一流專業(yè)背景下機械類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系研究

王瑋，王肖燁，高紅衛(wèi)

（寶雞文理學(xué)院 機械工程學(xué)院，陜西寶雞 721016）

1 研究背景

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展及區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級，社會對創(chuàng)新型人才的需求不斷增加。一流本科專業(yè)建設(shè)也對高校全面提高人才培養(yǎng)能力、強化專業(yè)特色、提升創(chuàng)新能力等方面提出了更高的要求，以適應(yīng)新時代對人才的多樣化需求。在各類創(chuàng)新體系中，高等教育是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)[1-3]。因此，地方高校通過創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式及體系建設(shè)，突出創(chuàng)新在人才培養(yǎng)過程中的中心地位，彰顯地方教育特色，為國家和社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供有力支持。

機械類專業(yè)是傳統(tǒng)工科類專業(yè)的代表，現(xiàn)已包含了智能制造、人工智能、機器人等新興的專業(yè)，具有實踐性強、知識更新快、應(yīng)用范圍廣等特點。在學(xué)院建設(shè)一流專業(yè)的背景下，本文以機械類專業(yè)為例，以創(chuàng)新為引領(lǐng)，以專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，分別從實踐課程體系建設(shè)、創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動開展等方面探索機械類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)改革。

2 一流專業(yè)背景下機械類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系現(xiàn)狀

2.1 實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，創(chuàng)新思維發(fā)展受限

當(dāng)今社會，科技創(chuàng)新日新月異，智能制造、大數(shù)據(jù)、元宇宙、數(shù)字孿生等新技術(shù)不斷出現(xiàn)，由于地方高校受限于經(jīng)費及傳統(tǒng)學(xué)科育人導(dǎo)向的影響，鮮有精力對實際生產(chǎn)中的新技術(shù)、新工藝充分調(diào)研，也缺乏對新領(lǐng)域的全面認(rèn)識及實踐，導(dǎo)致專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，與行業(yè)發(fā)展之間的差距逐步擴大，學(xué)生在面對復(fù)雜工程問題時很難根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識去突破與創(chuàng)新。長此以往，高校培養(yǎng)的專業(yè)人才逐步偏離工程實踐，學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識無法得到充分訓(xùn)練，也難以滿足現(xiàn)代化企業(yè)對人才創(chuàng)新能力的要求。

2.2 創(chuàng)新理論與實踐結(jié)合不充分，創(chuàng)新訓(xùn)練不足

高校充分認(rèn)識到創(chuàng)新教育在人才培養(yǎng)中的積極作用，均在人才培養(yǎng)方案中設(shè)置了創(chuàng)新及創(chuàng)業(yè)類課程。以機械類專業(yè)為例，除在大一的通識教育課程中設(shè)置創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)課程外，往往還會在高年級設(shè)置機械創(chuàng)新設(shè)計、先進制造技術(shù)等有利于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新思維和了解行業(yè)前沿知識的專業(yè)課程。突出的問題是，地方高校受實踐條件的制約，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)仍以傳統(tǒng)的驗證性實驗為主，創(chuàng)新性、開放性實驗設(shè)置較少，加之高校師資隊伍中從事實踐教學(xué)的教師的數(shù)量和質(zhì)量與新工科人才培養(yǎng)尚有差距，缺少“雙師型”教師，很難對學(xué)生的創(chuàng)新實踐進行廣泛、高質(zhì)量的訓(xùn)練與指導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生與對實際生產(chǎn)中的新技術(shù)、新工藝認(rèn)識有限，也缺乏對新領(lǐng)域的全面認(rèn)識。

2.3 創(chuàng)新實踐與行業(yè)結(jié)合不緊密，協(xié)同育人不深入

在新形勢下，新工科人才培養(yǎng)強調(diào)與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級需要及行業(yè)對人才的需求等主動對接[4]。這就要求高校根據(jù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的定位，做好頂層設(shè)計，通過多方協(xié)同育人實現(xiàn)人才培養(yǎng)。當(dāng)前，機械類專業(yè)校企合作以企業(yè)為學(xué)生提供生產(chǎn)實習(xí)、行業(yè)認(rèn)識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐場所，高校為企業(yè)搭建科研平臺、提供技術(shù)服務(wù)、推薦專業(yè)人才等方式開展合作，企業(yè)真正參與高校人才培養(yǎng)的方式和深度都不夠[5]。由于合作不夠深入，特色不鮮明，學(xué)生對實際生產(chǎn)中的新技術(shù)、新工藝認(rèn)識有限，也缺乏對新領(lǐng)域有全面的認(rèn)識及實踐，所以學(xué)生很難根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識去突破與創(chuàng)新。

