新工科背景下應用型機械類人才培養模式探究

摘 要：新工科建設對我國高等教育提出新的要求。應用型機械類本科人才是我國走新型工業化發展道路，實現“中國制造2025”強有力的智力支撐。針對傳統機械類人才培養中存在問題， 以OBE-CDIO相融合的理念為引領，面向社會需求，以立德樹人統領學生培養全過程，以工程實踐能力強的應用型人才培養為目標，構建“一體系、五節點、三主體”的培養機制，重構課程體系，改進教與學的方法，搭建多元化實踐教學平臺，探索新時代高素質應用型技術人才的培養模式。

關鍵詞：新工科；機械類；應用型人才；培養模式；人才培養

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）23-0159-04

Abstract： Construction and development of new engineering has become the inevitable requirement of the current social industry upgrading and development. Application-oriented mechanical undergraduate talents are the strong intellectual support for China to take the new industrialization development path and realize the "Made in China 2025". In view of the traditional mechanical problems existing in the talent training， with the concept of OBE-CDIO as the lead， with strengthen moral education and cultivate people， to meet the needs of society and train the applied personnel with engineering practice ability， "a system with five nodes and three main body" training mechanism was built. The curriculum system was reconstructed， the method of teaching and learning was improved， multi-level， three-dimensional practice teaching platform was established in this paper to explore the new era of high-quality applied technical personnel training mode.

Keywords： new engineering; mechanical major; applied talent; training mode; talent training

新一輪的科技與產業革命，對我國高等工程教育的改革和發展提出新的要求。教育部提出新工科建設旨在培養符合當前和未來科技發展和產業革命需求的卓越工程創新人才，是我國主動適應和引領新經濟發展，為21世紀工程教育挑戰提供中國智慧、作出中國貢獻的重要舉措[1]。

新工科應用型人才是我國新經濟建設的中堅力量，普通高等院校機械類專業是培養應用型人才的生力軍。應用型人才強調學以致用，以用為本，能夠將所學的專業知識、技能應用于生產實踐中。機械類學科雖然辦學歷史底蘊深厚，但傳統人才教育模式重視理論教育，輕視實踐教學，實踐教學的不充足嚴重影響了學生的動手能力，這使得現有人才培養模式難以適應社會的發展。不僅如此，近年來互聯網、人工智能等技術的興起，我國制造業快速轉型升級，使得原有單一、封閉模式下培養的機械類畢業生就業更加艱難，即使就業的學生也難以適應新產業和新經濟發展需求[2-3]。為了迎接新一輪工業革命，實現“中國制造2025”，機械專業作為新工業革命時期應用型人才輸入的中流砥柱，應對當前和未來產業的發展亟需進行改革，符合我國國家教育戰略要求的新型工科專業。

一 機械類專業人才培養現狀

雖然我國高校對面向新工科的應用型本科機械類專業人才培養已經開展了一系列改革并取得了一些成效，但仍存在一些問題[2-5]：①人才培養目標與社會、企業需要存在差距。高校在培養方案制定過程中由于缺乏行業企業專家的深度參與，對學生能力培養目標定位模糊，要求不清晰，導致學生畢業時求職困難，就業后難以快速適應崗位角色。②課程設置不科學，課程內容缺乏與時俱進。由于近年來對培養方案學分限制的要求，使得很多專業課進行了很大的調整，不僅縮短學時，甚至取消了某些課程，相比公共基礎課和專業基礎課，專業課學習時間更加捉襟見肘。學分的減少不是簡單粗暴地對課程進行加減法，而是需要對課程進行有機整合。不僅如此，課程內容往往不能與時俱進，這樣學生一方面沒有足夠的時間理解所學專業知識；另一方面也無法了解行業的最新發展。③教學模式陳舊，重理論，輕實踐，理論教學與實踐教學缺乏有機聯系。課堂上多以理論知識講解為主，缺乏與工程背景、工程案例的有機融合，學生對所學專業知識不理解，不能積極主動地思考，甚至失去了學習的興趣。同時理論教學與實踐教學之間缺乏有機的聯系，實踐教學過程中大多數學生都不能做到學以致用，實踐教學起不到應有的作用。④實踐教學內容單一，實踐教學環節孤立。課程實驗多以演示性、驗證性為主，缺乏開放的設計性和綜合性實驗，學生缺少感性認識與實踐體驗，難以培養學生工程實踐能力。課程實驗、課程設計、畢業設計等實踐環節之間缺乏有機聯系，割裂了課程之間的繼承性，致使很多學生在畢業設計的時候無從入手，前期的實踐環節如同虛設。

