基于“新工科”的機電類實踐教學探索與改革

馮鑫 胡開群 袁毅 陳希瑞

摘?要：“新工科”教育著重培養實踐能力強、科學素養高、具有創新性的復合型人才。本研究對新工科建設下的機電專業特點進行分析，并結合實踐教學中的實踐課程、課外活動以及畢業設計三個重要環節案例，層層深入，合理把握教與學的度，積極開展實踐創新與創業，突破目前的產教融合結界，探索并尋覓出一條新的“新工科”背景下機電專業實踐教學之路。

關鍵詞：新工科；機電專業；實踐教學；復合型人才

文獻標識碼：A

Abstract：The "new engineering" education focuses on the cultivation of compound talents with innovative.This research analyzes the characteristics of the electromechanical major under the construction of new engineering courses and combines the three essential link cases of practical courses，extracurricular activities，and graduation design in practical teaching.It goes deep into each level，reasonably grasps the degree of pedagogy，actively carries out practical innovation and entrepreneurship，breaks through the current boundary of integration of industry and education，and explores and seeks a new practical teaching path for an electromechanical major under the background of new engineering courses.

Keywords：New Engineering；Electromechanical Major；Practical Teaching；Compound Talents

在國際競爭力不斷加強的今天，國家人才的創新能力已經成為國與國之間實力的核心與關鍵［1］。國家的經濟建設、科技發展和國防建設等都離不開人才的創新能力發展。而其中的科技發展已經不僅僅只停留在科學研究的基礎上，還需要將學習和研究成果用于實踐，理論與實際結合，實現產業的升級與優化。在產業的發展過程中，產學研緊密相關，而教育與產業也不可分割。創新決勝未來，改革關乎國運［2-3］。

新型工程教育主要包括三個方面內容，分別為：核心知識的從新構建以及知識體系上交叉知識和外圍知識的建立；具有創新意識的實踐能力培養；在核心價值觀上國家戰略意識以及工程素養的培養［4］。以成就偉大教育為前提，教育的創新必須循序漸進，需要以“旱路不通走水路、水路不通走山路、山路不通開新路”的勇氣，不斷推動高等教育在思想和理念上創新以及解決工程實際問題的方法技術創新，盡可能地培養滿足實際工程需要的復合型創新人才。目前，以高校工程人才培養模式來看，工程教育問題還比較大。比如培養目標與實際工程問題脫節、不能適應實際工程項目需要等。工程教育應以工程為目的，我國加入本科工程教育國際互認協議《華盛頓協議》，以確保工程教育質量為基礎，進行工程教育規范化和國際化改革［5］。

1 目前實踐課程存在問題分析

機械電子工程類專業人才應用能力的核心是工程實踐培養，主要由相關教學實踐活動來進行。實踐教育的特殊性和重要性決定了其必須為教學改革的重中之重，并且該類課程需要投入較大資源，持續時間較長，對教師的能力要求很高以及投入精力較多，說明該類課程改革是教學改革的難點［6］。

重慶工商大學機械工程學院機械電子工程專業迎合教育部工程專業認證這個契機，結合“新工科”發展要求，深入進行實踐教學課程改革，希望培養出能夠適應智能制造要求的既具有理論知識又具有獨立實踐能力的機械電子工程新人才。目前，實踐課程具有類型分散、系統知識體系缺乏、課程設計內容老化、課程陳舊難以適應行業發展需求等典型問題，具體存在的問題歸納如下：

1.1 實踐課程缺乏專業的教學團隊

目前，重慶工商大學機械學院雖然對相關專業進行了新培養方案的定制，但是由于實踐課程的特殊性和資源要求高的特性，在實踐課程上只是進行了小范圍的修訂，并無實質性的改革。這樣的修訂無法滿足機械電子類本科畢業生最新的行業需求，也缺乏對于該專業方向的需求深入研究和調研。

1.2 實踐課程的設置具有不合理性

傳統機電類專業培養目標相對比較寬泛和籠統，而其實踐課程知識作為學生對于理論知識的理解的進一步手段，一般只是該課程極小的一部分，具有零散性，無相對系統的規劃和設置。并且不同課程的實踐課程具有一定的重復性，課程之間的關聯設置比較模糊，而學生的學習目的不明確，不能學以致用。并且，一門課程的理論教學與實踐教學之間由于排課等問題時間間距較大，往往學生在后面實踐課程時已經忘記了理論課知識內容，課程效果有限。所以不同具有相關性的專業課程在課程設置上具有不合理性，以及課程時間安排不合理性等嚴重制約了實踐類課程的教學作用。

