创新创业环境下面向卓越工程师的装备设计类专业课程教学改革研究

李浩　文笑雨　王良文

摘要：在当前“大众创业、万众创新”的热潮下，培养大学生的创新创业能力成为高等教育的一个重要目标。装备设计类专业课程是支持实现创新创业型卓越工程师的重要基础，如何改革传统教学方式成为当下的热点和难点。从装备设计类课程当前存在的问题出发，研究建立装备设计类卓越工程师人才的新体系与机制，从建立面向卓越工程师的装备设计类专业课程体系、完善并加强教学与创新创业资源体系、加快面向卓越工程师培养的教学方法改革等方面提出具体的机制实现方法，以期对实现新形势下培养创新创业型卓越工程师的教学机制和方法的变革起到促进作用。

关键词：创新创业；卓越工程师；装备设计；教学改革

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基，没有强大的制造业，就没有国家和民族的兴旺强盛。而制造业生产能力主要取决于制造设备的先进水平，机械制造装备设计、工业机器人技术与应用、机械设计方法学、自动机械设计、机械优化设计等是机械设计制造及自动化专业的主要装备设计类课程。通过该课程体系的学习，要求该专业学生要对机械制造装备的构成和应满足的专业能力要求有一个较全面的认识，掌握主要机械制造装备的现代设计原理和方法，并具备一定的现代制造机械装备总体设计和结构设计的能力。

深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要，也是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创新创业就业的重要举措。装备创新设计能力的培养是实施《中国制造2025》和“高等学校创新创业教育改革”的基础与核心能力。装备设计类专业课一般开设于大学三、四年级，虽然装备设计类课程经过了多年教学改革，形成了完备的体系和基础，但是还存在以下问题：第一，主讲教师本身的工程设计与生产实践能力薄弱，教学方式方法单一，针对性、实效性不强；第二，装备设计类课程体系设置特色不明显，实践环节不够，实验缺乏特色，偏向于理论教学；第三，创新创业教育理念滞后，与专业教育结合不紧，与实践脱节；第四，实践平台短缺，指导帮扶不到位，创新创业教育体系亟待健全。

教育部在《关于实施“卓越工程师教育培养计划”的若干意见》中提出，要“遵循工程的集成与创新特征，以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系和教学内容”。为了进一步提高高校机械设计类毕业生的创新能力，推动大众创业、万众创新，笔者提出了开展创新创业环境下，面向卓越工程师的装备设计类专业课程教学体系的研究与实践。笔者将从建设装备设计类卓越工程师人才培养的新体系与机制、建立面向卓越工程师的装备设计类专业课程体系、完善教学资源建设、加快教学方式方法改革、强化实践教学环节、改进传统的课程考核方法和强化青年教师的国际视野与工程素养等方面进行研究与改革，以实现新形势和新情况下具备装备设计能力的卓越工程师培养教学机制和方式的变革。

一、研究建立校企联合培养装备设计类卓越工程师人才的新体系与机制

（一）建立面向创新创业的卓越工程师课程内容体系与原则

传统的机械专业的学生培养目标为复合型通识人才。然而，面向创新创业的卓越工程师人才培养，不仅要求毕业生具备较强的工程素养，还要具备较强的创新创业意识。因此，传统的课程体系必须重新规划配置，以适应新形势下的人才培养要求。装备设计类专业课程较多，不可能全部让学生必修或者选修，这些课程的操作需要优化布局。因此，课程体系建设要注重将课程理论与实际操作相结合、注重学科专业的交叉性和综合性、注重课程知识与现实社会的紧密联系。课程内容要更加强调创新设计方法的重要性，要以探究性实验为重点并逐步增加其重要性，逐步减少验证性实验，从而培养学生的探究能力；同时，要结合工程实际案例，逐步增加对工程师基本素养的培育方面的内容。

（二）形成以高校为主、行业企业为重要补充的师资培养体系

机械装备设计是一门实践性较强的学科，注重从国内大型机械企业聘请高级工程师或技术专家作为学科兼职教师，在培养过程中结合工程实践进行工程实训或辅助教学。在生产实习、课程设计、毕业设计、大学生创新项目、科研项目等方面，加大企业高级工程师作为兼职导师的比重。高校教师应更多地从基础设计理论、創新设计方法和过程培养方面对学生给予指导，企业指导教师则应该在技术实现与产业化方面给予学生更多有价值的指导。