二 基于OBE-CDIO的應用型人才培養模式建設

為解決目前人才培養中存在的問題，構建了基于OBE-CDIO相融合的人才培養模式。OBE（Outcomes based Education）是以成果為導向的教育理念，即先確定對畢業生的要求，明確學生的預期學習結果，通過設計合理的教學方式來促進學生的學習，以達到提升學生技能為主要目的。CDIO（Conceive Design Implement Operate）是近年來國際工程教學改革的一個新趨勢，加強學生理論知識與實踐技能的緊密結合，以項目推進為中心，引導學生積極主動地進行學習，將理論運用于實踐。對于應用型機械類人才的培養，首先基于OBE理念將企業對人才的需求內化成人才培養的目標，并在培養過程中運用CDIO的理念，強調在“做”中學，有的放矢地實現了對學生知識、能力、素質的培養。因此OBE-CDIO相融合，相輔相成，非常適合新工科背景下應用型人才的培養，與工程教育培養目標不謀而合。

在新工科背景下，機械類人才培養模式的教育教學改革應以“工程認證教育OBE”和“國際工程教育CDIO”為引領，面向社會需求，以立德樹人統領學生培養全過程，以培養實踐能力強的應用型人才為根本目標。優化課程體系的建設，改革教學方法，真正做到學以致用，實現對基礎扎實、知識面廣、實踐能力強的高素質應用型技術人才的培養，為先進制造業發展提供人才支撐[6]。

（一） 秉承OBE理念，建立以社會需求為導向的人才培養機制

企業是技術創新的主體，應用型人才的培養根植于企業的需求。因此培養方案在制定過程，首先要進行深入的社會需求調研，根據現行的行業需求將相應的標準融入到培養方案中，廣泛、深度地加強與業企業的合作，邀請行業企業管理與技術高級人員參與培養方案的制定，按照人才培養對接用人需求、專業對接產業、課程對接崗位和教材對接技能的要求，構建知識、技術、能力和素質全面協調發展，共同制定滿足社會需求的機械專業應用型人才培養方案。

以培養實踐能力強的應用型人才為根本目標，構建“一體系、五節點、三主體”的培養機制，如圖1所示。其核心理念是以立德樹人統領學生培養全過程，培養品學兼優的應用型人才。由企業、高校、第三方關聯體構成的“三主體”共同構建培養目標、課程體系及實驗/實踐體系，構建“工程素養熏陶—工程過程訓練—工程能力提升—工程創新培養—工程綜合提升”的“五節點”階梯式的工程實踐教育體系，滿足新工科背景下企業對應用型機械類人才培養的要求。

（二） 以德為先，德才兼備，構建兼具國際視野和中國特色的課程思政教學目標

由于傳統工科“教”大于“育”，培養出的工程師多偏重工具理性的。新工科強調“教”與“育”并重，致力于培養工具理性和價值理性兼備的新型人才[7-8]。新工科建設背景下，面向制造業高質量發展的國家戰略對人才的迫切需求，要求培養具有國際視野，更具有鮮明中國特色的新型工程師。課程思政教學旨在將價值塑造、知識傳授、能力培養融為一體，寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中。機械類專業培養的未來人才首先應當是具備良好的工程素養、人文素養，具有高度的社會責任感和使命感，具有精益求精的工匠精神，具備家國情懷和使命擔當的社會主義事業接班人。

依據“新工科建設指南”、《高等學校課程思政建設指導綱要》及“專業培養方案”制定機械專業課程思政教學總目標。要實現政治性和學理性的統一，落腳點是課堂與課程。思政老師、專業負責人、專業課程負責人等集體協作，立足機械類專業的特點，按照課程群梳理課程思政目標，從學生的知識、能力、素養等多維度對具體的專業課程的教學目標進一步細化。探索不同課程之間的思政主題，每門課程各章節思政之間的內在邏輯，將具體的思政教學目標寫入教學大綱，確定具體課程的思政教學目標。根據課程思政的教學目標，深入挖掘各專業知識體系中蘊含的育人價值，構建具體課程的思想政治教育知識體系，建設思政教學案例庫。

