應用型本科高校機電類專業學生能力發展體系構建

王 超，徐本連，趙彩虹

（常熟理工學院 機械工程學院，江蘇 常熟 215500）

區域經濟和產業的轉型發展需要大量具有創新精神和實踐能力的復合型、應用型工程技術人才。多學科的深度交叉融合對于學生解決復雜工程問題的能力提出了更高的要求，“以學生為中心”的教育理念指出僅僅依靠師資團隊的融合不能有效發揮學生學習的主體作用，阻礙了工程實踐創新能力的培養。教師在任務驅動教學中遭遇的實施與設計有較大落差等困境，能夠促進教師通過不斷的反思和打磨中有效增強了教學、教研能力[1]。因此，協同學生、教師和企業工程師的“人—課程—工程平臺”相比傳統的“師資—課程—平臺”更利于提高人才培養質量。其次，傳統的“師資—課程—平臺”改革下，三者離散及關聯性差，系統性缺失將帶來人才培養偏離培養目標的問題[2]。課程群的劃分模式能夠準確定位不同層次的能力培養目標[3]，但創新課程群和職業出口課程群中實踐工程能力的培養舉措仍然缺乏對“人—課程—工程平臺”的有機融合與動態調整。

在機電類應用型人才培養中，面向產業確定機電類人才核心能力開展能力主線的人才培養模式設計是眾多高校常見的做法。江蘇科技大學袁明新等[4]以機械類應用型人才的能力為導向，為教師和學生樹立了清晰的能力目標，有效解決了學分學時的壓縮問題。同時，加強能力提升層次感更加有利于寬口徑的人才培養，實現人才的多類型輸出。南京航空航天大學徐峰等[5]圍繞機械工程專業構建了階梯式、模塊化的知識體系，所設計“一體兩翼”的實踐教育體系能夠多層次、多模式地培養學生專業素質和能力。但應用型人才工程能力的培養中，面向產業的要求對實踐教學體系設計提出了更高的要求，凸顯在企業標準的崗位能力與學生培養能力不相匹配且學生實際能力較為單一[6]。

發達國家通常以學生就業為目的，在校企協同育人模式上進行了比較全面的探索，具代表性的主要有德國的“雙元制”、英國的“工學交替”、澳大利亞的“TAFE”及新加坡的“教學工廠”等。我國的校企合作教育起步較晚，多數產教融合僅能發揮有限的作用，問題主要體現在企業方面主導性差、參與人才培養周期比例較小、僅僅停留在解決用人需求的基礎上等。同時，學校方面往往依據學科優勢規劃專業發展、畢業生質量與企業需求存在偏差、師資力量缺少工程背景、衡量專業強弱脫離人才市場等問題[7]。協同育人的融合培養深度問題主要存在于很多簽訂共建實習基地的企業出于自身生產計劃和安全管理的因素在協同育人過程中往往停留在淺層次的實踐培養，學生難以體驗最真實的工程過程[6]。體驗真實的工程過程是促成學生在專業領域能夠追求、堅持和努力的決定性因素，西雅圖大學Han 等[8]研究發現在學生與行業工程師一起開展項目的經歷能夠較大程度增強學生對專業的歸屬感。江蘇信息職業技術學院孫玲等[9]探索的校企雙主體的人才培養模式中，由教師、人力資源專家和企業工程師共同參與課程開發，并通過企業文化、職業素養、崗位技能和專業課程等工程師授課方式較好地實現了校企互融。

綜上所述，“人—課程—工程平臺”體系的設計中應以產教融合作為出發點，抓住企業和學生的能力需求，通過構建學生、教師、工程師的共同體，針對地方區域產業需求持續優化課程體系、逐步完善平臺，促進人、課程、工程平臺的協調發展。

