新工科背景下行業(yè)特色專業(yè)改造升級探索與實踐

朱敏波，陳永琴，李團結(jié)，馬 娟，張國淵

（西安電子科技大學 機電工程學院，西安 710071）

行業(yè)特色專業(yè)通過長期建設奠定了辦學特色和在行業(yè)的影響力，在培養(yǎng)體系、師資隊伍、特色課程、實踐平臺及社會影響等方面形成了明顯的優(yōu)勢，但在新一輪信息和制造產(chǎn)業(yè)革命日新月異發(fā)展的新形勢下，傳統(tǒng)特色專業(yè)的工程教育已不能適應和引領行業(yè)發(fā)展的新需求，對于機械類專業(yè)還存在諸如智能制造學科交叉課程體系不完善、智能制造學科交叉師資隊伍和創(chuàng)新實踐教學平臺有待加強、智能制造學科交叉人才培養(yǎng)管理組織不健全、多學科交叉融合能力達成與評價的質(zhì)量監(jiān)控體系尚未構(gòu)成等突出問題。因此迫切需要進行專業(yè)的改造升級，培養(yǎng)適應行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的當前和未來發(fā)展需求的復合型領軍人才。

西安電子科技大學機械設計制造及其自動化專業(yè)（以下簡稱“機械專業(yè)”）為國家級特色專業(yè)，始創(chuàng)于1960 年學校的“雷達機械結(jié)構(gòu)與工藝”專業(yè)，是我國最早建立的以機為主、機電結(jié)合的交叉與邊緣學科專業(yè)之一，致力于電子信息技術(shù)領域的電子機械工程設計與生產(chǎn)過程自動化方向的人才培養(yǎng)。經(jīng)過60 余年的建設，機械專業(yè)已經(jīng)形成了鮮明的電子機械行業(yè)特色和良好的社會服務功能，面向新形勢下的國家戰(zhàn)略和高端智能電子裝備設計制造需求，機械專業(yè)經(jīng)過不斷探索和實踐，實現(xiàn)了行業(yè)特色專業(yè)的改造升級，有效地推動了專業(yè)建設工作。

一、機械專業(yè)升級改造的路徑與方法

機械專業(yè)的改造升級工作堅持面向發(fā)展、特色引領與理念先行的指導思想。

1.面向發(fā)展：專業(yè)人才培養(yǎng)新模式要堅持面向國家創(chuàng)新驅(qū)動、面向行業(yè)引領、面向產(chǎn)業(yè)需求，要將專業(yè)改造升級改革提升到多學科交叉融合與服務國家戰(zhàn)略需求的高度。

2.特色引領：要堅持專業(yè)特色發(fā)展的道路，培養(yǎng)造就具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力、永攀高峰精神的創(chuàng)新型、復合型卓越人才，能在引領行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和服務國家重大工程中發(fā)揮核心作用。

3.理念先行：要樹立“全員全課程育人”理念，堅持“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的工程教育核心觀念，要貫徹思政教育與專業(yè)教育深度融合、學科前沿技術(shù)與實踐創(chuàng)新體系深度融合、人文科學精神與工程倫理道德深度融合等核心思想。

面向新形勢下國家戰(zhàn)略和高端智能電子裝備設計制造的需求，專業(yè)緊密結(jié)合機械電子工程、機電控制及自動化、智能機械設計與制造等和電子信息技術(shù)領域密切相關的方向，提出了“126N”（一條主線、雙向引領、六位一體、多維聚焦）的特色專業(yè)改造升級的途徑和方法（圖1）。其中：“一條主線”是落實以價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)相結(jié)合的立德樹人根本任務；“雙向引領”是專業(yè)思政與課程思政協(xié)同引領一流專業(yè)建設；“六位一體、多維聚焦”是以重構(gòu)人才培養(yǎng)模式、課程體系改革重塑、課程教學方式變革、多平臺協(xié)同育人、專業(yè)國際化發(fā)展和專業(yè)質(zhì)量文化建設六個主體，結(jié)合加強思政文化建設、筑牢科研實踐基礎、培育工程素養(yǎng)、提升跨界整合能力、深化產(chǎn)教科教融合和強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺建設等方面，多維度聚焦面向電子信息領域高端裝備工程設計與智能制造的高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

圖1 機械設計制造及其自動化專業(yè)改造升級路徑

二、“專業(yè)+課程”雙向引領思政建設模式

“專業(yè)+課程”雙向引領思政建設是結(jié)合專業(yè)特色與課程特點，深度挖掘和提煉專業(yè)建設歷史過程中所蘊含的各類思政素材，凝練和聚焦課程知識中的思政元素，全方位持續(xù)推進教學方式、教學手段、教學模式的改革創(chuàng)新，形成專業(yè)引領、課程團隊帶動、各門專業(yè)課程具體實施的協(xié)同育人的改革建設模式。在專業(yè)思政方面，機械專業(yè)重點在以下方面開展了建設工作。

