建设机械工程实验教学示范中心 突出应用型人才工程实践和创新能力培养

黄 民，李启光，孙江宏，郑 军，郝静如

（北京信息科技大学机电工程学院，北京 100192）

北京信息科技大学是由原北京机械工业学院和北京信息工程学院合并组成的北京市属普通高等学校，学校历来十分重视实践教学。机械工程实验教学中心2008年被评为北京市机械工程实验教学示范中心（下称中心）。中心坚持按照学校“全面贯彻科学发展观，坚持育人为本，积极推进素质教育，突出特色，努力培养应用型人才”的办学指导思想，坚持“立足北京，服务首都，面向全国，培养创新能力较强的高素质应用型人才”的人才培养定位，坚持“打好基础，加强能力，拓宽口径，面向生产一线”的办学思路，配合机械类系列课程教学改革与实践，从培养学生创新思维、实践能力、强化工程训练，到提高学生运用现代科学技术方法解决工程实际问题的实践动手能力及创新能力，建设理论教学与实践教学、课内与课外、学习与应用、应用与创新紧密结合的应用型人才培养实践教学新体系，开展了实验教学示范中心的建设与教学改革，显著提升了本校机械工程专业应用型人才培养的实践动手能力、工程应用能力和创新能力，成效显著［1］。

1 确立应用型、创新型人才培养的大工程理念

为了实现新的应用型人才培养目标和模式的转变，中心提出采用大工程理念，即广泛开发和利用校内、社会和企业的各种实践教学资源，构建系统完整的实践教学培养体系，实施多层次、全方位的实践训练，科学延伸实践教学的时间和空间，拓展实践教学的内涵。各种实践教学资源包括校内实习实训基地、专业实验室、学科重点实验室以及校外人才培养基地、科研合作企业等；延伸时空是指开放性实验、第二课堂、创新实践、学科竞赛、科学研究等工程实践环境；拓展内涵是指注重学生创新意识、科学态度和团队精神的培养。

2 构建面向应用型、创新型人才培养的分层次、模块化实验教学体系

基于学校的“培养创新能力较强的高素质应用型人才”的人才培养定位和中心建设的指导思想，本着“以能力培育为重点，以工程技术为主线，突出应用型人才工程实践和创新能力培养”的原则，构建了面向应用型、创新型人才培养的分层次、模块化实验教学体系。

实践教学体系沿着思维的成长轨迹，遵循在理论基础和深入感知上引发闪光点的科学逻辑，形成了层层递进、不断攀升的培养模式，包括：普通劳动实践→工程训练实践→教学实验实践→工业训练实践→研究创新实践5个层次（参见图1），贯穿学生在校4个学年，实施了理论与实践、课内与课外、校内与校外、学习与应用、应用与创新的5个结合［2－3］。

中心由工程实训、机械基础训练、先进技术训练、创新实践训练共4个平台组成（见图2），包括40多个模块，如工程实训平台包括了车、铣、刨、磨、钳、铸、焊等机加工基本技能训练、电工电子技术训练、数控基本技能训练等；创新实践训练平台包括了基础普及型创新训练（机构创新设计、机加工创新设计等）、重点提高型创新训练（结合第二课堂和科研项目的单项创新训练等）以及综合创新实践（机械设计创新大赛、机器人大奖赛等）［4］。

图1 应用型、创新型人才培养体系的5个层次

3 注重实践教学的工程实用性和系统性

（1）重视实践教学内容的工程性、系统性和综合性。强调课程设计等实践性强的环节，以综合性培养方案为核心，实用为目标，在设置实验项目及实践环节的内容和形式时，强调工程与实践导向，追求贴近工程实际的培养环境，培养方法体现实用性和目的性［5－6］。增加实验学时，提高设计性、综合性实验比例，专业课设计性、综合性实验的比例平均达到70%以上；开设开放性实验70 余项，鼓励学生课余时间走进实验室；开设融合多门课程知识和内容的综合性课程设计［7］。

（2）加强校外人才培养基地建设。在不断完善校内教学实验室和实验教学中心建设的同时，高度广开社会和企业资源，积极开展校企合作，加强校外实践、实习基地建设，目前已建成稳定的校外人才培养基地有北京京城机电控股有限公司、第一汽车集团公司、北汽福田、北京广宇大成数控机床有限公司、北京华德液压、北京京仪集团、北京东方振动和噪声技术研究所、北京京航公司等10余个，其中与北京联合大学共建的北京京城机电控股有限责任公司，2012年被评为市级校外人才培养基地。校内外资源共享的应用型、创新型人才培养实践教学新体系不仅能满足教学计划的需要，还给学生创造了发展个性、培养创新能力的课外活动时空。

