新工科视域下机械类创新人才培养模式探索与思考

朱立达 巩亚东 于天彪

摘  要：“中国制造2025”明确部署了要提高我国的制造业国际化发展水平的战略任务，同时强调“人才为本”的基本方针。机械类专业作为与制造业紧密相关的知识领域，其相关创新型复合人才的输出对战略布局的整体推进发挥着重要的作用。文章基于我国高等教育机械工程的人才培养模式，对其现状进行了分析，梳理了新工科背景下人才培养的目标要求，并从注重基础专业建设、开展新工科学科交叉、注重学术成果交流、加强校企合作与交流等方面对该学科创新型人才的培养模式进行了探索与思考。

关键词：新工科;机械类;创新人才培养模式;学科交叉

中图分类号：C961       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）15-0031-06

Abstract： "Made in China 2025" clearly deploys the strategic task of improving the international development level of China's manufacturing industry， while emphasizing the basic principle of "people-oriented". As knowledge field closely related to the manufacturing industry， the output of its related innovative compound talents plays an important role in the overall promotion of the strategic layout. Based on the talent training model of mechanical engineering in China's higher education， this paper analyzes its current situation， combs the goals and requirements of the training of mechanical engineering professionals in the context of new engineering， and explores and thinks about the cultivation mode of innovative talents in this discipline from the aspects of focusing on the construction of basic majors， carrying out the interdisciplinary of new engineering， focusing on the exchange of academic achievements， and strengthening the cooperation and exchange between schools and enterprises etc.

Keywords： new engineering; mechanical engineering; cultivation mode of innovative talents; interdisciplinary

現代制造业与新一代信息技术的深度融合，世界制造业格局正发生着巨大的变化，为了使我国在下一轮国际产业分工格局中占领重要地位，加快我国经济的转型升级，使我国从“制造大国”迈向“制造强国”，2015年我国提出了“中国制造2025”国家战略[1]。而在实现“中国制造2025”的进程中，机械工程专业人才队伍的培养与打造是重要的竞争力并发挥着核心作用。因此，我国高校应加快机械工程专业创新型人才培育的步伐，缩小与其他制造业强国的差距。

一、机械工程专业人才培养模式现状分析

随着新一轮工业革命的到来，我国政府制定了第一个实现制造强国的行动纲领——《中国制造2025》。要实现从全球制造业大国向制造业强国的转变，需要始终坚持“人才为本”的基本方针，培养一批基础知识雄厚、创新能力突出、管理才能卓越的复合型高素质人才。然而，高校作为人才培养的主体，该方面的人才培养模式还有待于进一步改革。当下机械工程专业人才培养方面还存在以下问题：

（一） 重视理论教育而实践教学不足

机械工程学科是一门与生产实际紧密联系的学科，学科的许多理论知识指导生产制造，同时生产中积累的经验方法也将作为理论知识的补充。因此，在机械工程学科的教学中，应注重理论知识与实践生产教育的协同并进。但在目前我国高等教育中，由于理论教学模式不完善、实践教学不充足、考核方式的不完善等因素，致使重理论、轻实践的现象仍然存在[2]。同时，高等教育课程设计基于学期教学和以知识点为单元进行灌输，从而使得学生出现学科联系不足，难于形成连贯的知识体系，更难将所学理论知识与企业生产中的实际复杂工程问题联系起来。

（二）人才培养目标与企业需要仍有差距

信息技术与现代制造业的深度融合，给我国制造业带来了前所未有的机遇与挑战。然而，面对并存的机遇与挑战，需要一批复合型的高科技人才作为技术支撑，但是高校作为我国技术人才培养的摇篮，其人才培养的理念与机制并没有紧跟企业转型的步伐，从而造成了面对新一轮工业变革所需的交叉性复合型人才的缺乏。同时，高校创新人才培养的质量体系也处于初步阶段，所培养出的人才结构和质量难以满足目前制造业学科交叉的协同发展，有待于进一步加强完善[3]。

（三）学生主动创新意识和创新能力不强

创新是我国实现从制造业大国走向制造业强国的关键，而培养一批具有创新精神与创新能力的制造业高尖端人才是重中之重。虽然目前我国高等教育培养考核机制已逐步进行改革，但是大部分高校的培养模式仍然是以老师向学生灌输基础知识、以考试为主要途径的考察方式，因此使得学生只是被动的接受知识，学生的自主学习能力、思考能力及创新能力难以得到很好的培养，从而造成“唯分数论”的情况，学生的创新意识和创新能力不足[4-5]。