（三） 基于CDIO，以項目為驅動，構建一體化課程體系

人才培養的關鍵就是課程體系的建設。新工科背景下應用型人才不僅要有寬厚的理論基礎，而且還應具備能夠運用交叉學科的知識來解決工程中實際問題的能力。因此課程體系的設置要考慮文理兼容、學科交叉，科學的課程配置是人才培養成敗的關鍵。OBE強調成果為導向，CDIO側重于項目驅動，因此以目標明確的項目為引導，對課程進行重組，從而實現對學生工程素養的培養和工程實踐能力的提高。以CDIO為主導的一體化課程體系如圖2所示。

根據機械類專業的特點，從學科基礎、專業基礎、專業核心及專業方向選修四個方面考慮對課程體系進行整合、重組，設置六個課程組，涉及自然科學、人文社科、先進制造和信息技術等學科，既加強了專業核心課程群建設，又考慮到了文理兼修、行業技術新技術發展。項目驅動貫穿于整個培養過程中，遵循學習的漸進性，由淺入深，由易到難。三級項目主要由專業基礎衍生而來，包括基礎實驗、工程訓練、課程實驗；二級項目由課程群的專業實驗、專業實踐、綜合實踐構成；一級項目即畢業設計和創新實踐項目。學生從大二開始通過三級、二級直至大四的一級項目這種遞進式的實踐訓練，工程思維逐漸形成，工程應用能力逐漸獲得。

（四） 以學生為中心，工程實踐能力培養為主線，探究靈活多樣的課程教學方法

科學的教學方法是新工科建設推進應用型人才培養的有力保障，是提升學生工程實踐能力的關鍵。機械類專業的知識理論性和實踐性兼而有之，理論性多以枯燥的公式推導為主進行講解，實踐性則需要學生有一定的工程背景和良好想象力才能理解，但是學生往往是在實踐經驗缺乏且對公式推導不感興趣的情況下進行學習，最終導致學生聽不懂上課內容，甚至出現對專業的厭煩。如何調動學生的學習積極性，提高學習質量，就需要以學生為中心，以提高工程實踐能力為目的，探索靈活多樣的教學方法。

結合課程特點，采用教師引導、學生自主學習教學方法，充分利用多媒體技術、線上資源，將學生所需但又缺乏的工程知識及知識難點，通過翻轉課堂，以慕課、微課的形式植入到學生的學習工程中，激發學生的學習興趣。課堂上，教師為主導，學生為主體，以典型任務和工程案例作為課程學習的主要內容，通過“問題中心”“實踐引導”等教學方法，幫助學生構建工程思維，引導學生積極思考主動學習，建設“金課”，避免“水課”。以項目為驅動，調動學生的積極性，在完成項目的過程中，學會對知識的運用，鍛煉相應的能力與技能，有效實現對機械相關知識的融會貫通和綜合應用。鼓勵科研反哺教學，將教師的科研項目成果引入日常教學和實踐中，通過科學研究過程的鍛煉掌握科學研究的創新思想，提高學生的專業綜合實踐能力。

（五） 以培養實踐能力和創新精神為核心，構建多元化、綜合性的創新訓練實踐教學體系

新工科以工程教育認證為引領，面向社會需求，科學的工程實踐訓練是培養高素質應用型工程技術人才的必要手段。充分發揮學校的資源，包括省級示范實驗中心、工程中心、大學生實踐教育基地和創新工作室等，建立多元化、綜合性的全過程、全方位實踐教學新體系，拓展工程訓練內涵，為多學科學生工程能力訓練和創新能力培養提供個性化、綜合性的創新實踐平臺。通過“五節點”階梯式的實驗/實踐體系實現應用型創新人才的培養，通過專業必修課熏陶工程素養，綜合性實驗課加強工程訓練，實踐必修課提升工程能力，學科競賽培養學生創新能力，專業應用綜合實踐實現工程系統能力提升。將課程實驗、金工實習、課程設計、專業綜合實踐、生產實習和畢業實習等依據CDIO的理念劃分成三個等級項目，大一到大四實踐教學環節貫穿于學生培養的全過程。將課程基礎實驗劃分為三級項目，實現對工程素養的熏陶，通過課程設計、專業實踐的二級項目實現工程實踐的技能實訓，包括單向技能（設計、制造、控制）及一定程度綜合能力的培養（即機、電、控交叉學科），最后通過一級畢業設計和創新實踐訓練實現對本專業技能的綜合實訓。

