新工科背景下的個性化培養路徑探索：以機械類專業教學改革為例

摘 要：本文基于新工科的背景，探討了機械類專業個性化培養的路徑。通過分析傳統教學模式的弊端與新工科對機械人才的新要求，闡明機械類專業教學改革的必要性，同時提出個性化培養的基本原則。從課程體系的個性化構建、教學方法的創新與應用、實踐教學環節的優化以及個性化評價體系的建立四個方面進行個性化培養路徑的實踐探索，旨在為機械類專業的教學改革提供新思路，培養適應時代需求、具備創新與實踐能力的高素質機械專業人才。

關鍵詞：新工科；個性化培養；教學改革；機械

一、概述

在科技飛速發展和產業深度變革的當下，強調學科交叉融合、培養實踐創新能力以及快速響應產業需求的新工科應運而生。機械作為傳統的工科專業，在國家工業體系中占據著舉足輕重的地位。然而，在新工科背景下，機械各專業面臨著前所未有的機遇與挑戰。一方面，智能制造、人工智能等新興技術與機械深度融合，為專業的發展注入了新的活力；另一方面，行業對專業人才的要求日益提高，需要其具備更強的創新能力和實踐能力。因此，探索新工科背景下機械類專業的個性化培養路徑具有重要意義。

隨著新工科教育理念的興起，眾多高校結合自身特色和優勢，積極探索機械專業的教學改革實踐。美國麻省理工學院率先提出“新工程教育轉型”計劃［1］，強調跨學科融合與實踐創新能力培養。合肥工業大學將課程體系、課堂教學和實踐教學融入科研項目內容，搭建了“科研項目—課程—教師—學生”之間的橋梁［2］。大連海洋大學圍繞海洋漁業裝備特色，構建了課程體系、教學資源、師資隊伍、教學管理和創新創業實踐教育等“五位一體”的實踐教學體系平臺［3］。盡管國內外部分高校在機械專業教學改革中取得了一定成果，但在跨學科課程設置上缺乏系統性和深度，學科之間難以實現知識的有機融合，同時缺少有效的方法來滿足學生多樣化的需求。本文將深入探討新工科背景下機械類專業的個性化培養路徑，旨在為機械專業教學改革提供新的思路和方法。

二、機械類專業教學改革的必要性

（一）傳統教學模式的弊端

在新工科的背景下，傳統教學模式難以滿足新時代對機械類人才的需求。首先，專業課程側重于傳統的加工工藝和設備，而對先進的智能制造技術等內容涉及甚少，學生畢業后難以快速適應當代企業的技術需求。其次，教學方法以講授法為主，難以激發學生的學習主動性，學生的實踐能力和團隊協作能力也無法得到鍛煉。同時，評價體系過于注重考試成績，忽視對學生將知識轉化為實際應用能力的培養。此外，傳統教學模式采用“一刀切”的方式，學生按照統一的教學計劃進行學習，這不利于學生個性和特長的發展。

（二）新工科對機械類人才的新要求

隨著我國現代科技的不斷進步，機械工程領域發展迅猛，對專業人才的要求發生了顯著變化。當下，機械類人才不僅要敏銳捕捉智能制造等新技術，還要融合AI和大數據，具備從發現問題到解決問題的創新能力；同時，人才需構建跨學科的知識體系，將機械與電子、計算機等領域深度融合，實現與智能機器人等技術的有機整合；此外，機械人才應當具有實踐操作能力，能解決生產過程中的實際工程問題。

三、個性化培養的基本原則

在新工科的背景下，機械各專業的個性化培養路徑設計應遵循科學原則，以培養適應時代需求的高素質人才。這些原則要圍繞學生全面發展與個性成長，從多維度指引培養路徑的構建。

（一）以學生為中心

作為核心原則，教學要充分尊重學生主體地位。教師應當深入了解學生對專業課程的期望和職業規劃等，據此為學生量身定制學習方案，并給予學生課程選擇自主權，激發學生的主觀能動性與創新潛能。

（二）注重因材施教

由于學生的學習能力存在差別，教學內容和方法需因人而異。對能力強的學生，可安排學科競賽等挑戰性任務；對基礎薄弱的學生，應加強基礎知識的輔導。在實際教學過程中，設定不同教學目標、內容與方法，可以助力更多學生的能力提升。

（三）強化實踐創新

作為新工科人才培養的重要方向，加大實踐教學比重，完善實踐教學體系，能提升學生解決實際問題的能力。通過增加設計性實驗，鍛煉學生的創新思維與實踐能力，同時鼓勵和指導學生參與創新創業活動，培養學生創新、創業及團隊協作能力。

（四）促進學科融合

作為新工科的顯著特征與專業培養的必然要求，鑒于機械與多學科交叉融合緊密，需開設多門跨學科課程，融合多學科知識，培養學生跨學科思維與綜合應用能力，并鼓勵學生參與跨學科項目，拓寬視野，提升解決復雜工程問題的能力。

