉗工也基本被高精度設(shè)備取代。因而，培養(yǎng)方案的修訂也應(yīng)遵循自然道法，剔除過時的知識，構(gòu)建更為精簡的知識體系。在此體系下，學(xué)生把知識歸納整理，通過思考和聯(lián)想，衍生出新的奇思妙想，逐步建立起自己的知識框架，將漫無目的的閱讀和收集變成有意識的搜集和整理，提高知識吸收轉(zhuǎn)化效率。此體系使學(xué)生有更多的時間去接受新知識和新技術(shù)，筑牢構(gòu)建創(chuàng)新力的基礎(chǔ)，形成認(rèn)知中創(chuàng)新、創(chuàng)新中認(rèn)知的良性循環(huán)。

（四）人才需求

當(dāng)今社會既需要社會的建設(shè)者，也需要引領(lǐng)未來發(fā)展的創(chuàng)造者。作為一流大學(xué)，培養(yǎng)方案的修訂需要考慮認(rèn)知與創(chuàng)新的平衡問題。狹義上講，機(jī)械工程以制造滿足人類社會需求的產(chǎn)品為目標(biāo)，揭示產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、制造、安裝、運(yùn)用和維修等過程的本質(zhì)。而機(jī)械工程創(chuàng)新是指創(chuàng)建新方法和新產(chǎn)品并揭示其本質(zhì)。因而，培養(yǎng)方案的修訂應(yīng)以機(jī)械領(lǐng)域最新的知識為引領(lǐng)，梳理與歸納涵蓋機(jī)械領(lǐng)域最新知識的基礎(chǔ)知識點(diǎn)，形成既能滿足優(yōu)秀工程師培養(yǎng)又能滿足新時代杰出人才培養(yǎng)的多軌道、精簡的知識體系。

二、現(xiàn)有機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系調(diào)查

（一）問卷對象與問卷內(nèi)容

1.問卷對象。問卷對象首選在校學(xué)生，主要是大三、大四本科生、碩士研究生和博士研究生，他們對知識點(diǎn)使用頻次和對思維培養(yǎng)的影響有較為深刻的認(rèn)知。還有企業(yè)、科研院所的專家，他們大多為研究生學(xué)歷，會從自己從事的方向上判定知識點(diǎn)的重要程度。

2.問卷內(nèi)容。根據(jù)目前培養(yǎng)方案的內(nèi)容，本次問卷內(nèi)容為機(jī)械制圖與表達(dá)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)電控制技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)和先進(jìn)加工技術(shù)等9門課程的知識體系，涵蓋了機(jī)械類學(xué)生所需要的全部知識內(nèi)容，對學(xué)生工作研究、繼續(xù)深造、能力提升等方面有重要作用。

（二）在校學(xué)生問卷結(jié)果

本次調(diào)查問卷有效人數(shù)1 266人，其中大三本科生238人，大四本科生437人，碩士研究生460人，博士研究生131。根據(jù)結(jié)果將相關(guān)數(shù)據(jù)列于表1中。

表1 機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系在校學(xué)生問卷結(jié)果 %

表1中序號1—4為機(jī)械類專業(yè)最基礎(chǔ)的知識，學(xué)生普遍認(rèn)為在學(xué)習(xí)及后續(xù)深造中起到了重要作用；序號6—9為偏重于專業(yè)方向的知識，認(rèn)可度也較高，但也能看出其作用取決于學(xué)生后續(xù)的研究方向。序號7機(jī)電控制技術(shù)基礎(chǔ)的認(rèn)可度明顯高于其他課程，表明學(xué)生對控制知識的渴望及未來智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的認(rèn)可；序號5比較特殊，哈工大的機(jī)械類學(xué)生幾乎不從事材料方面的研究，這部分知識僅為知識的擴(kuò)展，且由于這部分知識已經(jīng)成熟，自學(xué)資源較多，因而重要程度相對較低。

仔細(xì)分析問卷結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)知識點(diǎn)與時代特征和實用特征存在相關(guān)性。如知識點(diǎn)“徒手繪圖技巧”較重要以上的比例僅為48.87%，計算機(jī)三維設(shè)計則為88.35%，表明徒手繪圖技巧已經(jīng)悄然失色，同時計算機(jī)繪圖和三維設(shè)計的廣泛應(yīng)用也使得可由三維模型直接導(dǎo)出的立體、軸測圖、組合體等知識點(diǎn)弱化。知識點(diǎn)“數(shù)控伺服系統(tǒng)”非常突出，比例為75.94%，這是因為它幾乎是控制系統(tǒng)中必用的部件，與實用相關(guān)。而其他知識點(diǎn)應(yīng)用頻率相對較低，如數(shù)控插補(bǔ)原理和計算機(jī)數(shù)控裝置僅僅在數(shù)控裝置研發(fā)時才有意義，CAD/CAM可以直接生成數(shù)控程序，數(shù)控程序編制也僅在解決特殊工藝時才得以應(yīng)用。