一、打造非并行、分布式學生多能力體驗鏈

本研究結合作者所承擔的專業建設工作進行了探索和實踐，通過團隊融合、課程重構、平臺優化三個抓手，以產教融合協同育人工作為主體，促進非并行、分布式的學生能力提升，以解決地方高端裝備制造業蓬勃發展與地方機電類應用人才培養不匹配的人才市場現狀。非并行、分布式學生多能力體驗鏈的實現路徑如圖1 所示。結合工程教育專業認證標準要求的達成度評價、合作企業的崗位能力需求、學生發展需求，專業在人才培養方案制訂的同時明確了能力目標，根據師資隊伍的實際情況及平臺現狀，“人—課程—平臺”聯動調整并分別針對不同類別學生的能力發展目標形成了非并行、分布式的培養平臺。培養平臺中除了專業師生以實踐任務、學科競賽、科創項目等所驅動的課程與實踐外，注重加強與企業的產教融合，個性化設置的協同育人方案進一步彌補了原人才培養方案多元化培養的不足，為各平臺的深度產教融合提供了保障。

圖1 非并行、分布式學生多能力體驗鏈的實現路徑

（一）“人—課程—工程平臺”融合設計與關聯

在非并行、分布式學生多能力體驗鏈的構建中，“人—課程—工程平臺”體系是切實發揮育人功能的關鍵，因此需要完善的頂層設計。為構建一個健康循環的系統，專業緊跟學院的持續改進機制，以團隊融合、課程重構和平臺優化作為主要調整變量，促成所培養學生能力適應社會、行業和企業需求。同時圍繞機電類專業的托底核心能力培養，開展“人—課程—工程平臺”融合方式與分類研究：分析各核心課程群及其能力要求，進行團隊整合，工程平臺完善；考慮人、課程、工程平臺為動態變量，開展三要素對能力培養冗余性、關聯性研究。在能力目標與能力評價的偏差分析下，進一步強化頂層設計，抓住三要素的定位與功能，發揮各自優勢，構建成了一個自適應的健康循環系統（如圖2 所示）。

圖2 “人—課程—工程平臺”三要素自適應健康循環系統

（二）機電類托底核心能力的非并行、分布式結構研究

據美國科羅拉多州立大學一項研究顯示，在放棄原來孤島式課程體系后，強調知識整合和主題交織的教學模式貫穿于整個課程體系有效增強學生對各課程之間聯系的理解，提高學生的學習興趣[10]。因此，能力主線的課程群構建不僅有利于打破課程壁壘聚焦在核心能力培養，同時也有利于加強學生的學習主動性。針對學生個性化特點與能力發展需要，廣泛開展面向第一課堂、第二課堂、企業的協同育人項目。在圖3 所示的非并行分布式的機電類人才培養框架中，在服務機器人的特色能力培養中，專業與蘇州艾吉威機器人有限公司深度合作，冠名了RoboMaster 機甲大師蘇州艾吉威隊，所在平臺有力培養了學生機械設計、電控的綜合能力，形成了移動機器人設計、制造、控制的特色能力。在托底、核心、特色能力的培養中，進一步根據知識結構的耦合關系，研究并設計了多輸入口多輸出口的菜單式、階梯性能力選擇與發展通道，通過不同層次的體驗場景，構建“托底—核心—特色”能力體驗及每一層的基本能力要求。

圖3 機電類托底核心能力的非并行分布式結構

（三）學理軸與實踐軸互通的校企協同育人能力體驗研究

面向生產、建設、管理及服務一線的應用型人才培養目標的培養過程必須與行業、企業結合，要做到這一點則必須采用協同育人模式[11]。曼格蘇圖科技大學Kehdinga[12]指出在第四次工業革命中，最佳的工程教育來自和社會、行業、企業及政府間建立伙伴關系，工科院校應注重建立多學科聯合體，關注學生的多學科交叉能力。本研究以學生能力為本位，研究并優化通識基礎、專業基礎、必修模塊和選修模塊四個階段路徑，拓展工程認知、工程分析、工程綜合與工程協同四個能力層次，以“產教融合”為橫跨，打通學理軸與實踐軸的校企協同育人企業鏈，所構建的“梯形”架構如圖4 所示。例如，專業與通快（中國）有限公司開展的協同育人項目中，來自企業生產一線的畢業設計課題，綜合訓練了學生在學校所學的專業理論知識和企業標準的崗位能力。在學理軸與實踐軸互通的產教融合架構的基礎上，針對性分析企業與學生雙方需求與期望的不對稱，不斷調整協同育人方案，對生產實習、畢業設計、就業一體化進行探索和實踐。

