“新工科”背景下地方高校的專業(yè)改造升級途徑探討

易建鋼，薄文

（江漢大學(xué) 機(jī)電與建筑工程學(xué)院，湖北 武漢）

一 引言

為主動(dòng)應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，近幾年來，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國高等教育模式[1,2]。“新工科”是在新時(shí)代社會發(fā)展背景下，以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)對傳統(tǒng)工科專業(yè)提出的必然要求。地方高校是高等院校的主力軍，也是支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量[3-5]。圍繞“新工科”建設(shè)理念，面向我國新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，立足于地方高校工科專業(yè)建設(shè)，我們以傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)制）專業(yè)為例子，通過人才培養(yǎng)模式改革、課程體系改革和教學(xué)方法改革，探索出了一條新的“新工科”專業(yè)的改造升級途徑。

二 專業(yè)定位及改造升級途徑

機(jī)制專業(yè)是傳統(tǒng)的工科專業(yè)。隨著我國新經(jīng)濟(jì)向先進(jìn)高端裝備制造業(yè)的快速布局，機(jī)器人、智能制造等方向?qū)C(jī)械專業(yè)人才的需求激增。這既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。對于地方高校而言，開展傳統(tǒng)機(jī)制專業(yè)的改造升級，重點(diǎn)是要做好專業(yè)定位，也就是專業(yè)建設(shè)目標(biāo)、人才培養(yǎng)類型、人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)生服務(wù)面向要與地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)相適應(yīng)。江漢大學(xué)位于武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，周邊有東風(fēng)、格力、美的等多家知名企業(yè)，地區(qū)優(yōu)勢明顯。為此，我們把機(jī)制專業(yè)建設(shè)目標(biāo)定位為與武漢經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展地位和水平相適應(yīng)、在國內(nèi)有影響有特色的應(yīng)用型新工科專業(yè)。圍繞這一專業(yè)定位，以地方行業(yè)對機(jī)制專業(yè)人才的需求為導(dǎo)向，以“應(yīng)用性”為人才培養(yǎng)的基本點(diǎn)，以“創(chuàng)新性”為人才培養(yǎng)的著力點(diǎn)，走校企合作的人才培養(yǎng)道路，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型高級技術(shù)人才培養(yǎng)。

為了適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，傳統(tǒng)機(jī)制專業(yè)需要努力解決專業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，完善以學(xué)生為中心的人才培養(yǎng)體系，推進(jìn)本科教育內(nèi)涵式發(fā)展進(jìn)程，探索提升本科教育水平的新工科專業(yè)改造升級途徑[6]。我們著重從建立新的人才培養(yǎng)模式、構(gòu)建新的專業(yè)課程體系、探索新的教學(xué)方法這三個(gè)方面開展了機(jī)制專業(yè)綜合改革建設(shè)，收到了良好的效果。

圖1 專業(yè)定位

圖2 專業(yè)改造升級途徑

三 建立新的培養(yǎng)模式

傳統(tǒng)的工科專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的一個(gè)突出問題是：培養(yǎng)的畢業(yè)生在實(shí)踐和創(chuàng)新能力方面與企業(yè)需求相去甚遠(yuǎn)，難以勝任企業(yè)崗位任務(wù)要求。為此，我們將“雙元制”的人才培養(yǎng)模式引入專業(yè)教學(xué)。“雙元制”起源于德國，其一元為高校，一元為企業(yè)。通過高校和企業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐相聯(lián)系的能力。根據(jù)這一理念，我們與本地區(qū)的高新制造業(yè)企業(yè)合作，共同開展了機(jī)制專業(yè)“雙元制”人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)和人才培養(yǎng)實(shí)踐等工作。通過學(xué)校和企業(yè)之間的緊密合作，充分發(fā)揮校企雙方的優(yōu)勢，培養(yǎng)企業(yè)真正需要的創(chuàng)新型人才。同時(shí)，針對崗位技能需求，結(jié)合課程內(nèi)在規(guī)律，我們以校內(nèi)課堂教學(xué)和校外實(shí)踐教學(xué)為雙核心，形成了能體現(xiàn)本專業(yè)特色的“雙元制”人才培養(yǎng)方案、課程結(jié)構(gòu)體系及相應(yīng)的教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃。