（三）行業(yè)專家問卷結(jié)果

此次問卷選取了北京空間飛行器總體設(shè)計部、北京衛(wèi)星制造廠等6個單位的20名一線專家參與問卷調(diào)查活動，他們分別從事生產(chǎn)管理、制造工藝、機(jī)械設(shè)計（產(chǎn)品研發(fā)）等工作，采用實名問卷。問卷結(jié)果歸納如下。

1.所有專家均認(rèn)為機(jī)械制圖與表達(dá)、機(jī)械原理、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)和機(jī)械設(shè)計中常用的知識點(diǎn)都很重要。

2.多數(shù)專家認(rèn)為適應(yīng)時代特征的知識點(diǎn)重要，如計算機(jī)三維設(shè)計比徒手繪圖技巧重要。

3.多數(shù)專家認(rèn)為工程中常用的知識點(diǎn)重要，如螺旋傳動、齒輪傳動比帶傳動重要。當(dāng)今的設(shè)備都已經(jīng)普遍應(yīng)用高精度的螺旋傳動和齒輪傳動，帶傳動的應(yīng)用已經(jīng)很少了。

4.從事產(chǎn)品研發(fā)的專家更偏重于設(shè)計部分的知識點(diǎn)，從事制造工藝的專家則偏重于機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中常用的知識點(diǎn)以及先進(jìn)加工技術(shù)和數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)中的應(yīng)用部分知識點(diǎn)，而從事生產(chǎn)管理的專家較為中庸。

5.專家對“機(jī)械工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)”的看法是機(jī)械工程材料知識點(diǎn)重要、成形技術(shù)知識點(diǎn)中等，可能是參與的專家均不從事材料加工方面的研究所致。

可以看出，從事不同工作的專家對問卷結(jié)果影響較大，但結(jié)論還是與在校生非常相似，均體現(xiàn)出時代特征和實用特征。

（四）現(xiàn)有機(jī)械類基礎(chǔ)平臺課程體系存在的問題

通過調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有基礎(chǔ)平臺課程體系還存在一些問題。

1.基礎(chǔ)平臺課程體系龐大細(xì)致，導(dǎo)致過于關(guān)注知識傳授，輕于思維和能力培養(yǎng)。

2.存在過時的知識和技能傳授，新知識、新技術(shù)等內(nèi)容沒有很好地融入課程體系。

3.成熟技術(shù)及其理論浪費(fèi)了學(xué)生較多精力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)較重。

三、“厚基礎(chǔ)弱專業(yè)”的多元化軌道式培養(yǎng)體系建設(shè)思路

目前，機(jī)械領(lǐng)域研究方向眾多，支撐研究方向的基礎(chǔ)知識深淺要求不同，導(dǎo)致知識體系龐大，這種現(xiàn)象在目前的培養(yǎng)方案中體現(xiàn)明顯。學(xué)生如果能夠?qū)W會那么多專業(yè)基礎(chǔ)知識，就可以很快融入工作環(huán)境，體現(xiàn)其價值。這種專門人才的培養(yǎng)模式一定程度上將學(xué)生的思維局限在該專業(yè)現(xiàn)有知識體系之中，雖然培養(yǎng)方案中增加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、個性化等課程，但是由于時間有限和精力不足，會使學(xué)生負(fù)擔(dān)過重，不利于杰出人才的培養(yǎng)。解決該問題的方法是減少基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的內(nèi)容，由此提出“厚基礎(chǔ)弱專業(yè)”的多元化軌道式培養(yǎng)體系建設(shè)思路。