二、“中国制造2025”背景下人才培养的目标要求

在全球制造业产生巨大的技术变革，信息技术与制造业深度融合的新一轮工业革命背景下，我国提出了“中国制造2025”国家战略，未来工业生产的制造流程将实现纵向集成，生产的上、中、下游之间的界限将更加模糊，协同制造、虚拟制造、智能制造等将进一步融合，人机交互模式将得到更加广泛的应用与发展，因此培养一批素质高、结构合理的机械工程专业技术人才的重要性日趋明显。新一轮工业革命既给中国的制造业带来了转型升级的机遇，同时也给中国的高等教育人才培养模式提出了前所未有的新挑战，为了促进中国制造业的跨越式发展以及与其它产业的融合，从根本上实现中国经济的成功转型，需要一大批技术精湛、素质过硬的实用性人才作为技术保障[6]。

“中国制造2025”的战略目标是在全球制造业格局深度调整下，使得我国制造业从高能耗、高成本向高新技术支撑的尖端制造业发展，实现国家经济的成功转型升级。因此，概而言之，新工科对机械工程专业人才的培养要求主要体现在以下几个方面：

1. 培养出具有数学、自然科学、人文素养、创新能力、管理能力的复合型高素质人才;

2. 培养出能够运用所学知识进行设计、研发、制造的从“应用型”到“创新型”的人才;

3. 培养出机械工程专业基础扎实，工程能力强，精通信息、计算机技术的学科交叉型国际视野人才。

三、創新人才培养模式的探索与思考

为了实现“中国制造2025”的战略目标与人才需求，我国的机械工程专业人才培养理念、培养模式、评价体系等应做出进一步的改革。具体主要可以从以下几个方面进行探索：

（一） 注重基础学科建设，解决工程实践问题

基础学科教育是高校“双一流”建设的基础，社会在不断进步，大学也在不断发展，基础学科始终是高校建设的一个核心与重点[7]。在机械工程理论及实践研究中，数学、物理等基础学科发挥着关键的作用，只有掌握扎实的基本功底才能很好地运用所学知识解决工程问题。因此，若想培养出一流水平的高素质实践创新型人才，我们就必须加强基础学科建设。

首先，需要实现的是教学内容的“扬弃”。随着教学层次的提高，各专业所研究的领域也愈来愈专业化，因此为了更好地适应各专业不同的培养方案，必须对所涉及到的基础学科进行精选和精简，而不是简单地调整和取舍。精选的目的即是通过合理地设置基础学科科目，使其既能与所学专业相配套，又能与当前的行业发展相适应。而精简的目的则在于推陈出新，教学内容既要拥有比较完备的理论基础知识，又要与时俱进并且不断进行优化。总而言之，教学内容的“扬弃”必须注重基本，传授精髓。

其次，需要教学方式的改变。相较于最传统的“口述+板书”的教学模式而言，现在的教学模式大多采用了以“口述+多媒体”为主的形式，虽然改善了传统模式枯燥、单一、费时等缺陷，但同时也带来了新的问题。如：节奏过快使得学生来不及思考、教师照本宣科式教学使得师生之间缺乏交流互动等等。为了进一步提高基础性学科的教学质量，教学方式也无须做出相应的变化。例如：“线下+线上”共同进行的方式。线下教学不仅可以包括被动的听课环节，也可以预留一部分时间做总结和练习使用。此外，还可以采取课题组轮流上课的形式，让每个老师教授自己最擅长的部分。而线上教学则可以依托多元的慕课平台，搭建师生联系的纽带，同时有利于弥补课时不足而实现资源共享。然而实际上基础性学科的教学在高等教育中仍有所欠缺，以数学为例，在平时的教学活动中往往侧重于数学运用能力的锻炼而忽视了数学素养的培养，使得学生在应对实际问题时往往束手无措。因此，在教学过程中，与其授之以鱼不如授之以渔，应以培养学生的学科素养为主，运用为辅，着重培养学生们的应对实际问题的能力。

此外，还需重视教学队伍建设。基础学科改革的重要一项是加强人才队伍建设，打造一支结构合理、富于创新的学科组织和梯队[8]。加强基础学科建设，一支好的教学队伍必不可少。教学经验需要的是时间的积累，中、老年教师由于长期从事教学活动，已经积累了丰富的教学经验。而青年教师由于思想更加活跃，接受能力更强，往往勇于创新，对待各种问题通常有自己独到的见解。因此，打造一支老中青年结合、分工协作的人才梯队是及其有必要的。