1.明確機械專業(yè)思政的總目標。通過分析學校定位、專業(yè)定位、專業(yè)特色、專業(yè)核心價值與專業(yè)培養(yǎng)人才的核心素養(yǎng)（知識、能力、素質(zhì)），確定專業(yè)思政的總目標。

2.以核心素養(yǎng)為主線，對機械專業(yè)的人才培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系進行貫通設計。基于OBE 理念將專業(yè)培養(yǎng)目標的核心價值體系落實到畢業(yè)要求相應的思政要素，再按課程體系思政要求進行反向設計，從而把專業(yè)思政總目標細化落實到人才培養(yǎng)的課程體系當中，通過“專業(yè)培養(yǎng)方案—各類課程群—具體課程”三級目標結(jié)構(gòu)，形成培養(yǎng)方案引領、課程群帶動、各門專業(yè)課程具體實施的課程思政建設模式。

3.深入挖掘機械專業(yè)層面特色思政元素。以專業(yè)為載體，從專業(yè)歷史、專業(yè)特色、專業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)發(fā)展等多角度切入，挖掘并搭建共享思政資源平臺，為教師教學提供專業(yè)層面的思政案例。

4.健全師德建設組織體系及長效機制。突出了機械專業(yè)教研室和教師黨支部的堡壘作用，匯聚思政課教師、專業(yè)課教師、學生輔導員等教學、教輔人員，組建跨學科互相支撐、密切互動的課程教學團隊，探索跨行業(yè)、跨院校、跨專業(yè)思政協(xié)同育人機制，打造以立德樹人為根本任務目標的教學團隊。

5.建立了機械專業(yè)思政質(zhì)量監(jiān)控體系與保障機制。在現(xiàn)有校、院、系（專業(yè)）三級組織教學質(zhì)量監(jiān)控與保障體系的基礎上，補充涵蓋思政教學要求的專業(yè)建設、課程建設的質(zhì)量標準；在教學監(jiān)控環(huán)節(jié)中注重“價值引領”功能的評價和作用發(fā)揮，注重學生評教與評學、督導評教中“價值引領”的教學成效，持續(xù)推進專業(yè)思政教學改革成效，提升思政建設的質(zhì)量和水平。

三、“六位一體、多維聚焦”的專業(yè)改造升級實踐

（一）面向未來，構(gòu)建高端電子裝備設計與智能制造相融合的人才培養(yǎng)模式

機械專業(yè)緊密圍繞學校以信息與電子學科為主的鮮明學科特色與優(yōu)勢，秉承“厚德、求真、礪學、篤行”的校訓，堅持以OBE 的工程教育理念為導向，緊跟電子制造業(yè)發(fā)展的需求，以工程教育人才培養(yǎng)模式改革和行業(yè)特色專業(yè)新工科建設為核心，形成了新工科視域下“傳統(tǒng)機械、電子機械與智能制造并重”的專業(yè)培養(yǎng)定位，重點聚焦于面向電子信息技術(shù)行業(yè)和新興領域中高端電子裝備的工程設計與智能制造的人才培養(yǎng)。改造升級的人才培養(yǎng)模式構(gòu)建了機械學、電子學、控制技術(shù)、智能制造技術(shù)與電子裝備結(jié)構(gòu)設計多學科交叉融合的知識體系，突出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、工程與科研實踐、跨界整合、國際視野與跨文化交流的能力提升，拓展學生的職業(yè)道德、社會責任、人文與工程素質(zhì)。專業(yè)致力于培養(yǎng)能夠從事機電結(jié)合方面的裝備研究與開發(fā)，以及機電裝備設計、電磁兼容設計、電子設備熱控制、智能制造工程、工業(yè)機器人等方面的機電一體化復合型高級工程技術(shù)人才。

（二）以產(chǎn)業(yè)需求為導向，整合、優(yōu)化和創(chuàng)新專業(yè)課程體系

遵循科學設計、系統(tǒng)優(yōu)化、全面整合的原則。機械專業(yè)在2020 年制定培養(yǎng)方案時積極調(diào)研，充分論證，準確定位，突顯專業(yè)行業(yè)特色人才培養(yǎng)定位，構(gòu)建了“2+3”平臺模塊化新的課程體系結(jié)構(gòu)。平臺課程包含公共基礎平臺和專業(yè)基礎平臺，模塊課程包括專業(yè)模塊、專業(yè)方向模塊和實驗實踐模塊課程和具有按照基礎課程、大類專業(yè)基礎、專業(yè)課程、專業(yè)方向課程和綜合實踐等環(huán)節(jié)逐步、關聯(lián)、推進的方式，形成了符合工程教育規(guī)律、適應交叉學科發(fā)展、滿足行業(yè)需求和學生個性化發(fā)展需要的培養(yǎng)方案。

