“新工科”建设背景下的地方高校工科专业改革探索与实践

卜祥风 邓景泉

摘 要：文章以“新工科”建设背景下滁州学院机械设计制造及其自动化专业改革实践为例，探索地方高校工科的改革创新路径。针对目前工科专业建设存在的共性问题，分别从人才培养模式改革的新理念、课程体系的新结构、课程的新内容，教与学的新方法等方面，探索新工科如何培养创新创业人才，为地方高校工科“新”起来和人才培养改革创新提供了一个范例。

关键词：地方高校；新工科；机械专业；人才培养；专业改革

中图分类号：G649.2 文献标识码：A 文章编号：2096-000X（2018）17-0136-04

Abstract： Taking the mechanical design and manufacture of Chuzhou University and its automation specialty reform practice as an example， this paper explores the reform and innovation path of engineering subject in local colleges and universities under the background of "new engineering subject" construction. In view of the common problems existing in the construction of engineering specialty at present， this paper explores how to train innovative and entrepreneurial talents in the new engineering subject from the aspects of the new concept of talent training mode reform， the new structure of the curriculum system， the new content of the curriculum， the new method of teaching and learning， and so on. It provides an example for the innovation and reform of engineering subject in local colleges and universities.

Keywords： local Universities； new engineering； mechanical specialty； talent training； specialty reform

一、背景与现状

2016年6月教育部专家第一次提出“新工科”的概念，2017年2月18日，高等工程教育发展战略研讨会在复旦大学召开。随后，教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，启动“新工科研究与实践”项目，开启工程教育改革创新大幕。通知把高校分为综合性高校如北大、工科优势高校如浙江大学和地方高校三大类，要求不同类别高校根据自身特点建设“新工科”，契合新兴产业与新经济的当下需求，引领新兴产业与新经济的未来发展。

滁州学院，新建地方本科院校，脱胎于师范专科学校，已开设26个工科专业，涵盖机械、化工、土木、电子、自动化等传统工科专业。国家重大战略“大众创业、万众创新”“创新驱动发展”“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”等需要经济转型升级、提质增效。转型升级需要淘汰落后产能，更需要新技术如人工智能、物联网等改造传统产业。如何培养“新工科”人才，如脑科学与智能技术人才、量子技术人才、基因技术人才等，满足国家战略需要，是综合性高校、工科优势高校义不容辞的责任。新建地方本科学校面对新技术、新业态等全新的元素，如何让传统工科“新”起来，适应地方经济社会发展的需求，引领地方产业、工艺技术的转型升级，是必须要回答的课题。本文以传统工科专业机械设计制造及其自动化为例，在工业4.0、3D打印、智能制造、定制化生产等新元素下，探索“新工科”如何迎接培养“新工科”人才的巨大挑战。

二、人才培养模式改革的新理念

毕业生是高校的“产品”，培养“产品”的工艺就是人才培养方案，所以人才培养方案是决定人才培养质量的决定性环节。毕业生走向社会，质量是否合格需要社会检验，同时也是对人才培养方案的检验。

当今社会，科技高度发达，颠覆了人们传统的生活方式，社會赋予个人发展的机会越来越多。我校2016年委托麦克思数据有限公司对近几年毕业生培养质量做过问卷调查，从统计结果可知：工科专业毕业生第一次跳槽时间半年左右，跳槽原因主要是经常加班、工资低、工作累、环境差等。问及对自己工作最有帮助的是哪门课程或哪项课外活动，将近60%的毕业生说课外活动对自己工作有帮助。从中不难看出：毕业生虽然掌握了岗位必要的知识技能，但在实际工作中思想波动大，工作拈轻怕重，缺乏责任感，缺乏吃苦耐劳的品质，缺乏积极务实、爱岗敬业奉献精神，四年的专业教育没能回馈社会，为社会做贡献，一定程度上浪费了国家资源。有社会问卷调查表明：超过50%的人认为大学毕业生不诚实、急功近利、好高骛远。57%的人认为大学毕业生进取心不足等，很少有人对毕业生的专业知识提出意见。

社会对人才的期望如提高文化修养、树立远大的目标、坚定理想信念等使高等教育从业者要以新的理念审视传统的人才培养方案，培养方案的改革要有新的理念。人才培养首先是培养人，培养具有独立人格、身心健康大写的人，然后才是专业技能，要在人才培养方案的培养目标中有“培养学生人文素养、使命感”等描述。

世界名校卡内基梅隆大学最初是一所职业技术学校，一直保持实用为主、服务社会的办学特点。为了强化学校的应用能力建设，从1939年起，实行“卡内基计划”：理工科学生至少修读四分之一人文社科课程。这样培养出的工科人才，就不仅仅是只会用工程知识解决工程难题的专业人才，更多的是作为一名有社会责任意识的“领袖人物”参与到社会中。

