李東明 趙奎鵬 邵強 王楓 胡紅英

摘? 要：該文圍繞機械設計制造及其自動化專業(yè)的特點、培養(yǎng)目標，分析新工科背景下機械專業(yè)對人才培養(yǎng)的要求，重構(gòu)機械專業(yè)課程體系，通過項目式創(chuàng)新課、工作室制度、過程考核改革等有效方法和手段，提高學生綜合運用所學知識解決實際問題和創(chuàng)新實踐能力，實現(xiàn)理論教學和工程實踐的有機結(jié)合，完成機械設計制造及其自動化專業(yè)實用型、復合型高級人才培養(yǎng)的目標要求，取得良好效果。

關鍵詞：新工科；課程體系；實踐平臺；實踐創(chuàng)新；機械設計制造及其自動化

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）25-0017-04

Abstract： This paper focuses on the characteristics and training objectives of mechanical design and manufacture and automation specialty， analyzes the requirements of mechanical specialty for personnel training under the background of new engineering， reconstructs the mechanical professional curriculum system. Through the project type innovation course， studio system and process assessment reform and other effective methods and means， we improve students' ability to comprehensively apply the knowledge they have learned to solve practical problems and their own innovative practice， realize the organic combination of theoretical teaching and engineering practice， complete the target requirements for the training of practical and compound senior talents in mechanical design， manufacturing and automation， and achieve good results.

Keywords： new engineering; curriculum system; practice platform; innovation in practice; mechanical design， manufacturing and automation

當今時代正處于技術革新的歷史階段，德國在2011年漢諾威工業(yè)博覽會上首次提出“工業(yè)4.0”的概念，開啟了人類第四次科技革命[1]。為應對新一輪科技革命和適應國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，我國提出了“中國制造2025”的發(fā)展戰(zhàn)略，高等教育面臨新的革新，新工科已經(jīng)成為新興工科專業(yè)和對傳統(tǒng)工科專業(yè)升級改造的重要理念[2-3]。

對以培養(yǎng)應用型人才為目標的民族院校而言，如何在新工科背景下結(jié)合民族院校學生特點，解析并重構(gòu)現(xiàn)有傳統(tǒng)的機械設計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案，針對過去傳統(tǒng)教學中出現(xiàn)的問題提出有效的新舉措，完善“經(jīng)學致用”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，造就一大批引領未來技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力支持和人才保障，具有重要戰(zhàn)略意義。

一? 新工科背景下機械設計制造及其自動化專業(yè)對人才培養(yǎng)的要求

未來幾十年，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將對人才培養(yǎng)提出了新的要求，人才培養(yǎng)成為我國追求科技革命和技術創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，增強國家綜合實力的重要保障。為適應新技術、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展需求，自2017年2月和4月，教育部在復旦大學和天津大學分別召開了綜合性高校和工科優(yōu)勢高校的新工科建設研討會，提出了新工科建設的“復旦共識”和“天大行動”。新工科建設包括兩個含義，一是針對新興產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)大學開設新專業(yè)，核心是以大數(shù)據(jù)、云計算、網(wǎng)絡空間安全、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等為代表的互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)智能類專業(yè)。另一方面指傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、工程實踐能力強、具備國際競爭力和跨界整合能力的高素質(zhì)復合型新工科人才。

二? 機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)存在的主要問題

（一）? 傳統(tǒng)課程體系存在的問題

傳統(tǒng)工科院校機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系經(jīng)過多年的建設和發(fā)展，一般是基于平臺+模塊的模式，即傳統(tǒng)的公共基礎課、學科基礎課、專業(yè)課三大平臺；模塊化課程組主要指專業(yè)課和專業(yè)選修課，再輔助開設課程實驗和實踐模塊。過去幾十年，大連民族大學（以下簡稱“我?！保┙虒W培養(yǎng)方案經(jīng)過多輪的反復修訂，一直沿用這種傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式，從我校及同類院校調(diào)研發(fā)現(xiàn)，開設的課程、教學內(nèi)容等都較為相似，缺少特色；教學過程中，學生普遍缺乏學習興趣，對標新工科背景下學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力、數(shù)字化設計制造能力和研究報告的撰寫能力等，缺乏明確可行的舉措和方案，沒有形成系統(tǒng)可行的措施。尤其是傳統(tǒng)的機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系，缺乏智能制造、數(shù)字化設計制造、信息物聯(lián)網(wǎng)等相關知識體系的結(jié)合。

