新工科視域下機械專業教育教學芻議

李建沛，李澤，張 騫，牛國曉，吉 祥

(1.山東工程職業技術大學國防教育學院，濟南 250200；2.山東伯仲真空科技股份有限公司，山東 淄博255090；3.洛陽師范學院數學科學學院，河南 洛陽471934)

教育興，則科技興；科技興，則國家興。當前，世界正處在新一輪科技產業革命浪潮中，各國綜合國力競爭也愈發激烈。為進一步提升國家發展質量，我國先后提出了“互聯網+”“中國制造2025”“一帶一路”等重大發展戰略。在此背景下，我國對高素質、高技能的工科專業人才需求更加強烈。所以高校要積極主動地優化專業學科建設，探索新工科視域下的人才培養制度，完善并創新實踐教學模式，這既是應有之舉，也是當務之急[1]。

機械專業是我國最早設立的工科專業之一，為國家建設提供了大量高技能人才。隨著科技不斷發展，機械專業已從單一學科逐漸走向多學科交融發展，培養的是既熟練掌握專業知識又擁有工程管理才能的復合型人才，但也存在一些問題。因此，本研究從新工科背景下機械專業建設現狀出發，針對專業發展困境，在教學理念、實踐教學、校企合作、師資建設等方面提出改革建議。

1 機械專業建設現狀

改革開放以來，我國經濟發展進入快車道，各行各業都展現出蓬勃的生命力。2013 年習近平總書記在中央經濟工作會議上首次提出“經濟新常態”，我國經濟經過幾十年發展已邁入世界前列，特別是近年來繼續深化第二產業改革成效尤為突出。以制造業為代表的第二產業正朝著綠色、清潔、高效的方向發展，新型制造業以及綠色企業的出現對傳統制造業產生了顛覆性影響，傳統的應用型工科人才培養模式已不再適應新興產業需求。

為滿足社會對人才需求的轉變，我國自2015年對高等工程教育開展全面革新；2016 年正式加入《華盛頓協議》成為會員國，既積極吸取國外先進工程教育理念，又結合國內發展特色形成體現中國社會需求的人才培養體系；2017 年由教育部牽頭先后形成了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”三大會議精神，自此以服務國家重大發展戰略，滿足新興產業需求的教育改革“新工科”建設正式拉開帷幕[2]。新工科建設是國家立足當前經濟社會發展現狀提出的一種工程教育新模式，它的“新”除了增設新興專業外，更重要的是對傳統工科專業進行教學理論和實踐改革的優化。機械專業是傳統工科的代表，其教育的發展在一定程度上代表了國家工業水平的高低。但受多方因素影響，我國機械專業教育的發展在世界上處于中等水平，與西歐等發達國家還存在較大差距。這些差距集中體現在專業知識陳舊、實踐教育欠缺、創新教育不夠深入等方面。以實踐教學為例，大部分高校還集中在傳統制造技能培訓上，如車、銑、铇、磨、鉆等基本技能操作。然而，現代企業已很少單純使用這些機器。特別是隨著集成化以及互聯網技術的加入，智能工廠建設突飛猛進，導致人才培養與產業發展出現脫節現象。學生所學知識過于落后單薄，進入企業后還需學習現有生產技術，以致工作適應性差、企業滿意度較低。這也在一定程度上反映了高校教育模式轉化效率較低，教育資源使用不夠合理。當前機械專業應用人才培養的最大問題就是“應用變無用”。因此，在時代發展的大背景下，人才培養不能再走老路子，要在新工科視域下探索機械專業人才培養新模式，這對改變我國應用型人才面臨的現實問題以及破解人才培養與產業發展“兩張皮”難題具有十分重要的現實意義。

2 機械專業發展問題分析

2.1 教學理念落后，實踐教學體系不完善

地方院校在我國高校中占據80%左右，它們大部分都選擇轉型為綜合性大學，學科門類齊全、專業種類較多，這就不可避免地造成“大而不強”的育人現象[3]。對機械專業來說，很多高校注重理論教學，實踐課占比很少甚至沒有。即使開設如數控加工、金工實訓等實踐課程，其教學還是以教師講授和演示為主，“以學生為中心”的教學理念未真正落實。同時，實踐課程設置不合理，忽略過程而以總結性考核為主，學生很難在短時間內掌握專業操作知識。地方院校特色在“地方”，各校擁有的資源、學生、師資都不盡相同，所以實踐教學體系也應最大程度地體現各校特色。但實際教學中，大部分高校的實踐教學體系千篇一律，仍將研究型人才作為培養目標。這既未充分認識各校不同的需求和特征，也沒有重點突出地方本科院校培養應用型、實用型人才為主的教學理念，從而導致學生理論知識理解不深入且實踐能力也不強。另外，實踐監督機制不完善，導致考核和評價工作未落實到位，既影響教學質量，也不利于學生實踐能力的提高。