專業(yè)課程體系結(jié)合新工科建設的教學改革目標，加強培養(yǎng)學生大工程觀和跨學科思維能力，推動機械工程與人工智能、智能裝備制造等新興學科的深度融合。

1.將原培養(yǎng)方案的機械電子工程、機電控制及自動化、現(xiàn)代機械設計制造三個專業(yè)方向，整合為機械電子工程和智能制造工程兩個方向，其中智能制造工程方向開設智能制造技術(shù)基礎、智能生產(chǎn)系統(tǒng)與CPS 建模、機器人技術(shù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、機器人仿真與編程技術(shù)、智能運維與健康管理、智能工廠虛擬車間仿真綜合實驗及智能制造系統(tǒng)綜合實踐等課程，培養(yǎng)適應未來發(fā)展的創(chuàng)新人才。

2.增設工程概論、交流密集型課程、學科導論和創(chuàng)業(yè)基礎課程，培養(yǎng)學生的“工程通識”和素養(yǎng)，教授學生技術(shù)問題所涉及的社會、倫理、法律、健康、可持續(xù)發(fā)展、行業(yè)規(guī)范和經(jīng)濟等內(nèi)容，進而上升到工程方法論和產(chǎn)品研發(fā)全流程全領域，提升學生可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.機械專業(yè)積極推進工程教育人才培養(yǎng)實踐教學模式改革，構(gòu)建了特色鮮明的“課程三級項目+課程組二級項目+綜合創(chuàng)新項目（Capstone）+畢業(yè)設計”的四級實踐教學體系（圖2），突出“理論與實踐結(jié)合、機械與電子結(jié)合、創(chuàng)新設計與工程實現(xiàn)相結(jié)合”“四年不斷線、循序漸進”的一體化實踐能力培養(yǎng)。

圖2 機械設計制造及其自動化專業(yè)實踐教學體系

（三）以學生為中心，大力推進課程教學方式變革

在機械專業(yè)課程教學改革實踐活動中，第一，大力推進教育教學與現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合，構(gòu)建信息技術(shù)與傳統(tǒng)機械專業(yè)知識有機融合的理論課程優(yōu)化教學方式，開發(fā)建設虛擬仿真實驗課程、在線開放課程、慕課、微課等，建立探究式、討論式、翻轉(zhuǎn)式、混合式和基于項目教學的多重教學方式，應用“互聯(lián)網(wǎng)＋”平臺探索智慧課堂以虛擬現(xiàn)實、移動學習等為教學手段的學習模式。第二，開展機械類基礎課程、專業(yè)基礎課程的升級改造工作，包括典型產(chǎn)品案例驅(qū)動教學實踐、前沿技術(shù)融入課堂教學以及結(jié)合大賽進行創(chuàng)新能力培養(yǎng)等課堂教學改革。第三，針對專業(yè)特色課程機電裝備振動分析、電子設備熱控制技術(shù)、電磁兼容設計的“產(chǎn)教融合”進行探索改革；在計算方法、結(jié)構(gòu)分析、電子設備可靠性工程等課程中開展本、碩、博一體化課程“學科融合”的教學內(nèi)容改革；在天線結(jié)構(gòu)設計、工業(yè)大數(shù)據(jù)、機器人結(jié)構(gòu)與控制等專業(yè)方向課程中結(jié)合科研項目開展課程“科教融合”建設；在機械創(chuàng)新綜合實踐項目、機電一體化綜合實踐項目等課程中結(jié)合學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目中探索培養(yǎng)專業(yè)高素質(zhì)雙創(chuàng)人才的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融合”的新途徑。

（四）產(chǎn)教科教融合，多方位實驗實踐平臺建設

機械專業(yè)建設圍繞機電裝備設計及智能制造的應用與創(chuàng)新，積極打造產(chǎn)教科教融合的機械電子工程與智能制造工程本科生教學實踐平臺，通過實驗項目的組合式和模塊化設計，完善實驗內(nèi)容，豐富實驗項目，增加創(chuàng)新性、探究性實驗的比例和高水平的綜合性實驗項目數(shù)量，探索將高水平的科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學資源，開展結(jié)合科研成果建設系統(tǒng)級、學科交叉的實驗項目的建設工作，已完成國家級典型天線復雜機電裝備結(jié)構(gòu)設計、制造及測試一體化虛擬仿真綜合實驗項目、“智慧工廠”實訓教學平臺、機器人實驗實踐平臺、電子裝備結(jié)構(gòu)設計綜合實驗平臺等建設工作，為培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力和科學研究能力打下了基礎。

