機械電子工程專業虛擬教研室建設實踐與成效

陳 煒，馬文朋，郭 鵬

（1.天津理工大學天津市先進機電系統設計與智能控制重點實驗室 天津 300384；2.天津理工大學機電工程國家級實驗教學示范中心 天津 300384）

虛擬教研室是數字經濟時代高校基層教學組織涌現的新形態，是信息化、智能化時代新型基層教學組織建設的重要探索[1-3]，是推動高等教育高質量發展的必然要求和重要支撐[4-6]。為貫徹落實《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》和《教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》等文件精神，教育部高等教育司啟動虛擬教研室試點建設工作，其目的是力爭通過3―5 年的努力，建成全國高等教育虛擬教研室信息化平臺，建設一批理念先進、覆蓋全面、功能完備的虛擬教研室，打造教師教學發展共同體和質量文化，全面提升教師教學能力[7-9]。

2022 年2 月和6 月，教育部先后公布了兩批虛擬教研室建設試點名單，機械電子工程專業虛擬教研室是教育部第二批建設試點單位之一，牽頭單位為天津理工大學。機械電子工程專業虛擬教研室協同全國9 所高校的同類專業共建，具有交通、石油、航天、輕工等鮮明的行業背景和特色，呈現資源豐富、多元化、跨區域等特點，因此，契合了我國發展高端裝備的重大戰略以及天津市“1+3+4”的現代產業體系構想。

1 虛擬教研室的建設概況

機械電子工程專業虛擬教研室的建設原則是秉承互聯互通、開放共享、協同育人、虛實結合的理念，突破時空限制培養機械電子專門人才。在創建之初，教研室廣泛集結不同地區、不同行業背景的高校參與，實現全國地域的東、西、南、北、中全面覆蓋，形成了由天津理工大學、河南科技大學、天津科技大學、蘭州交通大學、重慶科技學院、石家莊鐵道大學、南昌航空大學、北京信息科技大學和西南石油大學9 所高校同類專業共同建設的統一部署。虛擬教研室的建設載體是各參建單位的實體教研室，而各參建單位近年來取得的建設成果則形成虛擬教研室的建設基礎。

1.1 專業建設基礎

作為機械電子工程專業虛擬教研室的牽頭單位，天津理工大學機械電子工程專業具有優良的辦學傳統，獲國家級和省部級教學成果獎10 余項，教學成果十分突出，在全國起到龍頭和示范作用。2017 獲批天津市優勢特色專業，2018 年首批通過工程教育認證，2020 年和2021 年分別獲批天津市和國家一流專業建設點，獲批2 個國家級“新工科”和8 個天津市教改項目，擁有國家級實驗示范中心1個，天津市教學團隊2 個，國家級虛擬仿真實驗教學中心2個，建設3 門精品課程和5 門在線開放課程，主編3 本國家級規劃教材，這些教學成果為虛擬教研室的創建打下堅實的基礎。

機械電子工程專業虛擬教研室擁有一支高水平的實踐團隊，以教學名師為龍頭，由專家教授和骨干教師組成。各參建單位實力雄厚，曾獲批多項國家級和省部級項目，在虛擬教研室搭建資源平臺、組織教研會議、改革教學模式、開展校企合作和成果推廣等方面給予專項支持，為虛擬教研室的建設提供物質基礎和技術保障。

1.2 組織運行機構

為了更好地實現人才培養目標，機械電子工程專業虛擬教研室設立了教學指導委員會、管理委員會、教學督導小組，負責指導專業建設和教學督導，并聘請高校和行業知名專家擔任相關委員會的主任、副主任以及委員。其中，管理委員會為虛擬教研室日常運行的指導和執行機構，下設7 個小組，分別為專業建設組、培養方案修訂組、仿真平臺建設組、課程建設組、實驗教學組、質量監測組和秘書工作組。課程建設組又根據課程設置分為電工電子、傳感檢測、控制技術、傳動技術、設計類、算法設計課程群與行業類課程群（交通、汽車、航空、液壓、機器人、鐵道等）。

2 虛擬教研室的建設實踐

2.1 教學名師示范與教學研討

教學名師示范系列活動分四個階段進行，示范教學的名師分別為國內外知名的老、中、青三代優秀教師，此次活動時間跨度大，受眾面大，技術和知識面廣，有深度也有抓手，得到教師們的一致肯定。

教學活動的第一階段于2022 年7 月23 日開展，分別邀請了教育部高等學校機械類專業教學指導委員會委員、昆明理工大學的伍星教授，以及教育部機械設計課程群虛擬教研室副主任、黑龍江省教學名師、哈爾濱工業大學的張鋒教授開展名師示范教學活動。在教學研討環節，兩位名師針對現場問題給予了寶貴經驗，各參建單位代表也對虛擬教研室的建設積極建言獻策。最后，達成了一致共識，機械電子工程專業虛擬教研室將通過開展形式多樣、高效便捷的研討活動，加強專業建設的研究探索，宣傳和推廣研究成果，圍繞共建共享共贏的理念，協同共建優秀教學資源，打造教師教學發展共同體，擴大學科影響，提高專業人才培養質量。