所謂“厚基礎(chǔ)”是培養(yǎng)學(xué)生扎實的機(jī)械領(lǐng)域相關(guān)基礎(chǔ)知識，保證在學(xué)生發(fā)展過程中起到重要作用的知識深度和廣度，將與研究方向緊密相關(guān)的知識融入研究方向課程中。“弱專業(yè)”則是建立以研究方向為軌道的專業(yè)課程體系，形成多元化軌道式的培養(yǎng)體系，其中包括與該方向緊密相關(guān)的基礎(chǔ)知識內(nèi)容。例如，將機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)設(shè)計成機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、機(jī)械自動化三個方向軌道，將智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)知識融入相應(yīng)軌道基礎(chǔ)課程中。學(xué)生只需完成任一軌道的學(xué)習(xí)即可形成專業(yè)研究中的基本方法與思維習(xí)慣，領(lǐng)會專業(yè)實踐中知識體系提升及應(yīng)用方法。

“厚基礎(chǔ)”的關(guān)鍵是凝練出各研究方向所必需的基礎(chǔ)知識內(nèi)容，形成精簡而又有一定深度的知識體系。基礎(chǔ)知識體系與研究方向弱相關(guān)，意指在提升學(xué)生基礎(chǔ)理論和思維習(xí)慣，尤其是將基礎(chǔ)理論應(yīng)用于國家重大項目中的思維培養(yǎng)，應(yīng)以各方向共性知識點(diǎn)為單位、以時代需求為準(zhǔn)繩進(jìn)行合理規(guī)劃。

“弱專業(yè)”的關(guān)鍵是每條軌道的設(shè)計以熱點(diǎn)研究為背景凝練理論與實踐內(nèi)容，形成精簡而完整的理論與實踐課程體系。關(guān)注基礎(chǔ)知識應(yīng)用與創(chuàng)新能力、實踐能力、專業(yè)研究與技術(shù)應(yīng)用能力以及能夠提升自我發(fā)展的自學(xué)能力、思維模式的培養(yǎng)。創(chuàng)建因需自學(xué)、因喜自學(xué)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，形成終身學(xué)習(xí)習(xí)慣。

四、結(jié)論與展望

近幾年，用人單位對學(xué)歷要求越來越高，進(jìn)入國企、高校的標(biāo)配學(xué)歷是碩士以上，進(jìn)入500強(qiáng)企業(yè)的學(xué)歷是“985”“211”碩士以上。由此，本科培養(yǎng)僅僅是杰出人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)，是理論、能力和思維形成的關(guān)鍵階段，應(yīng)關(guān)注理論水平、綜合應(yīng)變能力、科研創(chuàng)新能力和實踐操作能力、新知識、新方法、新思維的接收速度和自主學(xué)習(xí)能力的提升。

所謂人才，決不是全才，只能是某一方面的人才。理論上，“厚基礎(chǔ)弱專業(yè)”的多元化軌道式培養(yǎng)思路可以解決學(xué)生負(fù)擔(dān)與能力培養(yǎng)之間的矛盾，使學(xué)生有充足的精力去掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成果，建立廣博而合理的知識結(jié)構(gòu)，提升獲取知識的能力、科學(xué)的思維能力、卓越的實踐能力。但實現(xiàn)該思路還要與很多工作相互支持，才能營造杰出人才的培養(yǎng)氛圍。

第一，基礎(chǔ)知識體系的凝練。始終從站在巨人的肩膀上快速發(fā)展的角度，建設(shè)具有時代特征和實用特征的基礎(chǔ)知識體系，時代特征體現(xiàn)了知識的先進(jìn)性，實用特征體現(xiàn)了學(xué)以致用。

第二，分階段能力培養(yǎng)設(shè)計。在基礎(chǔ)知識體系建設(shè)中要明確設(shè)計理論學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)元素、研究與實踐元素、創(chuàng)新與合作元素等，不同元素對應(yīng)不同能力的培養(yǎng)，勿求全面。

第三，綜合實踐能力培養(yǎng)設(shè)計。以實用技術(shù)為媒介，以問題為引導(dǎo)，設(shè)計綜合實踐項目，提升學(xué)生的實踐能力、分析問題和解決問題能力，強(qiáng)化理論與實踐關(guān)系的理解，推動以新知識、新方法、新思維為導(dǎo)向的實踐體系建設(shè)。

第四，學(xué)科交叉合作能力設(shè)計。以學(xué)科交叉合作的工程實踐為載體，淬煉思辨思維、團(tuán)隊協(xié)作思維和主動學(xué)習(xí)思維。

第五，專業(yè)能力提升設(shè)計。探索以知識體系為核心、以科研成果為支點(diǎn)的專業(yè)選修課集群建設(shè)和實施，貫通碩士階段的專業(yè)能力的培養(yǎng)。