（二）? 課程考核存在的問題

近幾年，基于OBE理念的工程教育專業(yè)認證正在興起，其理念打破傳統(tǒng)、單純的應試教育，強調(diào)過程管理，但是容易陷入達成度的數(shù)據(jù)游戲。目前來看，離真正有效過程管理還有一定的差距，比如過程考核成績普遍比較好，期末考試試卷成績卻比較差，是學生不重視期末考試了，還是過程存在問題？這些現(xiàn)實需要進一步思考。過程考核不是概念，不是形式，要深入探討如何進行有效的過程考核，課程教學如何體現(xiàn)產(chǎn)出成果。真正改變學生學風，真正提高學生學習效果，必須建立有效的考核和監(jiān)督制度。

（三）? 創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中存在的問題

我校一直以培養(yǎng)應用型工程技術人才為目標，重視實驗和實踐教學，強化工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，但是在實際培養(yǎng)過程中， 實驗課程是對某一知識點的驗證， 很多高校都是把設計型或綜合型實驗課歸納為創(chuàng)新能力培養(yǎng)，這是遠遠不夠的。需要注重課程群，建立課程群的綜合實驗，甚至綜合應用所學知識，完成一個獨立產(chǎn)品的設計制造。因此，無論從課程設置還是實踐環(huán)節(jié)都需要對傳統(tǒng)的模式進行革新，以適應新工科背景下人才培養(yǎng)需求。

（四）? 工程實踐和報告撰寫能力存在的問題

目前，生產(chǎn)實習大多是在工廠生產(chǎn)車間進行，盡管不斷擴大和校外工廠之間的合作，但是實際實習過程如同參觀，實習效果大打折扣，這是各大高校存在的普遍問題，為提高學生工程實踐效果，這一問題亟待解決。

多年的教學經(jīng)驗，讓我們深有體會。學生寫作能力低下，寫作邏輯性差，表達不準確。學校缺乏對學生查詢資料、設計方案、制作產(chǎn)品、撰寫報告及制作ppt匯報成果等過程的培訓，學生撰寫匯報綜合素質(zhì)培養(yǎng)欠缺。新工科背景下，必須提高學生綜合能力，適應新經(jīng)濟新產(chǎn)業(yè)社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求。

三? 新工科背景下機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)理念

新工科背景下人才培養(yǎng)理念是指導我校完善機械專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)重要指導思想。培養(yǎng)什么樣的人才，這是首先需要回答的問題，在此基礎上才能更好地構(gòu)建新培養(yǎng)方案，有效達到建設目標。面向當前所需和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展，急需培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、數(shù)字化思維和跨界整合能力的新工科人才。根據(jù)市場企業(yè)人才需求調(diào)研和我校實際情況，提出培養(yǎng)具有工程實踐和創(chuàng)新能力的T字型知識結(jié)構(gòu)的工程技術人才，T字型中的橫代表學生的基礎知識體系，包括通識教育、學科基礎教育、專業(yè)基礎教育、思想政治教育及人文素養(yǎng)等綜合素質(zhì)和能力，解決復雜問題的綜合素質(zhì)，這一橫決定了一個人能夠走多遠、能夠走多久。T中的豎主要包括某一專業(yè)方向、某一專業(yè)領域的理論、實踐、創(chuàng)新能力和計算機能力，決定了一個人在自己擅長的領域能夠走多深。只有建立完整對應的培養(yǎng)方案，采取可行的實施方案，最終才能培養(yǎng)出滿足新技術要求的專業(yè)技術人才。