（六） 著眼于學以致用，探索基于產出的價值塑造和專業能力相融合教學評價標準

評價作為成效反饋是課程教學流程與運行系統中構成閉環的關鍵環節，是衡量教學改革成效的標尺。新工科背景下，應用型人才不僅需要對知識進行考核，還要對動手能力、工程素養進行評價，傳統的考試難以實現這樣的評價，因此評價方式應該是多維度、多層次的。

建立產出導向的人才“三層次循環評價與持續MipcupVugrZ+YkVlxnwNAgwbDZ/5lw/ncCnEGo+M1cI=改進機制”，如圖3所示。該體系遵循反向設計規則，以學校、專業特色及社會需求為出發點制定了培養目標，根據培養目標制定相應的畢業要求，根據畢業要求設計課程體系，以課程體系為主干，進一步設計出每一門課程的目標與要求，具體的落實與控制過程主要體現在每門課日常的教學環節中。合理設置觀測點，從知識、能力、素養不同層次考核人才的培養質量。

加大過程化考核，采用多樣化的考核方式，比如隨堂測驗、課后作業、大作業、討論、課程實驗和課程考試等，從不同角度考核學生，提高平時成績的占比，讓學生通過平時的點滴積累牢固掌握所學知識，而不是通過期末考試一蹴而就完成對課程的學習。鼓勵學生參加比賽，并給予相應的學分，真正將知識轉化成能力。

三 結束語

新工科是我國高等工程教育對新一輪產業革命做出的快速回應，應用型本科高校是新工科建設的重要力量，機械類專業作為新工業革命時期人才輸入的中流砥柱，為了適應新工科背景下應用型本科高校機械類專業人才培養面臨的問題和挑戰，基于OBE-CDIO理念，以工程實踐能力培養為主線，構建了“一體系、五節點、三主體”的培養機制，重構課程體系，探索有效的教與學方法，實現對新時代高素質應用型技術人才的需求。

參考文獻：

[1] 顧佩華.新工科與新范式：實踐探索和思考[J].高等工程教育研究，2020（4）：1-19.

[2] 嚴濤，趙菊梅.新工科背景MipcupVugrZ+YkVlxnwNAgwbDZ/5lw/ncCnEGo+M1cI=下復合型卓越工程師人才培養探索[J].大學教育，2021（4）：133-135.

[3] 馬洪儒，楊慷.新工科背景下以崗位需求為導向的機械類專業人才培養模式的探索[J].安陽工學院學報，2018，17（6）：92-94.

[4] 侯勁汝，趙利軍，王雪蓮，等.新工科視域下機械工程專業改造升級建設探索與實踐[J].教育教學論壇，2019（46）：148-149.

[5] 朱立達，鞏亞東，于天彪.新工科視域下機械類創新人才培養模式探索與思考[J].高教學刊，2020（15）：31-36.

[6] 孫樹禮，俞雯，張俊.新工科背景下機械類專業人才培養研究與實踐——以浙江大學城市學院為例[J].教育探索，2018（6）：45-48.

[7] 吳琳，何歡歡.“新工科”視域下思想政治理論課立德樹人研究[J].學校黨建與思想教育，2018（15）：61-63.

[8] 顧海，孫健華，徐媛媛，等.“新工科”視域下地方應用型本科高校“四用”人才培養改革與實踐——以機械設計制造及其自動化專業為例[J].高教學刊，2019（23）：151-154.

基金項目：2023年度國家民委高等教育教學改革研究項目“一體系三主體五節點：新工科背景下應用型機械類人才培養模式探究與實踐”（民委發[2023]105號）；遼寧省2022年普通高等教育本科教學改革項目“‘產教融合、協同育人’的‘新工科’應用型人才培養模式創新研究與實踐”（遼教通[2022]166號）；2023年大連民族大學校極教改項目“《互換性與測量技術》課程思政示范課”（大民教發[2022]12號）

第一作者簡介：王楓（1974-），女，漢族，山東濰坊人，博士，教授，碩士研究生導師。研究方向為機械產品優化設計。