2.2 創新能力弱化，專業課程知識過于陳舊

新工科建設關鍵在“新”，而傳統機械專業教學以現有技術為基礎，內容大部分都是冷加工、熱加工及現代加工技術的教學與培訓，這顯然與復合型工科人才需求脫節。同時教學實驗項目注重獨立性，但其涉及的知識點單一淺薄、關聯性較低，學生綜合應用能力明顯不足。尤其是校園實踐實訓和畢業實習沒有明確區分，學生也沒有能力承擔創新性實驗項目。其次，學校設置的驗證性實驗內容過多，且大部分都是驗證理論知識和教學內容，未注重培養學生解決高難度工程問題的能力，導致實踐教學內容缺乏創新性和綜合性，無法激發學習的主觀能動性。以畢業設計與課程設計為例，大部分高校形式化嚴重，要求排版突出整齊特征，導致學生的設計作品出現套模板現象，不僅未融入自己的想法，還毫無新意[4]。雖然表面上整齊劃一，但對學生自主學習意識和創新思維能力的發展沒有任何益處。同時，過于注重設計格式而忽視結果的合理性，導致學生對設計內涵形成錯誤認知，也未深入理解設計意義。

2.3 實踐師資不足，教師實踐水平有待提升

機械專業發展在新工科背景下呈弱化趨勢，其原因之一是實踐教學師資力量不足?，F有教師雖然專業知識豐厚，但對市場需求和形勢了解不夠，既具備一定工程背景又擁有高超學術水平的“雙師型”教師更是少之又少，這直接影響了實踐教學的水平和質量，也對學生實踐和創新能力的發展形成制約。其次，機械專業教育工作具有繁瑣性和復雜性的特征，且涉及領域十分廣泛，所以師資力量的建設效果對學生綜合能力的發展也有一定影響。因此，高校不僅要完善教師能力考核機制，更重要的是對教師能力進行整體評價，對實踐考核結果引起高度關注[5]。然而，某些高校忽視教師實踐能力培養，教師仍沿用傳統教學模式，相對實踐要求較高的機械專業，教師短板的代際傳播將直接影響學生學習質量。另外，現代工業使用的機械技術更新迭代速度十分驚人，教師如果不注重自我提升，那今后的人才培養也會進入單一同質的惡性循環之中。

2.4 實踐平臺欠缺，開放性教學有待深化

機械專業人才培養應以強化基礎專業知識，提升綜合素質，培養創新開放思維為目標。因此，實踐平臺建設對學生來說至關重要，第一課堂與第二課堂的良性互動也離不開實驗室這一中介。高校機械專業都配套建設有較齊全的實驗室，除滿足日常實驗教學外還能支持師生進行科研。然而，有些學校實驗室的配套水平很高但開發率卻十分低，僅限于教學使用，實驗室開放制度欠缺[6]。這會抑制學生自主探索、創新能力的發展，導致學生固化專業知識、缺少感性認知；同時教師也很難在教學中將先進的學科知識、研究成果等與教學環節有機結合。

3 新工科視域下機械專業發展建議

3.1 提升實踐教學比重，優化實踐教學體系

要想達到實踐教學創新發展目標，應先從市場就業需求入手，提升實踐教學環節在整體教學中的比重。除要求學生掌握機械專業理論知識，還要將培養實操能力和創新能力放在重要位置，并形成以綜合實踐能力與科技創新能力相融的多方位、開放式實踐教學體系。其次，實習教育模式的完善與創新也十分重要，加強學生實習全過程的管理和監督，可對學生就業、實踐能力提升起到關鍵作用。再次，當代大學生基本都從基礎教育進入大學校園，實踐機會和經驗極度缺乏，所以高校應提供更多的實踐和實習平臺，讓學生單獨或與同學合作完成設計與制作。同時，機械裝置的設計與制作不要過于重視結果，要注重對創新設計過程進行整體評價。平時還可開展機械類創新制作大賽，不僅能提升更多學生對專業的探究欲望，還能提高他們的動手和思維創新能力。如在機器或零部件拆裝和測繪實訓中，要摒棄傳統教學法（讓學生機械式重復測量），針對此時大部分學生已修完專業基礎課和部分專業課，但對理論知識內涵理解不透徹且難以和實物對上的情況，教師要著重講解機器工作原理、細化機械部件，這樣加深學生認知，對掌握機械專業知識和技能大有裨益。