滁州学院地方新建本科应用型高校是否与建校之初的卡内基梅隆大学有几分相似？滁州学院的办学定位“地方性、应用型、开放式、信息化”与卡内基梅隆大学的“实用为主、服务社会”是否异曲同工？目前我校机械设计制造及其自动化专业的毕业学分180学分，其中公共选修课5学分，心理健康教育、法律、历史、哲学、体育等14学分，通识类实践课程如公益活动等6.5学分，学生毕业时人文社科类学分占毕业总学分1/7左右，与卡内基梅隆大学的人文素质教育的学分占比1/4差距很明显。所以在培养方案中已经开设的人文素质类课程要增加学时，进行意志、思想、信仰、团队精神、使命感、家国情怀等人文素质教育；增开科技发展史、工业发展史、工程伦理、甚至自然辩证法课程，培养学生的大工程观、系统观，让学生跳出专业的圈子俯瞰专业，思考问题、解决问题的视野更宽、思路更广；讲好校园故事。只有这样“精益求精、追求卓越”的工匠精神才能在学生心中潜移默化、开花结果。也许大学4年期间少开了几门专业课，但健康向上的人格、工作中的工匠精神、团队精神在工作中弥足珍贵。钱伟长在满目疮痍的旧中国弃文从理，报效祖国，就是因为富有极强的使命感和家国情怀。

三、专业课程体系的新结构、新内容

滁州学院，师专转型，工科专业没有行业背景，缺少积淀。通过服务地方逐步找准方向，才能逐步培育特色。机械专业把滁州地方的支柱产业模具及装备作为专业建设的收口，课程体系、课程内容、课程开设、实验实践体系的教育教学等都围绕模具、装备构建、展开，通过校企合作、共建，进一步深化产教融合、协同育人，优势互补，学校培养了老师、学生，推动学校传统工科专业改造升级，在向新工科转型的道路上走出了一大步。企业得到了技术、工艺提升，加快产业升级的步伐，实现了“双赢”。

（一）厚基础培养终身学习的能力

以机器人、智能制造等新技术为特征的机械装备制造业日新月异，要求毕业生更新知识能力强、工程实践能力强、创新创业的基础实、能力强等，必须掌握数理化等专业基础知识。例如成套装备的控制技术由传统机电液控制向智能化包括光学、通信技术控制等方向迈进，没有牢固的专业基础知识、没有宽广的知识面不可能适应新技术、新经济。

腾讯公司副总裁、技术管理委员会主任王巨宏曾说：他们公司认为最重要的还是培养学生的快速学习能力。

（二）注重培养工匠能力

专业课程的教育教学以CDIO模式贯穿，以模具及装备的设计、制造过程为轴打造知识链条。对于设计模块，设计一套合格的工程图是教学过程的最后目标，围绕目标组织课程，工程语言（工程制图、公差配合）、机构、结构（机械原理、机械设计）、结构力学、材料（力学性能、选材）、模拟分析（CAE）等课程都围绕工程图组织。打破过去机构、结构、力学、材料等课程老师各自为政，学生的知识没有收口，不能把所学的基础知识升华的困局。课程设计内容围绕机械装备设计、冷冲压、塑料模具设计、模具装备设计以及机械创新大赛命题等，提供学生主动实践的环境，提高实战能力。人才培养方案中开设了“机械设计创新实践”的集中教学环节，针对模具行业新技术、新要求等，要求指导教师统筹前期问题调研、资料收集、机构、结构、材料、模拟分析等各个知识环节，最后用制图表达出来。

如果只重视设计表达而脱离制造的条件，只能造成病态的设计。设计离不开制造，从设计开始就要考虑制造的因素，用什么方法加工什么产品，成本如何等。制造模块主要围绕切削原理、机床、夹具、刀具、制造工艺、数字加工等组织教学，强调实践重于理论。模具及装备中典型的零部件的加工工艺从“理论-实践-再理论-再实践”，如此反复，让学生能制定工艺路线图，并且能比较不同的工艺路线的优劣，提高实战能力。

课程的开设及内容以行业、企业需求为主，以能引领模具及装备产业新技术、新趋势为主，以能引领产品更新换代为主，课程的内容要与时俱进，如绿色设计的理念，机械手、机器人等用到空间结构，机械原理授课时对平面机构要拓展；如加工过程中的冷却问题，气冷代替污染环境的冷却液，新一代的定制化机械制造技术3D、FMS等。

（三）以点带面提升工程实践能力，着力培养创新创业能力

实践教学是薄弱环节是大家的共识；实践教学内容、时间等均缺斤短两，大学生工程实践能力亟待提高是大家的共识；提升大学生工程实践能力是一项系统工程，需要在多方面进行大力度的改革、创新也是大家的共识。造成现状的原因多种多样，仁者见仁智者见智。忽略学生厌学和教师的主观因素，笔者认为实验教学验证性、演示性实验多，实验内容的答案很容易得到，对学生来说没有挑战性；课程设计的题目如变速箱设计过于传统，网上充斥各色答案；实践教学目的性不明显，内容针对性不强，流于形式等是主因。