3 機械類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系的改革與實踐

3.1 創(chuàng)新實踐課程體系建設(shè)

實踐課程體系建設(shè)是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。本專業(yè)實踐課程體系主要包括校內(nèi)專業(yè)實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)、校外實踐環(huán)節(jié)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動等，各實踐環(huán)節(jié)對應(yīng)不同的訓(xùn)練模塊，如圖1 所示。制定實踐課程體系時在強化專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，充分考慮專業(yè)定位與地區(qū)的工業(yè)特點，加強理論與實踐結(jié)合，設(shè)置綜合實踐能力強的課內(nèi)實驗及綜合性、創(chuàng)新性實驗，以專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、專業(yè)實踐技能培訓(xùn)、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)置專業(yè)實踐課程體系。

圖1 實踐教學(xué)課程體系

寶雞文理學(xué)院機械工程學(xué)院設(shè)有機械設(shè)計制造及自動化、機械電子工程、材料成型與控制、工業(yè)設(shè)計、智能制造工程5 個本科專業(yè)，以機械制造技術(shù)課程為例，目前實驗教學(xué)內(nèi)容以省級虛擬仿真實驗平臺與PLM 數(shù)字化工廠為平臺，已逐步形成工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化建模、結(jié)合工況對模型性能分析、產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計、生成數(shù)控程序、模擬加工過程、模型傳入數(shù)控機床或3D 打印機、產(chǎn)品實物制作等環(huán)節(jié)，模擬企業(yè)生產(chǎn)實際實現(xiàn)全流程實驗。通過此類創(chuàng)新設(shè)計與工程實踐，不但提高了學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣與工程實踐能力，又拉近了校內(nèi)實踐環(huán)節(jié)與企業(yè)實際生產(chǎn)狀況的距離。

3.2 創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)

創(chuàng)新型實踐平臺的建設(shè)及多維實踐活動的開展是提升創(chuàng)新能力的重要途徑[6]。在建設(shè)實踐課程體系的基礎(chǔ)上，校內(nèi)外創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有力補充和重要抓手。一方面，加大校內(nèi)實踐平臺規(guī)劃與建設(shè)，對傳統(tǒng)實驗設(shè)備進行升級，結(jié)合專業(yè)課程情況不同程度地增加開放性、綜合性、創(chuàng)新性強的實驗內(nèi)容；利用AR、VR 等技術(shù)，將機械工程圖學(xué)、機械裝備設(shè)計等實踐內(nèi)容中抽象的幾何圖形和復(fù)雜的機械裝備以虛擬仿真的形式展現(xiàn)給學(xué)生，增強學(xué)生的現(xiàn)實體驗感和場景代入感，進一步拓展實踐教學(xué)的廣度，擴展學(xué)生的知識面，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。另一方面，積極整合校外資源，以校企資源聯(lián)合共享為基礎(chǔ)，通過與企業(yè)聯(lián)合建設(shè)人才培養(yǎng)基地、創(chuàng)新實驗室、產(chǎn)業(yè)研究院等校企協(xié)同育人模式，不但可以有效解決高校“雙師型”人才短缺、學(xué)生實踐場地單一等問題，學(xué)生通過項目開發(fā)、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等方面廣泛了解地方產(chǎn)業(yè)，全面認(rèn)識當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[7-8]。通過此類實踐活動，不僅培養(yǎng)了學(xué)生工程實踐創(chuàng)新思維，增強了學(xué)生解決實際問題的能力，也加強了學(xué)生對專業(yè)的理解和對地方重點企業(yè)的認(rèn)識，從一定程度上也可以為企業(yè)提前儲備人才。