（三）建立健全装备设计类专业课程教学过程质量监控机制

创新卓越工程师质量监控管理组织，高校卓越工程师培养质量保障的组织结构应该包括学校相关职能部门、学校教学督导组、学院、“卓越计划”合作企业和学院教学督导组等。在完善质量监控组织体系的基础上，研究建立机械装备类卓越工程师培养过程监控机制，建立理论与实践相结合的教师教育效果和学生学习效果的评价方法，质量考核的核心在于能否最大限度地激发学生的工程实践热情和创新创业热情，推广到装备设计专业应用型人才的培养方面，则是确保学生的工程实践和创新创业的有效性。

（四）构建学生创新创业的激励机制

学校设立专项资金，大力支持学生参与国家、省、市和学校等举办的各级各类的大学生创新创业竞赛，对于获得突出成绩的学生给予抵消学分和发放资金的奖励；同时，设立专项资金来帮助学生及时申报创新设计专利、软件著作权等，保护创新创业成果。在课程设置上可设立“创业学分”，通过对创业规模和效果的评价，可抵消部分学生毕业答辩的硬性指标等。加大对发表高水平论文和专利、开发软件系统的学生资金奖励力度，在学校网站上设立创新成果示范区进行积极宣传，选派优秀创新人才出国交流等众多激励措施，激发学生创新创业的热情和积极性。

（五）构建创新教育的良性互动与传承机制

首先，建立教育教学经验的互动与传承机制，充分发挥“传帮带”的作用，由经验丰富的老教师带领年轻教师从事机械设计基础理论与实践的课程活动。其次，加强创新创业学风的传承机制的建设，在校园内营造大众创业、万众创新的氛围。通过多媒体展示具体创新实践案例、定期展示创新创业成果、组织各种类型的创新创业竞赛等方式宣传有效创新创业事迹。再次，实现教育资源的协同。搭建有效的创新创业资源平台，整合现有的仪器设备资源，如数字化协同设计平台、物联网平台、创新设计实践平台和企业实践平台等，为人才培养奠定良好的基础。

二、面向卓越工程师的装备设计类专业课程教学改革实现方法

（一）建立面向卓越工程师的装备设计类专业课程体系

依据“卓越工程师教育培养计划”的要求，对设计类课程体系进行整合与重建，建设专业特色鲜明的应用型人才培养核心课程体系。在创新创业环境下，在建立面向卓越工程师的装备设计类专业课程体系上，统筹规划，建立全面有效的课程体系，从课堂教学体系、设计实训环节、创新实践环节三个方面进行科学规划。课堂教学体系：主要传授学生基本装备设计方法和创新方法，如机械制造装备设计、机械优化设计等；创新设计方法类课程，如机械创新设计方法学等；针对学校传统特色的设计选修类课程，如工业机器人技术与应用、自动机械设计、CAD/CAM技术等。在设计训练环节，主要规划课程设计、毕业设计、生产实习等，训练主题以装备设计为主，主要训练学生的基础设计能力，提高其工程素养：创新实践环节则主要包括课程作业创新设计，大学生创新类竞赛等。

（二）完善教学与创新创业资源体系

首先，以计算机网络为平台，配合主干课程的建设，进行教学信息网络化建设。加快信息化建设，推出一批面向创新设计的资源共享的微课程、视频公开课等在线开放课程。采用论坛、教学园地、教学经验交流等形式开展网络教学，形成专业化、网络化的辅助教学系统。其次，利用现有的设计类专业研究室，如创新设计平台、虚拟仿真实验室、制造物联实验平台、柔性制造装备试验平台等，加强学生对机械装备结构原理资源和技术的认识。再次，积极吸引社会资源和国外优质教育资源投入创新创业人才培养，充分利用与企业合作的生产实习基地、协同创新中心等资源，加强学生在生产一线的学习实践。最后，优化办学经费支出结构，多渠道统筹安排资金，支持创新创业教育教学，资助学生创新创业项目。

（三）强化面向创新创业的实践教学环节

加强实践教学环节，合理规划基本实验、设计性和综合性实验，通过开放实验室及举办各种创新大赛等途径，加大实践性教学的力度，实现课内课外、校内校外立体式的实践教学体系。在课程设计及毕业设计选题的过程中，加大面向实际工程课题的比重。通过整合校内实验室和实验设备资源，大力推进装备设计类开放性实验室的建设，为课外动手实践提供设备资源和平台资源。通过加强与企业合作，建立协同创新中心、校外工程实践基地，让学生可以在一定时间内参与企业生产。鼓励学生积极参与各种创新大赛并给予他们切实的指导，对有潜力的项目进行重点培育，激发大学生的创新热情和创新潜能。进一步完善本科教学导师制，鼓励学生积极参与教师科研项目，加强与企业合作和教学基地的建设，培养学生的创新意识、创造精神和创业能力。