校内课程实验是培养工程实践能力的第一步，要加大综合性实验、设计性、创新性实验的比例，如整合课程机械原理、机械设计实验，老师提出实验目的、要求，以学生为主体，由学生独立思考完成实验；整合综合材料力学、材料性能、材料成型实验，如应力框实验等。把产品的制造加工作为教学、实验的切入点，鼓励学生融入到创新创业活动中去，例如以产品表面完整性为主要实验内容，整合金属切削原理、刀具结构认知及刀具几何角度测量实验、车削力的测定、工艺系统刚度测定与误差复映、加工精度统计分析、组合夹具拆组装实验等。考核方式由传统的考试变为机床实践操作考试，综合考察了学生的识图、测量、绘图、编程、机床操作等工程能力，更加侧重了学生动手能力的培养。通过以上措施提升学生的工程实践能力，培养学生创新意识、创业能力。

建立紧密联系的校企实习基地，形成开放育人的教学环境，探索适应工程人才培养的教学模式，让大学生通过具体的工程项目来学习，通过从具体工程对象实践中提升能力。我校机械专业的工程实践分为一年级认知实习（1周），强化专业思想教育、爱岗敬岗教育，先让学生看模具的产品，如精美的冲压件洗衣机滚筒、汽车覆盖件、塑料件、模具装备流水线等，再看成形过程，然后再接触模具及其生产过程；鼓励学生周末、假期到实踐基地加深专业认知，爱上机械行业的环境、爱上机床运转的声音；二年级校内工程训练4周，在模拟工厂环境里学习基本加工、先进加工，冷加工、热加工，加工的工件取自模具中的配件；三年级到企业去生产实习4周，让学生跟模具的某个零件加工工序走，在生产现场加深认识，设计、加工、装配，学习生产现场的组织、管理；四年级到企业毕业实习8周，能现场发现问题、思考问题，通过毕业设计来解决问题。实现了学校课堂与企业工作的无缝对接，在学校练就了一身解决实际问题的能力，也逐渐培养出一种企业家创新创业精神。

通过“理论-实践-理论-再实践”的教学模式，反复训练学生的实际工程技能。辅之以课程设计，结合来自现场的项目，让学生有更多的与企业现场沟通交流机会，在训练解决工程实际问题能力的同时，培养大学生的团队意识。

从具体产品模具入手，按照认识事物的螺旋上升的认知规律，知微见著，以点带面提升工程实践能力，着力培养创新创业能力。

四、教与学的新方法

人才培养方案或模式规定的教学内容和课程体系相对稳定，但传输知识的教育教学方式、方法和手段需要与时俱进。首先，新工科教学中要转变教育教学思想中不利于创新人才培养的价值观、质量观、人才观，牢固树立创新教育、素质教育、终身教育、开放教育和个性化教育的新型教育观念。2016年6月2号，我国成为《华盛顿协议》的第18个正式成员。《华盛顿协议》的核心理念是成果导向教育（OBE）。以学生为中心，重视学生学习结束后学生真正拥有的能力。不是给学生死记硬背的知识，而是给学生强体的能力，让每位学生获得成功感。关注学习成效，建设质量文化，持续提升工程人才培养水平。

从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变，是“教与学”质的转变，教师转变为学生学习的促进者、合作者，是学生人生职业马拉松路上的“陪跑者”，注重知识的形成过程，训练学生独立思维能力，激活学生创新思维，加强学生问题意识的训练和创新能力的培养，慢慢放手让学生自己跑，终究学生要自己跑的。

大力推行CDIO、项目案例教学法。如2018年全国大学生机械创新设计大赛，针对“關注民生，美好家园”主题，组织学生到第一线的劳动现场，引导学生面对真实的问题，树立“蓝领与白领平等，一样受人尊重”的新思想，小家、大家、国家都需要机械，从身边做起，用自己的知识改变周围的环境，体会工程的创造力，培养一种成就感。组织学生讨论、提出解决问题的方案，论证方案，设计图纸，制定加工工艺，装配，现场应用、发现问题，修改设计方案，再提高。

互联网+已经铺天盖地，传统的面授课堂面临巨大的挑战，课堂“单声道（只有老师讲）”难以引起学生的兴趣，“低头族”“一抬头一节课（上课看手机）”已经成为普遍现象，利用网络技术云教材、大数据，使用MOOC（慕课）、SPOC（私播课）、翻转课堂等新方法把虚拟课堂变为“多声道（问答、质疑、讨论、辩论等）”场所，通过学生间的分享交流，师生间的互动，以合作学习的方式，取得好的学习效果。利用AR情境推广“模拟+实战”教学法，特别应用在实践教学中。

加强校企融合，协同育人。学生在真实的社会环境和工作环境中学习，包括课程设计、课程调查、课程实习、课程实践等。制造模块的课程老师基本都来自企业一线，有时课堂还会搬到企业的现场。如复杂件箱体类零部件的加工，学生不到加工现场，很难有全局的意识，很难对加工工