（五）多措并舉，有力推進專業(yè)國際化發(fā)展

機械專業(yè)針對專業(yè)國際化發(fā)展的特點、現(xiàn)狀及其存在的問題，從教學環(huán)境、教學形式及師資隊伍培養(yǎng)模式等方面入手，探索專業(yè)的國際化建設發(fā)展模式。在國際化助推一流課程建設方面已建成理論力學、材料力學、工程流體力學、機械原理及機械設計5 門雙語課程，機械原理和工程力學2 門國際慕課，引進了有限元方法基礎、物聯(lián)網(wǎng)工程2 門海外優(yōu)質(zhì)課程。在提升國際化理念與視野方面給本科生設立了短期出國營造國際化環(huán)境的“新CDIO 世讀”項目，其中包括美國斯蒂文斯理工學院“機器智能與全球視野”訓練營、日本芝浦工業(yè)大學機器人短期項目、新加坡國立大學智能科技訓練營、曼徹斯特大學歐洲工業(yè)科技體驗營，該實踐活動培養(yǎng)了學生跨文化理解與表達能力，拓展了全球視野與勝任力。

（六）持續(xù)改進，專業(yè)質(zhì)量文化建設促進專業(yè)發(fā)展

機械專業(yè)形成了“以學生為中心、以產(chǎn)出為導向、以持續(xù)改進為動力”的專業(yè)新型質(zhì)量觀和文化，通過以人才培養(yǎng)為中心的質(zhì)量文化創(chuàng)建行動，以正確質(zhì)量觀引領質(zhì)量文化建設，使全體教師轉(zhuǎn)變教學觀念，突出學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進，深入推進文化育人、管理育人與服務育人，營造全員、全過程、全方位育人的良好氛圍。專業(yè)建立了一套學校、學院、系（專業(yè)）“三級聯(lián)動”，“三循環(huán)式”持續(xù)改進，校內(nèi)、校外“雙反饋”的教學過程與教學質(zhì)量評價與保障體系，提出了一種融合“成果教育”與“學生滿意度”的多維度專業(yè)教學質(zhì)量評價機制，為提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。

四、機械專業(yè)改造升級建設實踐效果

圍繞新工科視域下專業(yè)的改造升級的實踐，近年來在專業(yè)建設活動中取得一系列成果。

1.機械專業(yè)遴選為第一批國家一流建設專業(yè)，2017、2021 年兩次通過國家工程教育專業(yè)認證，2022 年“四維聚焦、六位一體、五措并舉，面向國家重大工程需求的電子機械人才培養(yǎng)實踐”獲陜西省教學成果特等獎，2021 年依托專業(yè)的“工程制圖與計算機繪圖”“典型天線復雜機電裝備結(jié)構(gòu)設計、制造及測試一體化虛擬仿真綜合實驗”認定為國家級一流課程。

2.依托機械創(chuàng)新綜合實踐項目等課程的教學改革，近年來專業(yè)學生在全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽共獲得國家一等獎4 項、二等獎3 項；陜西省一等獎18 項、二等獎10 項、三等獎5 項。

3.機械專業(yè)質(zhì)量文化建設促進了本科教學質(zhì)量近年來的明顯提升：（1）近四年學生對專業(yè)非常滿意的比例提升了13.84%，滿意度提升了3.9%；（2）近四年學生對專業(yè)主干課程教學非常滿意的比例由54.56%提升至68.26%，提升了13.7%；主干課程平均滿意度由89.90%提升至92.55%，提升了2.65%；（3）近四年學生對專業(yè)教學的教師授課、實驗教學、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)非常滿意比例由43.83%提升至57.82%，提升了13.99%；平均滿意度由85.52%提升至90.05%，提升了4.53%。

五、結(jié)束語

機械專業(yè)的新工科改造升級旨在探索和實踐如何在國家戰(zhàn)略需求下培養(yǎng)高端智能電子裝備設計制造的行業(yè)特色高素質(zhì)人才，雖然取得了階段成效，但后續(xù)還需要在構(gòu)建跨學科的模塊化課程體系與課程資源的整合與開發(fā)、交叉課程集群與多學科師資隊伍建設、多方協(xié)同育人機制與平臺建設等方面繼續(xù)進行探索和實踐，以期為國家、為行業(yè)培養(yǎng)出更多高素質(zhì)跨學科復合型新工科一流專業(yè)人才。