在所實(shí)施的“雙元制”人才培養(yǎng)模式中，我們圍繞新經(jīng)濟(jì)發(fā)展，針對企業(yè)崗位要求，定期邀請合作企業(yè)參加人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂完善工作。通過充分運(yùn)用企業(yè)技術(shù)、設(shè)備設(shè)施等方面的優(yōu)勢，構(gòu)建校企協(xié)同的人才培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高層次、高素質(zhì)人才培養(yǎng)。例如，我們與東風(fēng)股份有限公司在共同開展“雙元制”人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，合作共建了產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，為企業(yè)在智能制造、新能源汽車等領(lǐng)域提供了大量優(yōu)秀人才。

圖3 校企“雙元制”人才培養(yǎng)

圖4 產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心

四 構(gòu)建新的課程體系

在新工科建設(shè)背景下，傳統(tǒng)的機(jī)制專業(yè)知識需進(jìn)一步強(qiáng)化和其他學(xué)科知識的交叉與融合，其課程體系也要根據(jù)時(shí)代和產(chǎn)業(yè)的需求進(jìn)行更新和升級。一方面，要促進(jìn)現(xiàn)有機(jī)制專業(yè)與人工智能、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)行融合；另一方面，要推動(dòng)“交叉融合”課程體系的建設(shè)，將新課程知識與技能和實(shí)操應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力[7,8]。為此，我們以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程為基礎(chǔ)，打破傳統(tǒng)的線性課程體系，面向行業(yè)需求，推動(dòng)傳統(tǒng)課程與大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等課程的交叉融合。通過整合優(yōu)化專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，建設(shè)跨界課程，在此基礎(chǔ)上形成“交叉融合”特色性課程，構(gòu)建了“交叉融合”課程體系。

圖5 “交叉融合”課程體系

同時(shí)，我們采用模塊化方法，構(gòu)建了智能控制與測試類(嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用、機(jī)電傳動(dòng)與控制、測試技術(shù)與信號分析等)、智能化過程管理類(物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、智能生產(chǎn)管理、智能工程系統(tǒng)集成技術(shù)等)、智能化生產(chǎn)類(智能制造技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、智能工廠建模與仿真等)、智能化生產(chǎn)類(機(jī)器人技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能裝備與故障診斷等)特色課程模塊，使學(xué)生不僅對高新技術(shù)的發(fā)展有進(jìn)一步理解，而且對智能制造生產(chǎn)中的機(jī)制專業(yè)知識與新技術(shù)知識的綜合應(yīng)用有良好掌握。

五 探索新的教學(xué)方法

基于所建立“雙元制”人才培養(yǎng)方案，我們聯(lián)合合作企業(yè)高級技術(shù)人員共同開展教學(xué)分析，從企業(yè)對應(yīng)用型本科人才的具體崗位要求出發(fā)，制定課程標(biāo)準(zhǔn)和課程實(shí)施方案。圍繞以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)和課程要求，著力將合適的企業(yè)技術(shù)資料或生產(chǎn)案例編入教案，形成了“交叉融合”課程教學(xué)新方案，開發(fā)了綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)了教學(xué)知識的實(shí)用性。