四? 新工科背景下機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系的構(gòu)建

（一）? 民族院校機械人才培養(yǎng)的特點

我校位于東部沿海城市，60%生源來自全國各少數(shù)民族地區(qū)，各民族學生對專業(yè)學習興趣各不相同，學生基礎參差不齊，尤其數(shù)學、物理、力學等基礎課程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的學科理論基礎，這給正常的專業(yè)教學帶來困難。按照傳統(tǒng)課程體系和課堂授課方式，包括課堂講授、作業(yè)、實驗和考試模式等，只有部分學生達到教學要求，整體教學效果一般。因此，必須重視學生基礎理論知識講解，增加實訓項目，強化實踐教學，在實踐中提高學生對專業(yè)的學習興趣，并在實踐中培養(yǎng)學生工程意識和創(chuàng)新思維。基礎學科可以采取分層教學，包括專業(yè)課，尤其是專業(yè)實踐和創(chuàng)新課采取小組模式，每組不超過三人，以細化分組代替分層，加大老師針對性輔導工作，對全面提升學生基本能力，培養(yǎng)符合社會需求的高精專復合型機械工程技術人才，取得良好的效果。

（二）? 機械專業(yè)課程體系構(gòu)建的原則

我校機械設計制造及其自動化專業(yè)作為遼寧省工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)，遼寧省一流學科重點建設單位，旨在培養(yǎng)滿足現(xiàn)代工業(yè)機械裝備自動化社會發(fā)展需求，具備機械設計、機械制造、機械自動化相應的、扎實的基礎理論知識和應用能力，具有良好的職業(yè)道德和較高的社會責任感，具備較強的創(chuàng)新能力、較好的工程實際應用能力的各民族高級應用型人才。根據(jù)培養(yǎng)目標要求，在新一輪課程體系建設過程中，提出強基礎、重實踐、求創(chuàng)新原則，培養(yǎng)方案中理論課程體系的構(gòu)建、實踐教學平臺建設和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)體現(xiàn)上述三原則。

（三）? 機械專業(yè)理論課程體系的構(gòu)建

以我校機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系的建設與改革研究為契機，進行專業(yè)課程體系建設，以培養(yǎng)專業(yè)技能為目標設置課程體系，按照學期任務和具體課程進行模塊化分割，突出課程設置的橫向和縱向內(nèi)在邏輯關系[4-5]。

在課程體系研究與建設過程中，凝練出我校機械專業(yè)的學生培養(yǎng)方向是機械數(shù)字化設計、機械制造及其自動化、模具數(shù)字化設計與制造三個專業(yè)方向，圍繞這三條主線實現(xiàn)縱向遞進來設置課程。所有相關課程按照學科基礎課程、專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程、專業(yè)能力模塊、計算機應用能力模塊和相應的實踐訓練等進行橫向模塊化，最終使課程體系成為能夠橫向和縱向相互交叉支撐的機械專業(yè)課程體系，如圖1所示。重點重設了專業(yè)基礎課程，對課程的學時學分進行了調(diào)整，增加了工程熱流體等基礎課程，對原有專業(yè)選修課進行修訂，改成能力模塊一和能力模塊二，能力模塊一強化專業(yè)能力的深入學習，能力模塊二提高學生計算機應用能力。學生可以根據(jù)自己的興趣和愛好，在能力擴展和計算機應用方面，選擇自己感興趣的發(fā)展方向，在對課程設置進行調(diào)整同時，根據(jù)培養(yǎng)目標和課程體系的要求，對課程設置和課程教學內(nèi)容的合理性問題進行進一步研究。對課程的設置、設置學期、設置順序、課程性質(zhì)、考核方式、學時學分和主要講授內(nèi)容等進行調(diào)整，針對每一個專業(yè)方向，注重課程體系的完整性和課程之間的交叉與聯(lián)系、優(yōu)化課程設置的內(nèi)容、凝練課程在整個體系中的擔當與作用等。