四、個性化培養路徑的實踐探索

（一）課程體系的個性化構建

1.基礎課程的分層教學

基礎課程作為專業知識體系的基石，其教學質量直接關系到學生后續專業課程的學習效果。為滿足不同學生的學習需求，充分挖掘學生的學習潛能，實施基礎課程的分層教學顯得尤為重要。比如，根據學生基礎和目標可將物理課程分為兩類，大學物理A深入講解物理原理在機械中的前沿應用，以激發創新思維，大學物理B關注常見物理現象和基本原理在機械中的應用，以提升實踐應用能力。為確保分層教學的有效性，還需配套個性化教學計劃、差異化教學方法和分層輔導機制，以提高不同層次學生對基礎知識的理解和自主探索的能力。

2.專業課程的模塊化設置

專業課程是專業知識體系的核心組成部分，其設置直接關系到學生的專業素養和職業能力。為滿足學生多樣化的興趣和職業規劃需求，可根據專業的劃分，將專業課程細分為機械設計、機械制造、機電一體化、智能制造等模塊［4］。其中，機械設計模塊聚焦機械原理與設計，鍛煉學生的設計能力和創新能力；機械制造模塊涵蓋制造技術基礎、數控技術及特種加工，強化學生的工藝知識與實操技能；機電一體化模塊整合“自動控制原理與傳動控制”等課程，深化學生對控制原理的理解與應用；智能制造模塊緊跟行業前沿，培養學生在智能制造領域的知識和技能。模塊化課程體系使學生能根據個人興趣與職業規劃，靈活選擇深入學習的方向，構建個性化的專業知識體系。

3.選修課程的多元化拓展

為滿足學生個性化發展的需求，拓寬學生的知識視野，需要緊密結合行業發展趨勢和前沿技術開設選修課程。其中，“機器人技術”課程涵蓋了機器人的結構設計、運動控制、視覺識別等方面的知識，可培養學生設計、編程和應用機器人的能力；“新能源汽車技術”課程介紹了新能源汽車的發展現狀、技術原理和關鍵技術，為學生未來從事新能源汽車相關工作提供知識儲備。通過多元化的跨學科選修課程，學生可以拓寬知識領域，培養跨學科的思維能力。

（二）教學方法的創新與應用

1.項目驅動式教學

項目驅動式教學以學生為中心，將教學內容設計為多個與機械專業相關的項目，學生在教師指導下，通過小組協作的方式，從項目的規劃、設計到實施、評估進行全過程實踐，從而提升分析和解決問題的能力，并培養團隊合作精神［5］。教師首先應根據教學目標和課程要求，設計具有實際應用價值的項目，之后以小組形式分配項目任務，明確學生在組內的職責，指導學生制訂詳細的實施計劃。項目開始前，學生需掌握與項目相關的理論知識。項目進行時，學生按照實施計劃進行實踐操作，教師提供必要的指導和支持。項目完成后，教師對項目成果進行質量評估，并對學生的表現進行綜合評價。

2.案例教學法的運用

案例教學法是一種通過對實際案例的分析、討論和研究，引導學生掌握理論知識，培養解決實際問題能力的教學方法［6］。與項目驅動式教學不同，案例教學法側重于對已有案例進行剖析。在教學過程中，教師展示與專業知識緊密相關的代表性案例，同時引導學生進行分組討論，運用所學的專業知識，分析案例中的問題、產生的原因以及可能的解決方案，并選派代表向全班匯報討論結果。匯報結束后，教師對各組匯報進行點評，總結案例中的關鍵知識點和解決問題的思路方法，同時啟發學生思考其他解決途徑，加深學生對專業知識的理解和應用能力。

（三）實踐教學環節的優化

1.實驗室建設與開放

實驗室作為實踐教學的核心陣地，其建設與開放對培育學生的實踐技能與創新思維至關重要。為提高機械專業的實踐教學效果，可新建智能制造實驗室，引入工業機器人等先進設備，讓學生親身體驗智能制造的前沿技術與生產模式，打造虛擬仿真實驗室，構建虛擬的實驗場景。為充分發揮實驗室效能，學校應當實施開放制度，學生可自選實驗項目，并在開放時段內操作。鼓勵學生參與教師的科研項目，利用實驗室資源開展研究，此舉不僅可以提升學生的實踐與科研能力，還能激發創新意識與團隊精神。

2.校企合作實踐基地的拓展

校企合作實踐基地是學生將理論知識與實際生產相結合的重要平臺，對提高學生的實踐能力和職業素養具有重要意義。學校需積極拓展校企合作實踐基地，與企業共同制訂實習計劃和培養方案，確保實習內容與企業生產緊密結合，同時滿足學生的學習需求和企業的用人需求。學生在實習過程中，不僅能夠學習到企業的先進技術和管理經驗，還能將所學的理論知識應用到實際工作中，提高自己的實踐能力和解決實際問題的能力。