在教學(xué)過程中，我們重點(diǎn)實(shí)施了以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)方法。通過以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，將企業(yè)實(shí)際需求引入課堂，實(shí)現(xiàn)了基于項(xiàng)目的專業(yè)核心課程教學(xué)方法改革。例如，在進(jìn)行《機(jī)器人技術(shù)》相關(guān)知識點(diǎn)的教學(xué)過程中，可選擇企業(yè)產(chǎn)品為項(xiàng)目載體，融合智能制造、智能檢測與識別知識，對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)訓(xùn)。通過機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、3D 建模與打印、智能加工制造、數(shù)控加工仿真、機(jī)器視覺缺陷檢測等一系列流程，使教法與學(xué)法相結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)踐中將相關(guān)課程知識點(diǎn)學(xué)深、學(xué)透。同時(shí)，以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)策略方法，加強(qiáng)了學(xué)生自主探究和小組合作環(huán)節(jié)，有效鍛煉了學(xué)生的交流能力、需求獲取能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及求職就業(yè)競爭力。

在教學(xué)過程中，我們建立了“課前-課中-課后”全程動(dòng)態(tài)跟蹤模式。課前，通過在線慕課(MOOC)教學(xué)平臺，引入課程知識點(diǎn)，使學(xué)生熟悉所學(xué)課程重點(diǎn)，對將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容形成初步認(rèn)識。課中，根據(jù)“交叉融合”課程知識點(diǎn)內(nèi)容，開展以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)方法。通過情景導(dǎo)入、任務(wù)確認(rèn)、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)，把每個(gè)環(huán)節(jié)知識點(diǎn)細(xì)化到分鐘，創(chuàng)設(shè)課堂項(xiàng)目任務(wù)，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，讓學(xué)生在解決問題的過程中，完成從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)換。課后，將書本作業(yè)與在線教學(xué)平臺上的任務(wù)拓展練習(xí)相結(jié)合，達(dá)到課程知識點(diǎn)的融會貫通。在課程考核環(huán)節(jié)，我們根據(jù)課程實(shí)際情況，將在線練習(xí)、課后作業(yè)、調(diào)查報(bào)告、課程論文和實(shí)踐操作等納入考核體系，制定了以“課程成績、實(shí)踐成績、學(xué)校導(dǎo)師評價(jià)、企業(yè)導(dǎo)師評價(jià)”四位一體的校企聯(lián)合課程考核機(jī)制，從理論分析、資料運(yùn)用、綜合判斷、團(tuán)隊(duì)合作各環(huán)節(jié)對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行評價(jià)。

為了推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”本科教育信息化建設(shè)，促進(jìn)信息技術(shù)與專業(yè)教學(xué)融合，解決教學(xué)課時(shí)不足、教學(xué)資源等緊張問題，我們著力開展了專業(yè)課程在線平臺建設(shè)，積極嘗試開展微課、慕課教學(xué)的探索，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂、混合式數(shù)字化教學(xué)等教學(xué)方法改革，實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)課程和企業(yè)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，從而推動(dòng)“新工科”專業(yè)的教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)。在線課程主要講解課堂基本知識點(diǎn)，重點(diǎn)放在知識點(diǎn)的課前引入和課后鞏固環(huán)節(jié)，并加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的考核；課堂教學(xué)以案例分析方式為主，傳授學(xué)生運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識解決工程實(shí)際問題的基本方法和技能，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合和教學(xué)互動(dòng)。通過線上線下課程教學(xué)相結(jié)合，達(dá)到了“省力、省時(shí)、高效”的目的，有效提升了教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)了教學(xué)效果。

六 結(jié)語

通過以上專業(yè)綜合改革的方法途徑，我們在機(jī)制專業(yè)持續(xù)開展了實(shí)踐。從實(shí)施的情況來看，在擴(kuò)展學(xué)生視野、提高學(xué)生綜合素質(zhì)、推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研”的緊密結(jié)合、加強(qiáng)“雙師型”教師隊(duì)伍的培養(yǎng)等方面都取得了良好的效果。從用人單位反饋信息來看，我們所培養(yǎng)的學(xué)生綜合能力得到了企業(yè)的廣泛認(rèn)同和好評。總地來說，通過對傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級，我們已形成了“新工科”專業(yè)辦學(xué)特色，探索出了一條適應(yīng)于企業(yè)需要的機(jī)制專業(yè)人才培養(yǎng)之路。