（四）改进传统的课程考核方法

在装备设计类专业课考核中，改革考试考核内容和方式，弱化闭卷考试，注重考核学生的思维方式、创新灵感和解决实际工程问题的能力。加大学生在课堂上发现问题或解决问题的成绩奖励力度，这样不仅可以激发学生勇于思考和发现问题能力的同时，也可以活跃课堂氛围，降低各种考试带给学生的压力。课程考核注重平时设计内容和作业，考查学生运用知识分析、解决实际问题的能力，探索非标准答案考试，破除“高分低能”的弊病。

（五）强化青年教师的国际视野与工程素养

建立多层次优秀人才队伍，形成“老-中-青”教师合理的层次梯队；同时，大力引进制造企业高级工程师，形成高校与企业同时参与教育教学的“双师型”师资队伍。通过选派教师到企业、研究所进行工程实践，进行产品开发、生产加工实践，强化教师的工程素养。在师资队伍建设中，实行青年教师导师制，专业教师团队形成“传帮带”机制，依靠课题组成员中的高级工程师有在企业工作经历的优势，带动年轻教师，解决青年教师工程师基本素质培养瓶颈问题。选派一批具有发展潜力的青年骨干教师到世界一流大学的工程设计学科进行学习进修，学习世界一流的工程师培养方法，使青年教师具有更广阔的国际视野。

三、创新创业环境下面向卓越工程师的装备设计类教学改革实践

郑州轻工业学院轻工机械设计专业方向，以机构创新设计能力为培养目标。以（包装机械）设计技能与现代设计方法、机器人技术的应用、机械创新设计方法等课程为主线进行课程设置。在新的教学体系与教学计划构建中，增加有特色的专业选修课程，如机械制造装备设计、工业机器人技术与应用。前者使学生了解现代工业的典型机械装备一通用机床的设计原理与技术基础，并以此为基础使学生初步具备理解复杂机械装备的创新设计方法的能力；后者使学生了解现代工业的典型自动化装备一工业机器人的应用技术与设计基础。

课堂教学内容及教学方式方面。改进教学内容，增加课堂实践环节，将更多课堂教学转移到现代设计方法实验室、工业机器人实验室、制造物联实验室、机械装备仿真平台、3D打印平臺等实验室来完成。采用多媒体、动画仿真等手段，使得装备设计类的课程如机械制造装备设计更加生动有趣，从而使学生更加喜欢该类课程改进考核方式，如机械创新设计方法学课程，经过改革成绩评价方式，目前，已有4位学生把课堂上创新设计的作品申请国家发明专利，且已得到公示，这些学生的课程成绩评定为“优秀”。同时，在师资队伍建设方面，青年教师在上岗之前必须跟着经验丰富的老教师学习并充当助教的角色，参与课堂部分教学和实践环节，真正实现“传帮带”的运行机制。学校制定了《郑州轻工业学院关于教师进企业从事工程实践的暂行规定》，加快推进青年教师进企业从事工程实践活动的步伐，加强青年教师理论知识与工程实践的结合。同时，选派装备设计类优秀青年骨干教师去英国剑桥大学、美国加州大学河滨分校等名校进修，建立与世界一流大学的学术联系，开阔青年教师的国际视野。

资源平台建设方面。在学校层面，依托创新创业制度平台、教育平台、实践平台和孵化平台，郑州轻工业学院出台了《关于进一步鼓励和支持大学生自主创业的实施意见》等一系列文件制度，设立“三个一百万”专项经费，建立大学生创业中心等，强力助推大学生创新创业，实现创业带动就业。在机电学院层面，进一步整合校内实验室和实验设备资源，完善物料分检与包装实验室，并投入600多万元新建了现代设计方法实验室、工业机器人实验室、制造物联实验室、机械装备仿真平台、3D打印平台等实验室和实验设备：在校外资源平台建设方面，通过加强与企业合作，建立新飞电器、郑州宇通重工、中国一拖、许昌烟机、黄河旋风、中信重工等校外工程实践基地，让学生可以直接参与企业生产，并参与部分产学研合作项目，增加实战经验。

由于郑州轻工业学院在教育教学改革和人才培养模式创新方面取得了一系列成绩，2015年7月，在教育部“全国毕业生就业典型经验高校”评选工作中，郑州轻工业学院被评为50所“全国毕业生就业典型经验高校”之一。

四、结语

装备设计类专业课程教学改革，能够提高学生的学习积极性，培养学生的创新思维能力和工程实践动手能力，是创新创业环境下培养卓越工程师的目标。根据多年的教学实践经验，本文从研究高校与行业、企业联合培养装备设计类卓越工程师人才培养的新体系与机制出发，尝试一系列面向卓越工程师的装备设计类专业课程教学改革实践方法，力图实现创新型卓越人才的培养。

责编：英杰