1.3 實踐課程與實際發展需求之間脫節嚴重

機械電子類專業課程具有非常強的實踐要求，通過實踐可以讓學生進行應用創新、深入理論理解，形成綜合的創新思維能力。但是目前機械電子類理論課程教材老化，教師們沒有對方向前沿進行跟蹤了解，很多教材教案近十年都沒有明顯變化，以至于對應的實踐課程與實際社會發展的需求嚴重脫節，學生在學習過程中無法將所學知識運用于實際的生活或是實際的生產中，導致培養的學生最終無法在畢業后快速地實際工作場景中立足。

1.4 實踐課程題目過于單一與陳舊

課程實踐設計的內容和過程過于簡單與單一，實踐任課老師已經形成思維定式，以至于學生無法在該題目上實現創新性的突破和構思，學生在學習過程中只是依葫蘆畫瓢，缺乏靈活性和動腦鍛煉，以至于學生創新能力的喪失。

2 以學生培養為中心、以工程項目為導向的實踐課程改革

要對實踐課程進行改革，需從頂層出發。目前，實踐課程體系主要分為三個層次：畢業設計、課程設計（機械類、機電類、液壓類以及機電液綜合類）、認識實習（專業導讀、金工實習、生產實習）。實踐課程在總的課程中占學分比重為20%多一點，而為了適應現代生產需求，實踐課程的比重還需要進一步提高，以保證學校和學科的“新工科”建設。

在改革中需要以學生為中心，以學生的學習方式以及學習內容為對象，將學生真正設置為工程教育系列活動主體。在進行學生實踐教學的同時，要充分考慮每個學生的特點、差異，選擇最適合的實踐教學方式，設置最適合的實踐教學內容，最大化地調動學生的動手能力和創新能力，以項目的吸引力為主導，主動吸引學生參與進來，在方式上采取項目形式、團隊協作形式，并以信息化教學手段，讓學生成為工程問題的參與者和解決者。

根據實踐課程的三個體系，由上而下進行設計。首先，以教師的相關工程項目為主體，設置畢業設計題目和研究對象；對畢業設計進行細化，分為三五個次級的設計項目，以團隊為單位設置為學生的課程設計內容；針對次級設計項目，再進行若干細化，以小型知識點為導向設置為認識實習內容。通過三個層次的實踐課程設置與學習，學生能夠循序漸進地對機電類專業知識進行了解和學習，最后進行創新。該金字塔形實踐設計結構能夠為培養應用型人才提供一個切實可用的參考方案。

2.1 建立啟發式實踐教育

啟發式教育為現代教育的主要創新之處，其主要強調以學生的需求和知識水平以及學習規律為前提進行教學活動的開展，以探索和啟發來帶動學生對知識的向往和追求［7］。啟發式教育以學生為主體、教師為主導，主要核心是教師制定的啟發式策略能否極大地調動學生的學習積極性和創造性。因此，在整個教育過程中，教師可以適當提出實際企業存在的一些問題并和學生探討，一方面能夠調動學生的主動探索意識，另一方面也能變向解決企業面臨的實際問題，最終實現教師和企業的雙贏局面［8］。

對于學生來說，啟發式教育能增加學生的主動參與感和自主學習與創新能力，有利于新工科人才的培養。對學生的自主參與和創新能力適當引導，激活學生的創造力，對于培養新時代具有創新性的復合型工科人才尤為關鍵。近年來，手機APP的開發與使用成為一大主流趨勢，高校若能抓住契機開設相應的APP開發課程，以教師對學生進行相應啟發，引導學生對專業相關知識進行運用和創新，解決這類生活中面臨的實際問題，有助于創新出具有實際應用性的成果，該成果不僅可以運用于實踐教學課程之中，還能夠在很大程度上調動學生對于知識學習的積極性和主動性。

2.2 成立以項目為導向的教學團隊

以團隊形式成立實踐教學工作小組，各司其職，對行業中最新的教學教研等動態進行追蹤，不斷進行實踐教學方案改進。以團隊為抓手，在教學方法和模式上進行持續改進，不斷探索［9］。

在教學方法上不斷創新，將“線”形式存在的知識點串聯起來，形成“面”式實踐教學，讓實踐教學跨學院、跨專業、跨學科，形成具有綜合性的實踐與設計課程項目，讓學生在學科交叉中不斷鞏固知識并不斷創新。

教學模式上遵循“校企合作，互惠互利”原則，組織相關教師積極參與專業相關產品的設計與研發。通過定期調研，獲取行業最新的需求，把握目前企業對于行業人才的能力要求。以專業自身優勢為基礎，以辦學特色為依托，準確對本專業方向“知識點——專業方向——人才需求”關系進行把握，及時進行課程體系優化，強化實踐課程。