教研活動的第二階段于2022 年7 月27 日開展，來自大連理工大學和天津理工大學的兩位青年優秀教師孫晶和俞潔，分別為虛擬教研室帶來了兩場精彩的示范教學，對課程設計與安排、課堂思政安排等教學細節傳授了教學經驗，得到與會教師的一致好評，特別對青年教師啟發頗多。

教研活動的第三階段于2022 年8 月5 日開展，來自河南科技大學的韓建海教授針對“工業機器人”課程內涵提升要點等方面進行教學交流，并對“機械結構和運動學”的教學內容予以深入淺出的講解，使同行教師收獲很好的現場教學經驗。

教研活動的第四階段于2022 年8 月12 日開展，日本知名教授渡邊桂吾和則次俊朗進行機器人技術相關知識的教學交流，使與教師生開闊了視野，了解到機器人的前沿技術。

2.2 創新競賽的教學模式探索

學生作品競賽系列活動分為兩個階段，活動秉持“以學生成長為中心”，深入探索“設計引領，科技驅動，持續創新”的教育理念，貫徹落實了高校立德樹人的根本任務。

第一階段始于2022 年10 月初，天津理工大學利用集中實踐類必修的“專業設計”課程舉辦“獻禮二十大 機電創未來”設計競賽，邀請知名專家以及虛擬教研室的骨干教師作為評委進行點評，各位評委對此次活動的成功舉辦給予高度肯定。該競賽是一個具有鮮明專業特色的傳統活動，目前已經開展了6 屆。課程綜合了電子技術、傳感檢測、機械設計、工程制圖、單片機技術等4―5 門課程教學的特點，鍛煉學生的綜合實踐能力，彌補了專業課時縮減的問題。為了讓學生跟蹤最新最前沿技術，天津理工大學機械電子工程專業投入逾50 萬元，為學生升級了配套實驗設備。

該系列活動的第二階段是在2022 年11 月初，河南科技大學針對一流課程“量化工程設計”等系列課程，開展課程項目展示活動。“量化工程設計1”開設在第3 學期，要求學生學習應用多重微積分、流體力學、計算軟件和機械三維設計加工等知識，完成船體三維設計仿真并下水測試。學生通過解決小船漂浮問題，掌握工程創新的關鍵能力，把一個實際工程問題抽象為數學模型，利用現代設計工具進行量化分析設計。

3 專業建設的特色與成效

3.1 建設的特色與成效

虛擬教研室為教師打破時空限制開展高質量教研活動提供平臺，自機械電子工程專業虛擬教研室啟動以來，開展線上、線下教學活動10 余次，包括虛擬教研室建設培訓、國內名師講堂、國外教授講堂、一流課程建設交流、學生設計競賽交流及參建單位線下交流與實驗室參觀等一系列活動。這些活動破解了高校基層教學組織發展的瓶頸，激發基層教學組織活力，成效頗豐，參建單位的所有教師成員對不同行業的同類專業建設有了更深刻的了解，受益匪淺，對本專業的內涵建設提出新的見解和思路。

在教育部虛擬教研室建設平臺的數據統計上，碩果累累，匯總教學大綱、教學課件、教學視頻、知識圖譜等教研資源百余項，開展線上、線下教師培訓5 次，學生設計作品與競賽活動2 次。虛擬教研室參建單位獲得國家級一流課程3 門，省部級一流課程5 門，省部級教學名師1 名，獲批國家級一流專業2 個，通過國家工程教育認證專業1 個，這些建設實踐為機械電子工程專業繼續為服務于教學、服務于人才培養、提升人才培養質量等目標的實現奠定了堅實基礎。

3.2 教學成果宣傳推廣

機械電子工程專業虛擬教研室的建設，促使各高校同類專業的教學交流更加便捷、暢通和高效。各高校在教學運行和專業建設過程中取長補短，互相借鑒，發揮跨區域優勢特色。目前，教師發表教研論文5 篇，獲批各類教研項目10 余項，獲省部級教學名師稱號1 名，各級優秀教師稱號5 名。在教學組織、教學研究、科學研究等方面成果豐碩，建設水平領先，工作成效顯著，建設成果在全國和區域具有很好的代表性和輻射效應，同時在用人單位和企業中獲得優良口碑，達到宣傳和推廣的雙贏。

4 總結與展望

機械電子工程專業虛擬教研室成立至今，雖然取得一些進展，但還需要改進和完善。①虛擬教研室的建設途徑已基本清晰，共建方式需繼續完善；②建設機制和制度需要進一步優化，實施措施不夠細化；③各參建單位合作的默契度還不夠，需加強線下線上交流；④虛擬教研室平臺的數據建設還有待完善。

對于機械電子工程專業虛擬教研室的后期建設，將有如下目標及規劃。①進一步明確并完善運行機制和建設途徑，對質量監測要給予充分重視，按計劃實施；②分別按照活躍度和預期成果實施建設；③明確分工，定期召開線上工作會議與交流會，要有策略地把局部的教學活動整合為虛擬教研室團隊的活動；④及時整理、更新與上傳教學文檔和數據；⑤按照計劃實施教學過程，及時總結與分享教學成果。