工程实践中处处需要基础学科，基础学科是极大多数学科的基础，在现代科学领域所获得的成果中也无不蕴含着基础学科的身影。因此，只有具备了扎实的基础科学知识，才能更好地服务于专业领域，如图1。

（二）开展新工科的学科交叉，培养复合型人才

新工科背景下的学科交叉融合是培养创新型工科人才、推动我国高等教育教学改革的重要途径。且随着现代社会的发展，多学科的交叉创新应用愈来愈成为一种趋势。目前，相较于传统工科的单一教学模式，多学科交叉教学所培养出来的学生发散性思维较强，在解决实际问题时往往不拘一格且能独辟蹊径。如图2列举了基于机械工程背景的各新兴交叉学科的建设方向。

实行学科交叉要量力而行，避免盲目跟风。多学科方法和思想的渗透容易激发学生形成跨学科创新思维和综合学习能力，并具备多元知识体系结构，提高综合素质，最终拓宽其就业渠道并增强其就业竞争力[9]。由此可见，新工科下的学科交叉是提高学生核心竞争力、提升教育教学质量以及符合国家战略需求的一种重要的教改手段，也是“中国制造2025”这一大战略实施进程中的关键突破口。然而学科与学科之间的交叉教学一定要从学校的办学条件和办学特色出发，通过对本校的学科教学现状以及特点的把握，明确学校怎么去做并且还能做得好，而非不切实际地抢热门追热度。因此，学校首先，应做的便是对自身的办学实力和办学特点有清晰的认识，自身的条件能够允许跨学科的教学并且能够有利于人才培养、新工科建设，那就可以实行教学改革。如果自身的实力不允许，则不应急于一时。其次，还应分析交叉学科之间的优劣之处，进行合理地交融兼并。最后，还应进行必要地可行性分析。

学科交叉不仅要侧重于专业能力的培养，同时还应注重其它能力的培养。基于复合型卓越人才的培养目标，学科交叉所带来的培养方案应以提高专业能力为主，同时以提升综合素质（如：管理能力、人文素养等）和实践创新能力为辅。

随着经济的快速发展和工程建设规模的不断扩大，应用型工程创新人才越来越受到社会的欢迎和重视[10]。因此，努力探索能力多样化的复合型人才培养方案有助于引导学生实现自身价值，更好地应对制造产业的格局调整和新一轮技术变革。

在新工科背景下，各高校必须以时代需求为导向、学科交叉为手段并结合自身办学资源及优势培养出一批复合型卓越人才作为专业支撑，才能更好地把握时代机遇，迎接全新的历史阶段。

（三）改变重理论、轻实践的教育培养模式

实践性是工程人才培养的重要属性。加强实践教学，对于提高机械工程专业人才的创新思维和综合能力至关重要。机械工程专业课程的学习不仅是为了掌握理论知识，更重要的是具备解决实际工程问题的能力，达到学以致用的目的。因此，为了提高学生的实践能力与创新思维，高等教育培养模式可以从以下两个方面开展：

1. 健全教学培养体系

现阶段机械基础专业课主要以老师的教授为主，而且仅有的几个实验也多为验证性实验，这种“填鸭式”的培养方式会严重禁锢学生的创新思维。学校应努力将实验、课程设计、金工实习、电子实习、生产实习、毕业实习等实践教学环节贯穿于学生培养的全过程，将其与理论力学、材料力学、机械设计、机械原理、机械制造技术基础等机械基础必修课有机地融合在一起，构建理论与实践并重、工程技能和创新能力互长的多元实践教学体系[11]。首先，学校可以以工程实际问题为切入点，以校内实践教学基地和重点实验室为平台，打造实践教学工厂，设置不同层次、不同内容、不同实施方案的实验项目，安排创新实践导师因材施教，注重学生的个性化发展。通过项目设计使学生灵活运用所学知识，主动分析问题，解决问题，进而提高学生们的实践创新能力。同时，可以多组织学生参观与专业知识相关的各类重点实验室。例如学校基层教学单位应经常组织学生赴各机械工程专业相关的企业、本校或外校的相关国家级、省级重点实验室进行参观学习，以此来增长学生见识，激发学生的学习热情从而提升培养质量、体现办学特色。其次，鼓励学生积极参加各类科技竞赛，如全国大学生机器人大赛、全国大学生节能减排大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术作品竞赛等，这样以竞赛和集训的方式能够有效地提高学生工程制图、数学建模、团队协作创新能力以及不惧困难、坚持不懈等优秀品质。