4 毕业设计改革与创新

毕业设计是学生大学阶段最重要的综合实践环节，目的是让学生综合应用大学所学的专业知识，对现代工程问题进行求解和系统设计，培养和提高其实践动手能力［8－9］。为了使毕业设计切实起到应用的作用，我们不断探索开展毕业设计改革，包括选题与设计内容、组织形式、考核方式及过程管理等几个方面。

图2 机械工程实验教学示范中心结构组成框图

（1）合理选题、注重实效、鼓励开展实物型毕业设计。在毕业设计选题方面，强调选题的实践性和工程性，倡导4个结合：与工程实践相结合、课外科技创新活动相结合、与学科竞赛相结合、与教师的实际科研项目相结合，力争绝大多数选题均来源工程实践。在内容及要求方面，力求内容具体、贴近工程实际，提倡小而精、不追求大而全，鼓励自主设计、大胆创新。近年来90%以上的选题来源于工程实践，自主创新设计成分明显增加。

鼓励实物型毕业设计，每届约有20%的学生在学校专项政策的支持下开展实物型毕业设计，2010 年在全校范围举办了实物型毕业设计作品专题展览，受到广泛关注和好评，其中部分作品获得全国或北京市科技竞赛奖励，参加了北京市大学生科技创新作品展。

（2）革新毕业设计组织形式、培养合作精神和创新意识。在组织形式上，尝试跨专业或跨专业方向小组形式的毕业设计、与学生课外科技创新及活动竞赛相结合形式的毕业设计，为跨专业综合性、小组形式的毕业设计营造更为开放的设计环境和氛围。毕业设计选题时，首先由学院经研讨确定部分综合性毕业设计选题，然后根据题目内容和要求由学院内不同专业或专业方向的学生组成毕业设计小组，如地震救助机器人设计、多足救援机器人设计，均分别由机械设计专业方向和机械电子专业方向的4名学生合作完成。同组学生既有明确分工又需要密切合作，发挥各自专业特长，完成共同的设计目标，小组由相应专业的教师联合指导。这种形式的毕业设计既锻炼了毕业生专业知识的综合运用能力，又有利于拓展学生的视野和专业知识，培养和提升了学生的团队协作精神和组织沟通能力。同时对于促进不同学科专业的交叉与融合、不同专业师生的交流合作亦具有重要的实际意义。

（3）毕业设计与学生课外科技创新及科技竞赛相结合。与学生课外科技创新及活动竞赛相结合形式的毕业设计，形成了设计过程的长效性，同时具有激励作用。比如学校常设的机械创新设计大赛、机器人应用技术创新设计大赛，每年都有部分的毕业设计选题来自于这两个大赛。这些毕业设计实际是提前到大三或大二就开始启动，学生自愿报名组队，分工协作，在专业教师的指导下进行较长时间的系统设计及实物制作，参加学校、北京市、全国乃至国际的创新大赛。参赛毕业生完成的相关设计内容，在毕业设计指导教师的指导下，按照毕业设计的标准、要求和形式来完成。

5 积极引导并大力开展学生课外创新活动

应用与创新能力蕴含于人的自觉意识和属性，是经过长期培养、体验、积累而形成的，固化于个体的潜质，可使人们的思维和行动进入融会贯通、创造性发挥的自由王国。要使学生真正具备该属性和素质，就需拓展对学生进行培养、熏陶、养成的时间与空间，从课内到课外、从校内到校外，形成全方位的育人环境。

（1）通过制度化营造鼓励学生创新的氛围，使创新活动成为学生的日常理念和思维习惯。设立校内科技创新计划及学科竞赛专项经费；制定学生科技创新的奖励学分政策；定期组织科技竞赛；鼓励教师的科研课题吸纳本科生参加；鼓励学生自发命题邀请教师指导。定期组织校内科技竞赛活动，学院设有机械创新设计大赛、机器人应用技术创新设计大赛、汽车应用技术创新设计大赛、制图技术大赛等科技竞赛，本专业60%以上的学生参与，有力地营造了科技创新氛围。

（2）成立科技创新活动小组、扩大创新活动的专业交叉和受众范围，将科技创新活动作为提高人才质量的重要手段。组织跨年级、跨专业、跨学院的专题小组，使更多的学生有机会参与创新活动，如：机器人研发团队是机械设计、机械电子、机械制造、计算机与信息技术不同专业方向的学生组合而成；卡丁车组成员有机械设计制造、车辆工程、工业设计专业的学生。科技创新活动小组增进了各专业师生之间的交流合作，扩大了学生的知识面，培养了学生的团队协作精神和组织沟通能力。