（四）? 機械專業(yè)綜合實踐課程體系的構(gòu)建

在課程體系中構(gòu)建了機械設計制造及其自動化專業(yè)綜合實踐訓練平臺。興趣是學習最重要的內(nèi)驅(qū)力，學生對機械專業(yè)的興趣往往是從工程實踐訓練中開始的，實驗教學和工程實踐不僅讓學生加深對理論知識的理解，而且有直觀的感性認識，極大地增加了專業(yè)興趣。實驗平臺多為綜合性實驗，開放性管理，強調(diào)綜合運用專業(yè)知識解決復雜問題，加強了能夠體現(xiàn)創(chuàng)新意識的新技術課程實驗和綜合設計實驗[6]，例如機電控制綜合實訓、項目式創(chuàng)新研發(fā)實踐課等。該平臺能夠從機械、電子、液壓和控制等方面加強學生工程實踐應用能力的培養(yǎng)。專業(yè)實踐要求匯總見表1。

五? 實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實施

（一）? 考核過程的改革

老師在評定學生最后成績時，提交課程考核報告，課程報告包含目錄和每一項考核內(nèi)容和數(shù)據(jù)。主要包括每次作業(yè)、課堂測試和實驗課成績，根據(jù)課程性質(zhì)不同，老師必須布置綜合大作業(yè)或者綜合設計任務要求。綜合考評部分要在報告中給出題目及打分標準等，這些作為平時考評成績，需要每位任課老師重新設計考評內(nèi)容，綜合設計或者大作業(yè)作為課程產(chǎn)出的重要組成部分，真正把過程考核做到可查、可控、可改，對學生的考核也更加科學。

（二）? 校內(nèi)外生產(chǎn)實訓相結(jié)合的改革模式

我校雖然加強了生產(chǎn)實習基地的建設，學校安排學生實習時間是固定不變的，如果遇到工廠減產(chǎn)或者停車檢修，這都會給實習帶來很大影響。同時，現(xiàn)在企業(yè)并不歡迎高校學生入場實習，學生到工廠實習基本上是走馬觀花。我們調(diào)研了許多高校，情況大同小異。鑒于此，結(jié)合學校金工實習等教學任務，學校建設了獨立的工程訓練中心大樓，擴招了工程訓練老師，完善了工程訓練中心設備，建設了豐富的實訓內(nèi)容，不僅承接同城高校的金工實習，而且能夠承接本專業(yè)生產(chǎn)實習的任務，編制了具體生產(chǎn)實習任務要求，學生在多臺加工設備上獨立完成多種機械零部件的加工制作。實行校外生產(chǎn)實習和校內(nèi)實訓基地相結(jié)合的模式，極大提高了實訓效果。

（三）? 科研能力的培養(yǎng)

學生從大三開始，全部進入學校提供的各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、競賽項目，專業(yè)導師針對每名學生進行專業(yè)規(guī)劃，指導學生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)各類競賽項目和科研項目，學校規(guī)定沒有參加競賽項目的同學全部進入工作室，根據(jù)專業(yè)方向和現(xiàn)有專業(yè)條件，開設了8個工作室：①智能制造工作室；②機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計工作室；③機械CAD/CAM工作室；④機械裝備設計工作室；⑤檢測技術與機構(gòu)創(chuàng)新工作室；⑥機電一體化工作室；⑦系統(tǒng)建模與仿真工作室；⑧數(shù)控加工工作室。學校為每個工作室和競賽項目配備獨立的研發(fā)經(jīng)費，機械專業(yè)所有學生根據(jù)個人興趣都進入工程產(chǎn)品技術開發(fā)或研究工作組，分別由老師指定研究項目或自選項目分組開展創(chuàng)新實踐工作，每個人都得到獨立研發(fā)的機會，有些項目為后續(xù)的創(chuàng)新課、課程設計或者畢業(yè)設計打下良好基礎，指導老師從大三就開始指導并跟蹤學生的課外實踐活動，真正培養(yǎng)學生獨立科研、獨立產(chǎn)品研發(fā)、獨立解決問題的能力。該工作室制度的實施，已經(jīng)取得了良好的實踐效果，學生走進實驗室的時間明顯增多，考研的數(shù)量和質(zhì)量也逐年上升，取得了預期效果。