2. 推进产学研结合的教育培养模式

产学研结合教育培养模式是提高学生实践创新能力的重要手段。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》提出，“以建立企业为主体、产学研结合的技术创新体系为突破口，全面推进中国特色国家创新体系建设，大幅提高国家自主创新能力”。该模式的优势在于利用高校、企业及科研院所的相互配合，形成集研究、开发、生产于一体的先进综合体系。因此，学校应充分发挥地缘优势，依托企业装备制造生产基地及生产实习基地，密切学校与企业的合作，强化教学、科研、生产三者间的相互渗透[12]。以工程课题为载体，充分发挥高校的科研技术企业资金优势，促进高校重点学科成果转化。可以以学年为周期，在教学过程中多次安排学生到产业部门去进行实践。以高校和企业的关系为例，大学为企业提供大量优秀人才和科研人员，并由大学知名教授指导，而企业以较低成本获得先进的技术，使学生在实践研究中获得科研水平的提高，实现高校和企业的互利共赢[13]，如图3。

（四）注重学术成果交流，建设多层次、立体化教育平台

学术讲座是大学学科建设的有力支撑，是大学活力之所在，对学生的科研之路和未来的学术研究发挥着重要作用。学术讲座也为新形势下不同学科的交叉融合提供了一个广阔的平台。注重学术交流与学术资源共享是国内外研究型大学培养人才的一贯传统。发达国家研究生教育的成功得益于他们对研究生学术交流的重视，尤其是跨国界的交流活动[14]。一些世界一流名校（如：哈佛大学、东京大学）以及国内“双一流”建设重点大学（如：清华大学、复旦大学等）都在学术交流活动中取得了一些令人满意的成果。

学术讲座一方面可以增加学生的知识储备，另一方面可以培养学生的独立精神和批判性思维。学校应将学术讲座作为重要的学术活动，并进一步将其纳入选修课学分。讲座的具体安排可以在校园网络平台上设计专栏并定期推送，讲座可以以学期为周期，从学院专业老师的先进研究成果为主题。这里没有学科的壁垒，不同学院、不同专业的老师和学生可以自由发言，阐述自己的观点，有利于多学科的融合，促进学生的个性化发展。大家开诚布公地讨论某一个具体问题[15]，为师生提供一个自由平等的环境和争辩的空间。

通过学术交流和讲座，同学们可以及时了解机械行业的最新发展状况和未来的发展趋势，看到行业最前沿的科研成果，这对学生创新能力的培养起到良好的刺激作用。而开展一场高质量、高水平的讲座，学校一定要聘请学者、专家等知名人士现场指导，其独特的见解往往能给学生启发。目前，部分高校的研究生院或学术组织已经做出了较好的示范。如：每年定期开展地区高校研究所学术沙龙、高层次人才交流会、博士论坛等学术交流活动;各研究课题组在学生内部定期开展学术总结与交流会、周工作总结汇报会等。通过这些学术交流活动，使学生对所研究的成果有更加清晰、深刻的认识，同时对学生的学术报告书写规范、语言表达能力、随机应变能力及个人礼仪规范等也得到很好地锻炼。学生之间的互相学习与交流，极大地提升了学生的科研水平与综合素质。

（五）深入企业一线，加强校企合作与交流

机械工程专业人才培养的目标是为了给我国制造业提供多层次结构的高级创新型复合人才，从而增强国家制造业的发展。因此为了适应信息化下的制造业新一轮技术革命，我国机械工程专业的人才培养目标和计划要根据企業的发展实时更新，各高校机械工程专业培养单位应根据自身特色，由高校专业教师和各相关企业技术专家共同制定人才培养目标与方案。同时根据国家需要、企业需求、区域发展等情况对课程设置进行优化，在专业课程和实践课程的设置上结合企业的需要，有重点、有计划的进行授课。从而使机械工程专业培养出能更好地服务于企业和社会的创新型复合人才。

在课程优化的同时，为了进一步提高校企合作、产教融合，使人才实践创新能力得到进一步的提升，高校和企业应建立网络合作平台，企业通过网络平台将生产研发中的技术难题交给高校作为课题研究，这样一方面提高了学生分析解决实际问题的能力，同时也使得课题更具有使用价值，其人才培养质量更符合企业的需求。另一方面高校也为企业提供了智力和劳力，从而达到优势互补和“双赢”的目的。此外，因高校实验设备有限，学生的实践能力得不到充分的锻炼，故企业应为高校学生提供更加广阔的实习平台，通过校企共建实验室、企业为学生提供赴企业进行实习等方法使学生以任务为导向、项目驱动的形式进行训练。如国家教育部科技发展中心发起的“蓝火计划”，借助地方政府及企业的资源，使学生开拓了解决实际问题的思维，积累了实际项目的研究方法，提高了实践动手的综合能力，增强了创新创业意识。使企业的科技创新能力有所加强，区域经济核心竞争力有稳步的提升。