3.學科競賽與創新創業活動的開展

學科競賽與創新創業活動對于激發學生的創新和實踐能力至關重要。學校應積極組織學生參與包括機械創新設計大賽在內的各類競賽，學生運用機械領域的專業知識解決實際問題，能顯著提升創新思維與實踐技能。為增強學生的競賽實力，學校需組建專業指導團隊，依據競賽需求和學生狀況制訂培訓計劃，并引導學生關注行業前沿，激發創新思維與問題解決能力。此外，學校還可通過建立創新創業孵化基地等措施，積極搭建創新創業教育與實踐平臺，讓學生親身體驗創業項目的研發、生產和銷售，進而全面提升創業能力和綜合素質。

（四）個性化評價體系的建立

1.多元化評價指標的確定

在新工科的背景下，構建機械專業個性化評價體系需要確立多元化的評價指標，傳統評價體系偏重考試成績，限制了對學生綜合能力的評估。因此，需融入學習態度、實踐能力、創新成果等因素，構建多元化的評價體系［7］。首先，學習態度可從課堂出勤、參與度及主動性等方面考察。其次，實踐能力是機械專業學生的核心能力，涵蓋實驗操作、課程設計、實習表現等方面。最后，創新成果是衡量學生創新能力的關鍵，可考慮學科競賽獲獎、科研項目成果、專利申請等方面進行綜合評價。通過建立多元化的評價指標，能夠更加客觀全面地衡量學生的學習成果。

2.過程性評價的實施

過程性評價作為一種注重學生學習過程的評價方式，能夠及時反饋學生的學習情況，為教師調整教學策略和學生改進學習方法提供依據［8］。在教學過程中，通過課堂表現、作業完成情況、項目進展等方面實施過程性評價，能全面地了解學生的學習動態。課堂表現能直觀反映學生的學習狀態，教師應積極進行課堂互動，并對學生表現情況進行記錄。課后作業可進一步檢驗知識掌握的程度，為教師后續教學提供參考。設計作業時需兼顧基礎鞏固與創新拓展，以滿足不同學生的需求。批改作業時要細致全面，既指出錯誤又提供指導。在項目驅動式教學中，項目進展的評價至關重要，教師應定期檢查項目進度，通過報告和交流等形式進行評價，對順利推進項目的學生給予肯定，對遇到問題的學生提供指導，確保項目的順利完成。

3.評價結果的反饋與應用

評價結果的及時反饋與有效應用是個性化評價體系的關鍵。通過線下交流、書面報告以及在線平臺等方式，幫助學生了解自身的優缺點，從而有針對性地調整學習策略，提高學習效果。評價結果還可以為教師的教學改進提供重要依據，促進教學質量的提高。學生應將評價結果視為自我提升的契機，針對實踐能力或創新能力的不足，主動尋求改進途徑。同時，評價結果也是教師改進教學方法的重要參考，教師應當深入分析評價數據，識別教學問題，據此調整教學策略，強化薄弱環節。

結語

本文剖析了新工科背景下機械專業傳統教學模式的弊端以及新工科對機械類人才的新要求，指出個性化培養應遵循的基本原則，并以機械類專業教學改革為例對個性化的培養路徑進行了實踐探索。首先，進行基礎課程的分層次教學，完成專業課程的模塊化設置，實現選修課程的多元化拓展，能有效構建個性化的課程體系；其次，實施項目驅動式教學和采用案例教學法進行課程教學，可增強教學方法的創新性；再次，新建和開放實驗室，拓展校企合作基地，開展學科競賽與創業活動，能優化實踐教學體系；最后，確定多元化評價指標，實施過程性評價，將評價結果及時反饋給師生，可以助力個性化評價體系的建立。

參考文獻：

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［3］蔡衛國，丁曉非，謝忠東，等.面向應用型人才培養的機械類專業實踐教學平臺建設與實踐［J］.大學教育，2020（10）：168171.

［4］楊勇強，楊立軍.基于OBE理念的機械類專業模塊化課程體系構建［J］.新西部，2018（35）：158159.

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［6］王成，李園園，高常青.基于案例教學法的課程教學與大學生科創競賽結合的探索：以機械原理課程為例［J］.化工高等教育，2022，39（02）：4346.

［7］尹飛鴻，金衛東，劉春節，等.機械工程專業人才多樣化培養的實踐教學體系創新研究［J］.教育與教學研究，2013，27（12）：8285.

［8］陳輝，陳照強，許崇海.新工科背景下專業課評價體系建設與實踐探索［J］.科教導刊，2023（28）：2123.

基金項目：安徽工程大學本科教學質量提升計劃項目（2022lzyybj01、2022jyxm91）；安徽工程大學校級質量工程項目線上課程《機械原理》（2023mooc01）；安徽工程大學課程思政優質課（2022szyzk27、2024szyzk45）；安徽工程大學高等教育研究項目（2024gjxm007）；大學生創新創業訓練計劃項目（202310363148）

*通信作者：洑陽成明（1994— ），男，漢族，安徽蕪湖人，博士研究生，講師，研究方向：高等教學方法研究。