3.3 豐富創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動

內(nèi)容豐富的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動是提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的催化劑[9]。根據(jù)機械類專業(yè)人才培養(yǎng)“強實踐”的要求及該專業(yè)便于開展實踐活動的特點，機械工程學(xué)院成立了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊，為學(xué)生的課外創(chuàng)新實踐提供通用加工設(shè)備、3D 打印設(shè)備、實踐場地、常用工具箱等基本設(shè)施，與學(xué)院實驗教學(xué)中心、眾創(chuàng)空間等平臺共同為學(xué)生的創(chuàng)新實踐提供支持。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、機械類學(xué)科競賽、導(dǎo)師企業(yè)橫向課題等形式開展創(chuàng)新實踐活動，在機械、電子、電氣、計算機等多學(xué)科交叉融合的團隊中進行創(chuàng)新與實踐[10-12]。在此基礎(chǔ)上，學(xué)院會定期邀請知名校友、企業(yè)管理者、企業(yè)技術(shù)骨干、校內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師等為學(xué)生舉辦專題報告或進行輔導(dǎo)，對學(xué)生作品給予建設(shè)性指導(dǎo)，并對優(yōu)秀作品進行孵化，學(xué)生的創(chuàng)新意識得到了充分激發(fā)，實踐能力和創(chuàng)新能力顯著提高。

3.4 更新實踐教育理念與方式

針對地方應(yīng)用型本科的專業(yè)定位，圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)院積極更新實踐教學(xué)理念與方式，從實踐教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進行改革與探索。在實驗教學(xué)內(nèi)容方面，適當(dāng)壓縮驗證性實驗，結(jié)合專業(yè)課程情況，可不同程度地增加開放性、綜合性、創(chuàng)新性強的實驗內(nèi)容[13]。在授課方式上，廣泛采取開放式教學(xué)方式，積極引導(dǎo)學(xué)生探索本行業(yè)新技術(shù)、新工藝、新知識，激發(fā)學(xué)生了解專業(yè)及對行業(yè)發(fā)展的興趣。在教學(xué)模式上，將虛擬仿真技術(shù)與實際實驗場景進行結(jié)合，提高實驗課程的體驗感與教學(xué)效果，并邀請企業(yè)負(fù)責(zé)人、工程師、技能大師等走進課堂，結(jié)合實際情況講授企業(yè)在生產(chǎn)中面對的問題及相應(yīng)的解決辦法，讓學(xué)生在提高專業(yè)學(xué)習(xí)積極性的同時也增強了解決實際問題的能力，最終實現(xiàn)對理論知識的應(yīng)用和創(chuàng)新[14]。在考核方式上，改變傳統(tǒng)課程考核內(nèi)容和方式，注重學(xué)習(xí)過程和綜合能力考查，設(shè)置部分開放式、非唯一標(biāo)準(zhǔn)答案的考試題目，尤其是開放性、創(chuàng)新性實驗，注重對作品的創(chuàng)意性、實物演示效果、現(xiàn)場表達(dá)能力等方面的考核。

4 創(chuàng)新實踐成效

近年來，機械工程學(xué)院把大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為一項長期工程，通過對學(xué)生創(chuàng)新能力的持續(xù)培養(yǎng)，在實踐教學(xué)方面取得了一定的成效。目前，學(xué)院創(chuàng)新氛圍濃厚，參與創(chuàng)新項目的學(xué)生人數(shù)逐年增加，學(xué)生自發(fā)成立了三維創(chuàng)新設(shè)計協(xié)會、大學(xué)生機器人協(xié)會、機械創(chuàng)新設(shè)計協(xié)會等，且規(guī)模與影響力顯著提升，三維創(chuàng)新設(shè)計協(xié)會被評為2021 年校級十佳協(xié)會稱號。學(xué)院教師獲陜西省高等教育教學(xué)成果一等獎1 項，校級教學(xué)成果獎5 項；獲批省級教改項目3 項，省級重點教改項目1 項；獲批教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人項目20 余項。近3年，學(xué)生主持大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目30 余項，其中國家級項目11 項；學(xué)生參加學(xué)科競賽獲得省級及以上獎項200 余項，其中在全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、大學(xué)生工程能力訓(xùn)練大賽、大學(xué)生先進成圖技術(shù)與建模大賽等機械類重點賽事中成績持續(xù)。

5 結(jié)語

在推進一流專業(yè)建設(shè)的背景下，全面落實人才培養(yǎng)的中心地位，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型專業(yè)人才是地方高校的重要使命。這就要求地方高校機械類專業(yè)重構(gòu)現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式，積極推動實踐教學(xué)模式改革，優(yōu)化實踐課程體系建設(shè)，豐富創(chuàng)新實踐內(nèi)容，注重創(chuàng)新實踐成效，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識、擁有創(chuàng)新實踐能力、全方位參與國家創(chuàng)新體系的機械類創(chuàng)新人才提供有力的支持。