（四）? 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

綜合實驗和創(chuàng)新實踐課是提高學生創(chuàng)新能力的重要方法。綜合性實驗課把多門課程知識融于一體，提高學生綜合解決問題的能力。大三的下學期專門開設創(chuàng)新實踐課，要求分組學生獨立完成一個機械產(chǎn)品的設計研發(fā)，每一小組提供設計方案，分析計算過程，實際產(chǎn)品的制作展示，最后通過現(xiàn)場答辯，老師給出創(chuàng)新實踐課的成績，創(chuàng)新實訓課在學院工程實訓中心展開，指導老師和工程訓練中心老師合作指導學生的創(chuàng)作過程，工程實訓中心條件優(yōu)越，能夠滿足機械產(chǎn)品的加工制作，讓學生體會到機械產(chǎn)品設計研發(fā)的樂趣，在實踐中培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新意識。

（五）? 積極推進競賽項目，提高學生綜合能力

大學生學科競賽是培養(yǎng)學生綜合實踐能力的重要載體，具有常規(guī)教學無法取代的教育功能，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要平臺。針對學校實際情況和競賽特點，構(gòu)建分層次的創(chuàng)新實踐教學體系，重新修訂專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學大綱。機械制圖和三維繪圖等教學配合成圖大賽；機械工程材料、金屬工藝學和機械制造技術基礎等教學配合工程訓練大賽；力學、機械原理和機械設計及有限元分析等配合機械創(chuàng)新設計大賽、大學生“挑戰(zhàn)杯”科技作品大賽等；在兩個能力模塊中，選擇自己擅長的專業(yè)領域和計算機能力參加中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽；和其他專業(yè)同學合作的大連民族大學車隊，每年參加全國汽車大賽都能取得優(yōu)異成績，培養(yǎng)了學生創(chuàng)新實踐能力和團隊合作精神。學預案將學科競賽題目進行分類凝練，與實驗內(nèi)容相融合，為競賽的準備和實施提供全方位保障。通過競賽為學生提供更多的實踐機會，取得了良好的效果。2020—2022年學生獲得省級國家級競賽獎60余項，使學生的知識、能力和素質(zhì)得到全面發(fā)展。

六? 結(jié)束語

根據(jù)民族院校機械設計制造及其自動化專業(yè)應用型、復合型人才培養(yǎng)目標，確定了以機械結(jié)構(gòu)數(shù)字化設計技術、機械制造及其自動化、模具數(shù)字化設計與制造三個方向，根據(jù)新技術發(fā)展背景下對人才培養(yǎng)的要求，在傳統(tǒng)課程體系基礎上，構(gòu)建了橫向縱向交叉支撐的、科學合理的鏈式課程體系，同時增設了專業(yè)能力和計算機能力兩個模塊，規(guī)劃了機械設計制造及其自動化專業(yè)開放式綜合實訓平臺，開創(chuàng)了提高工程實踐能力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的方法和手段，實現(xiàn)理論教學和工程實踐的有機結(jié)合，形成適宜民族院校發(fā)展和特色鮮明的課程體系和培養(yǎng)方法。

參考文獻：

[1] 水木然.工業(yè)4.0大革命[M].第32版.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[2] 林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017（Z2）：40-43.

[3] 鐘登華．新工科建設的內(nèi)涵與行動[J]．高等工程教育研究，2017（3）：1－6．

[4] 馬飛.民族高校網(wǎng)絡工程本科專業(yè)培養(yǎng)方案的研究與實踐[J].陜西教育，2010（3）：56-57.

[5] 喬國朝，張爭艷，張建輝，等.新工科背景下機械專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐[J].高教學刊，2020（21）：85-88.

[6] 任小中，田曉光，邱明，等.新工科與專業(yè)認證背景下機械類專業(yè)課程體系建設——以機械設計制造及其自動化專業(yè)為例[J].教育觀察，2019，8（16）：73-74.