3.2 加強內涵建設，革新實踐考核評價體系

為進一步提升學生的實踐和創新能力，應革新教學方法、觀念和內容，加強實踐教學和實際生產的有效銜接。關于實踐教學內容，應降低演示性、驗證性實驗比例，提升設計性和創新性實驗比例，注重激發與培養學生興趣。從項目任務入手，進一步提升學生參與實踐活動的探究欲、主動性。通過強化綜合課程設計的工程應用背景，嚴格按照國家虛擬仿真實驗室教學項目建設要求對其進行完善與優化，讓每個學生都有機會參與實驗室創新實踐活動。其次，要將工程實踐和創新能力融入人才培養全過程，向低年級逐步、持續延伸專業教育和工程實踐，并在課程考核中實行項目化和模塊化實踐教學考核機制，為實踐教學的順利開展提供保障。要促使學生從被動轉為主動學習，并在實踐課程課堂教學中凸顯其主體位置，在小組合作中形成競爭及協作共贏關系，從而培養學生的團結合作精神、工匠精神及競爭意識。另外，為了完成實訓活動目標，在線上教學時教師要提前告知學生知識鏈接，及時發布實訓任務和要求，尤其是虛擬仿真視頻。線上學習能讓學生突破時空反復觀看學習，幫助學生加深理解，提升學習效果。

3.3 發揮校企合作優勢，構建實踐育人平臺

學生實踐教學工作的順利開展離不開校企資源的整合。校企應充分發揮協調育人優勢，整合校內外資源，共同加強實踐教學基地建設，從而為學生打造出實踐、實習、實訓的良好環境和平臺。社會經濟的高速發展，使機械專業和其他相關專業交融發展，增進了相互的滲透程度。為實現學生更好的發展，高校應針對學生實驗、實訓和實習需求，優化實踐教學平臺，建設出符合學校發展要求的實踐教學環境，優化實踐教學課程，全面整合各專業教育教學資源優勢，以達到人才培養目標。如今，機械專業十分重視學生實踐能力的培養，所以實驗室建設應突出開放式特征，多提供實驗機會。只有親身實踐，學生才能發現自身不足并不斷完善。由此可見，高校實踐教學平臺的建立和完善，不僅是為了滿足新工科發展和建設理念的需求，更重要的是達到順應社會經濟發展要求。

3.4 提升實踐教學能力，打造優質師資團隊

教師是學生成長和發展道路上不可或缺的重要引領人，是實踐教學中的指導者和糾正者。因此，教師要主動提升自身專業知識和實踐能力，只有打造出高水平教師團隊，才能有效提升教學質量和效果，達到實踐教學要求，并在新工科建設環境下為高等教育的可持續性發展提供有力保障。一方面，高校應加強教師教學能力培訓，在校企合作基礎上邀請企業專家開展實踐能力培訓；另一方面，教師在深入企業陪同學生實習時，要虛心向企業人員請教問題，牢固掌握專業知識和實踐技能，豐富教學經驗。這樣教師才能更好地開展教育實踐活動，并在提高學生創新思維和解決問題能力的基礎上，幫助他們在未來崗位中提升社會競爭力。

3.5 加強基礎建設，實施OBE 理念教學

OBE 理念主要是指從成果入手導向教育，將學生放在實踐教學主體位置，以保證學生在學習中積累更多能對未來工作有用的實踐經驗。因此，高校要進一步探索以學生為主體以及以學生能力培養為導向的實踐教學理念、方法和手段。通過促進工程教育和產業互融發展，使本科教育質量顯著提升。同時在工程生產實踐中滲透機械專業知識，在課堂教學中融入工程實際生產內容，發揮典型工程案例作用，為學生深入講解理論知識和工程管理方案，確保學生將掌握的專業知識和技能融入工程實物產品及工程模型。另外，根據實踐教學需求，建立全方位、多角度的評價方法。高校應建立社會實踐創新學分體制機制，鼓勵師生參與項目研究，為學生論文發表、專利申請、參與省級以上學科競賽等提供支持。在實驗課成績方面，不僅要注重結果更要關注學生實驗過程。實驗課成績需由實驗預習、實驗過程及實驗報告、反思總結等整體評價組成。在畢業論文及課程設計方面，要實行多樣化改革， 鼓勵學生參與雙創項目、科技創新等各種實踐活動，為課程設計與畢業論文內容的深化奠定基礎保障。

4 結語

百年大計，教育為本。我國經濟社會的可持續發展離不開人才的支撐，國家工業水平和綜合國力的提升更離不開機械專業人才的支持。本研究對新工科視域下機械專業教育教學進行了深入剖析。今后，教學工作要繼續深化體制改革，完善協同育人體制機制，建立以學校為主體的多方位師資立方體，形成可復制可推廣的機械專業育人模式，為國家高技能人才隊伍建設打下堅實基礎。