（3）积极组织学生参加校外创新竞赛活动，以及鼓励学生参加各类科技创新竞赛活动，进一步激发其学习积极性。近些年中心组织成立课外科技创新团队20多个，学院约30%的学生参加过北京市、全国及世界各类科技竞赛活动，获市级以上奖励百余项，包括2010、2011年蝉联RoboCup 机器人世界杯中型组足球机器人比赛世界冠军，以及捷能车队连续4年以优异的成绩蝉联全国Honda节能竞技大赛唯一最佳技术奖，2012年还首获大赛最佳设计奖及铸梦车队在中国大学生方程式汽车大赛中获得年度综合奖和2项单项比赛亚军。此外还获得世界季军2项、国家级奖励20余项、北京市级奖励80余项。突出的竞赛成果引起了同行和社会的广泛关注，中央电视台、光明日报、北京晚报、北京晨报、手机报等多家媒体对此进行了直播、采访和深度报道。

6 构建在学科建设、产学研结合和国际交流基础上的应用型人才培养平台

把中心建设与学科建设、科学研究和国际交流有机结合起来，丰富中心的实践教学资源，提高人才培养质量。

（1）中心建设与学科建设的有机融合。依托我校机械工程北京市重点建设学科、机械电子工程北京市重点学科、机械工程领域工程硕士点、教育部重点实验室、机电系统测控北京市重点实验室、中国机械工业重点实验室等学科及学科建设基地，将学科基地建设与机械工程实验教学示范中心的建设紧密结合，为本科生的课程实验、课程设计、毕业设计、课外科技活动及竞赛提供更为丰富的优良实验条件和设备资源。

（2）走产学研结合之路，丰富培养模式和资源。同科研合作企业建立了稳定的合作关系，开展实践教学、科研协作，部分学生直接参与了企业产品的技术改造、升级、新品研制等实际工作。大部分本科毕业设计的选题结合工程实践、科研课题或源于与企业合作研发项目，真实的工程与科研锻炼，不仅提高了学生的工程应用能力和实践动手能力，而且有效地缩短了就业适应期，提升了就业竞争力。

（3）加强国际交流及合作办学。注重学习国外高校工程技术人才培养的经验，多年坚持与日本福井大学、德国耶拿应用科技大学、英国桑德兰大学的校际交流，实行双方互认学分制。交流工作对促进中心学习国外高等工程教育先进经验、与时俱进、博采众长，起到了积极的作用。

7 结束语

综上所述，我校机械工程实验教学示范中心在机械类专业应用型、创新型人才工程实践能力、创新能力培养方面取得了一些成果和经验，可归结为：实施大工程理念，构建多层次、全方位应用型、创新型人才培养实践教学新体系，注重理论教学与实践教学的有机融合，强化实践教学内容的工程性、实用性和综合性，积极引导并大力开展学生课外科技创新活动，科学延伸实践创新教育的时间和空间，使应用型、创新型人才培养在实践教学示范中心的外延和内涵建设中得到全面落实并取得实效。

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［1］郝静如.找准学校定位，培养高素质的应用型人才［C］／／机械设计教学研究.北京：机械工业出版社，2008：7－9.

［2］米洁，高宏.递进式实践教学模式的探索与实践［J］.实验技术与管理，2012，29（2）：138－140.

［3］米洁.机械类专业实践教学体系改革与实践创新能力培养研究［J］.中国电力教育，2011（25）：148－149.

［4］王科社，王雪雁，韩凤莲，等.机械设计创新实践实验室建设［C］／／机械设计教学研究，北京：机械工业出版社，2007：25－27.

［5］黄小龙，刘相权，郝静如，等.基于CDIO 工程教育理念的“机械原理课程设计”教学研究与探讨［J］.哈尔滨工业大学学报：社会科学版，2011，13（增1）：131－133.

［6］钟建林，王红军，刘忠和.机械设计制造及其自动化专业课程设计的改革与实践［J］.中国电力教育，2009（1）：146－147.

［7］刘国庆，杨庆东.制造技术课程体系集成实验系统研究与应用［J］.中国电力教育，2009（5）：132－133.

［8］王红军.以培养学生创新能力为导向的毕业设计教学改革探索［J］.中国电力教育，2008（12）：139－140.

［9］黄小龙，王红军，刘忠和.大学生机械创新设计能力培养的探索［J］.中国电力教育，2010（18）：18－19.