企业与高校应进一步加强人力资源的共享。高校应定期让企业的高级技术顾问进入高校的理论课堂和实践教学，通过进入理论课堂，可以使学生更准确的了解到机械行业的最新发展动态及最前沿的先进技术，开拓了学生的知识视野[16]。通过使企业高级技术顾问承担学生的实践教学，有利于进一步提高实践教学质量，使学生掌握更多的实践操作技术与技能，提高学生的动手能力与课题研究能力。与此同时，各高校也应定期组织教师赴企业一线，高校教师为企业技术人员提供基础理论和知识培训，同时通过企业的平台提高自己的实践教学经验与能力，以此为学校培养“双师双能型”专业教师奠定良好的基础。

四、结束语

“中国制造2025”是我国制造业转型升级的关键，同时也是实现我国由制造业大国迈向制造业强国的战略之举。因此高校应积极发现问题，持续改进并敢于创新，围绕新工科视域下布局“人才为本”的基本方针，注重该战略下我国机械工程专业人才培养模式的改革创新，通过加强基础学科建设、开展新工科学科交叉、注重学术成果交流、加强校企合作与交流等方式进一步提高我国机械工程专业高等人才教育的质量，为整个国家战略布局的推进和制造业强国战略目标的实现提供强有力的人才保障。

参考文献：

[1]国务院.国发[2015]28号.国务院关于印发“中国制造2025”的通知[Z].国务院，2015.

[2]胡改玲，陈雪峰，陈花玲，等.面向“中国制造 2025”工程实践人才培养模式的改革思考[J].高校实验室工作研究，2018

（02）：108-110.

[3]Sun S. Research on the Reform of Emplyment-oriented Curriculum in Higher Education[C]//2018 8th International Conference on Education and Management （ICEM 2018）. Atlantis Press， 2019.

[4]白逸仙.建构主义学习理论与创业型工程人才培养——英美高校人才培养模式变革的案例研究[J].高等工程教育研究，2014（5）：46-51.

[5]郑家茂，吴涓，雷威.东南大学创新创业培养体系的构建与实现[J].中国大学教学，2014（10）：30-35.

[6]Hu J Y， Kang J M. Higher Education Research under Supply-Side Reform[C]//4th Annual International Conference on Management， Economics and Social Development （ICMESD 2018）. Atlantis Press， 2018.

[7]黄飞.基础学科教育对高校“双一流”建设的作用——以数学学科为例[J].教育教学论坛，2019（12）：103-104.

[8]周婷.通过基础学科改革来提升大学生的核心竞争力[J].福建电脑，2013，29（03）：56-57.

[9]沙敏，张正勇，张庆民，等.以学科交叉推动质量管理工程复合应用型人才培养的探索与实践[J].教育现代化，2019，6（54）：1-6.

[10]洪天求，王章豹，吴文涛.产学研协同培养卓越工程人才的探索与实践——以合肥工业大学为例[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2014，28（04）：107-112.

[11]蔡晓君，等.机械基础实践教学新体系的改革与实践[J].实验室研究与探索，2015，34（01）：210-214.

[12]郑秀英，等.提高本科生实践创新能力的探索[J].中国大学教学，2007（2）：47-49.

[13]陈恒，等.国内外产学研合作培养创新型人才模式比较分析[J].中国科技论坛，2018（1）：164-172.

[14]彭远奎，等.研究生学术交流对高水平人才培养的重要作用[J].学位与研究生教育，2007（S1）：33-35.

[15]黄延梅.学术讲座对大学生人文精神影响研究[D].厦门：厦门大学，2014：4-1.

[16]陈颖.全面协同培养拔尖创新人才[J].中国大学教学，2012（4）：29-30.

*基金项目：辽宁省本科教学改革基金项目“基于数字化建模与仿真的机械类课程改革与实践”（编号：LN2016145）

作者簡介：朱立达（1979-），男，汉族，吉林长春人，博士，教授，副院长，研究方向：数字化设计与制造;巩亚东（1958-），男，汉族，辽宁本溪人，博士，教授，研究方向：数字化设计与制造;于天彪（1968-），男，汉族，吉林长春人，博士，教授，执行院长，研究方向：数字化设计与制造。