2.3 以實踐為目標的課程體系優化

以人才培養方案為依據，設計專業基礎課與專業核心課的實踐教學融合作為具體的技能項目，并以項目組形式進行教學和相關考核。以課程對應的指標點來設置課程教學任務，并以具體的項目來對應相應的指標點，設計出具有模塊化、具體項目化和指標點化的課程新體系［10］。

在課程設計、金工實習和認識實習等不同層次的實習課程中，插入相關的創新實驗計劃或者學科競賽計劃，有梯度地實行各個層次不同的實踐教學任務，并在整個階段打造學生的工程實踐觀。基于校企融合的實踐性培養教學，以企業工程項目的完整性和實踐性為基礎，培養學生固定的工程思維模型，將學生培養成為即插即用的工程型人才。

2.4 基于“主動”的畢業設計論文指導優化

積極開展生產實習和畢業設計的融合體系，在生產實習中培養學生自己探索與本專業相關的創新性研究課題的能力，發展學生的主觀能動性和主觀積極性，以實習中發現的問題和需要改進的問題為基礎，進一步展開研究，最終拓展為學生的畢業設計課題。該過程將學生的“被動設計”改變為“主動設計”，大大調動學生在設計實踐中的積極性和創造性，全面提升學生的綜合素養。在畢業設計的指導上可以采用企業導師與學校導師的聯合指導模式，該“雙師型”指導方式能夠極大滿足學生在理論和實際企業中解決問題的需要，并在畢業設計答辯時采取學校—企業共同答辯模式。

2.5 可持續發展的實踐課程資源建設

目前，大多數學生都屬于被動式學習，缺乏主動學習能力。如何將學生從被動學習轉變為主動學習、從單學科學習轉變為多學科交叉融合、從被動接受知識轉變為活學活用且具有創造能力，是目前綜合實踐的關鍵問題。引導學生以項目為導向教學，并建立合適的且可以持續化發展的實踐課程資源勢在必行。

以往的實踐性課程具有重復性高的特性，學生往往會借鑒以往實踐資料加以利用，這在另一個方面扼殺了學生的自主與創新能力。而對實踐進行改革，可以將每年的畢業設計資料作為每年的課程設計素材，老師的各種橫向科研項目與縱向科研項目作為學生的畢業設計或者課程設計選題，并保持三年內課題不重復，避免學生對以往設計的重復。

結語

“中國制造2025”“互聯網+”以及“一帶一路”等國家大型戰略對于我們目前高校教育提出新的需求，傳統工科面臨巨大的新挑戰和新機遇，“新工科”建設成為目前高校理工科教育的當務之急。為了適應“新工科”的需要和發展，培養復合型人才。本文提出成立以項目為導向的實踐教學團隊，并以實踐為目的進行課程體系優化以及“主動”的畢業設計指導方案優化，最后培養可持續發展的實踐課程資源建設。經過以上優化，可以進一步加強學生的工程實踐能力、崗位適應能力以及創新能力，使得培養的人才能夠獲取用人單位的認可。

參考文獻：

［1］關鴻耀，高海濤，郝飛，等.新工科教育背景下的機電專業實踐教學改革與探索［J］.中國現代教育裝備，2020（09）：108-110.

［2］張占東，姚利花.適應新工科建設的機電專業實踐教學改革實踐［J］.大學教育，2020（03）：67-69.

［3］陳紀亭.面向新工科的機電專業實踐教學體系改革研究［J］.農家參謀，2019（01）：155.

［4］吳濤，尤卓煒.適應新工科建設的機電專業實踐教學改革與探索［J］.實驗室研究與探索，2018，37（12）：209-212.

［5］吳軍，張雪松.面向新工科的機電專業實踐教學體系改革研究［J］.山東工業技術，2018（22）：237-245.

［6］盧倩，金鋒，周臨震，等.新工科產教融合背景下智能制造工程專業融合型人才培養探索與實踐［J］.科教文匯，2022（20）：78-82.

［7］王書亭，謝遠龍，尹周平，等.面向新工科的智能制造創新人才培養體系構建與實踐［J］.高等工程教育研究，2022（05）：12-18.

［8］黃天楊，韓衛國，鐘光明，等.基于智能制造裝備設計實踐的工業設計創新人才培養探索［J］.裝備制造技術，2022（08）：192-194.

［9］章松松.智能制造高技能人才培養研究［J］.裝備制造技術，2022（05）：224-227.

［10］董愛梅，趙彥峻，張磊安，等.CDIO和工程教育專業認證背景下機電專業實踐教學模式改革［J］.科技風，2022（08）：96-98.

基金項目：重慶工商大學課程改革建設項目（機電傳動控制950718120）

*通訊作者：馮鑫（1982—?），男，重慶人，工學博士，副教授，碩士生導師，研究方向：機電控制與機電系統仿真。