圖4 學理軸與實踐軸互通的產教融合架構

二、持續落實新工科和產教融合

（一）一體化、分布式育人體系的實踐意義

“人—課程—工程平臺”融合方案與優化對策，不僅具有能力分級明確、可操作性強等特點，對資源的有效配置也起到了更好的指導作用。同時，將人、課程、工程平臺貼上了統一標簽，更有利于功效的發揮，對人才培養質量的提升、一流課程的產出、專業建設的持續改進提供強有力的保障與推動。所構建的非并行、分布式的能力培養框架，針對學生不同能力特點，為學生們提供了豐富的菜單選擇，改變了過去統一培養模式，有助于學生個性化與特長發展，以興趣驅動提高學生學習的自覺性與趣味性；對學生專業知識運用、多維度能力養成、責任感、歸屬感與綜合素質養成有明顯成效，使新工科人才培養在第二課堂得以實現。作為第一課堂、第二課堂的重要補充與組成部分，以產教融合為橫跨，所提出的學理軸與實踐軸的校企協同育人企業鏈，不僅有好的區域產業基礎作為支撐，而且也為學生分布式體驗、“人—課程—工程平臺”融合提供了實際應用驗證。

在理念層面上，瞄準“專業交叉、平臺共享、聚焦卓越”的建設思路，特別是“人—課程—工程平臺”有機融合，對于應用型本科機電類人才培養具有一定的指導意義與借鑒作用。在方法層面上，所采用的分布式、非并行培養模式與“托底—核心—特色”能力架構相互呼應，這在外圍機制層面保障了人才培養實施的可操作性與可推廣性。在實施途徑上，對于區域裝備制造產業較為發達地區，所研究的學理軸與實踐軸能夠有效增強校企協同育人企業體驗鏈能，并在一定程度上驗證與評價學生能力達成度，驗證企業與學生的雙方滿意度，這為校企深度合作提供了重要支撐。

（二）未來持續改進工作

聯合國教科文組織2015 年發布的《反思教育》（Rethinking Education）報告：世界正在變化——教育也必須改變，這就需要新的教育形式，以培養當今日和明日社會、經濟所需要的能力。面向新工科要求的新特征，即引領性、前瞻性、通寬性、交叉性、開放性和實踐性，地方應用型本科高校的機電類人才培養需進一步做好以下幾個方面。

（1）突出能力培養主線，面向區域產業特點與優勢，不斷探索與求解“復合應用型人才培養”可行性解，以核心課程（群）為觸點，加強構建“托底—核心—特色”能力體驗鏈，體現產業的前瞻性、能力的通寬性。

（2）根據區域經濟產業需求，探索并實施多樣化校企協同育人項目運行模式，以“產教融合”為橫跨，打通學理軸與實踐軸的校企協同育人企業鏈，體現產業技術引領性、學生知識應用的實踐性。

（3）針對學生自身能力期望差異、主體實施能動性差異、企業能力需求差異等實際，探索多元化、分布式人才培養模式，進一步發揮資源要素有效配置，以工程任務為驅動，縱深推進第一課堂、第二課堂、校政企協同育人模式改革與實踐，體現工程平臺的開放性、知識能力需求的交叉性。

三、結束語

針對機電類人才培養中存在專業交叉弱、平臺共享差所造成的能力培養定位模糊、可實施途徑不暢等問題，本研究提出了基于“人—課程—工程平臺”融合的工程能力及其素養的人才培養途徑。以核心課程（群）為觸點，構建托底、核心、特色能力體驗鏈；以工程能力訓練為驅動，構建機電類托底、核心、特色能力的非并行、分布式系統框架；以產教融合為橫跨，構建學理軸與實踐軸融通的校企協同育人企業鏈。在本研究的實踐過程中，常熟理工學院機械工程專業在2019 年通過了工程教育專業認證，于2020 年獲批國家一流專業，組建省級教學科研團隊2 個，建立了非并行大學生創新創業實踐中心1 個，與通快（中國）有限公司、蘇州艾吉威機器人有限公司、卓能電子（太倉）有限公司等形成了一批優質的協同育人合作平臺，初步構建成一個既能有助于學生個性化培養，又能滿足區域產業需求的育人生態系統。