新工科视域下机械工程专业卓越工程师培养问题探析

张 苗，卢 波，戴 勇

(浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310000)

一、新工科建设的项目背景

“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”) 是为贯彻落实国家一系列战略部署以及教育改革发展规划纲要而提出的一项高等教育重大改革计划。浙江工业大学机械工程专业于2010年获得教育部首批“卓越计划”项目，经历了九年的探索与实践，在人才培养模式改革、校企合作教育、工科教师队伍建设等方面取得了显著成果。

随着 “工业4.0”、分享经济、虚拟现实和人工智能技术的发展，在“中国制造 2025”“互联网 +”“网络强国”“一带一路”等一系列重大发展战略的推动下，新工科计划应运而生：2016年新工科概念提出，2017年正式推出新工科计划，并先后形成了“复旦共识”“ 天大行动”和“北京指南”等指导性文件。实现了新工科建设从概念到内涵、行动、方向等多个方面的体系化，新工科建设也成为了我国新时期高等工程教育改革的指导方针。由此，新工科视域下的机械工程卓越工程师培养问题值得我们推进至一个新的高度。

教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践，提出了“五个新”，即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系[1]。李培根院士针对新工科“何以为新”，对新工科理念新在哪里、结构新在何处提出新的论点，并指出新工科人才应该具备想象力、使命感、空间感、关联力等新素养[2]。清华大学林健教授从教育教学理念、学科专业结构、学科专业建设、人才培养模式、多方合作教育、实践创新平台、教师队伍建设、人才培养质量等八个方面对卓越工程师计划的内涵进行丰富加强[3]。浙江大学陆国栋教授也指出，新工科建设需通过关注教师和学生两个主体，培养工程创新和适应变化两个能力，做好专业认证和认定两个保障，融通线上和线下两个空间，协调校内和校外两个平台。打造工程教育的“贯通体”“交叉体”和“共同体”[4]。

二、卓越工程师培养的现状分析

自2010年起，浙江工业大学机械工程专业启动了卓越工程师项目，开设了2个 “卓越工程师班”，每年招收约50名学生，开启“3+1”的培养方式：即三年在校学习，一年企业实习。第4年的企业实习，既是对前3年校内学习的综合运用，也是对毕业设计的整体实践，更是对毕业后进入企业工作的良好过渡。几年来，不断思考，不断探索，成果显著，学校机械工程学院的卓越工程班学生毕业就业率达100%。然而，从当前新工科的视域下重新审视，学院的卓越工程师培养，出现了一些新问题，如：3年的在校学习，卓越工程师班的课程，虽然系里单独开设，并聘任院内资深教师单班教学，但教师在教学大纲教学方法上，没有实质性的更新和突破。一年的企业实习，让同学们提前走入社会，但实习内容有很大的局限性，内容与之前3年所学，之后入职工作，尚存在脱节，更有同学，为了考研深造，敷衍实习。值得一提的是，新经济的发展、新工科的产生和原有的学科门类的设定、原卓越工程师的培养计划的制定存在理念与制度上的冲突。

新工科建设下的机械工程专业卓越工程师计划改革，目的是培养出满足未来新产业需要的，具有创新创业能力、动态适应能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才。本项目围绕“新经济新产业对工程科技人才需求”设计调查问卷，开展调研活动。对已实习和已毕业的卓越工程师班学生开展问卷调研和交流座谈，同时对实习企业导师、工作单位高管进行访谈。调研结果及根源分析如下：

学生调研反馈：大学四年，课表很满，但是很多课程学过之后，印象不深，用处不大。新技术，如大数据、云计算、物联网、人工智能、虚拟现实，在校期间没有课程设置，新产业，如智能制造、集成电路、新能源新材料缺乏学习积累。企业调研也显示：机械工程专业培养基础扎实，但缺乏对新技术和新产业的学习；校内的专业理论学习与企业的综合实际应用尚存在脱节；已毕业的卓越工程师班同学在企业中务实肯干，但对比新工科人才标准、综合素养仍待提升。

在机制上，大工程教育理念落实不够，课程之间缺乏体系桥梁，学科之间缺乏交叉融合，教学资源缺乏有效整合。在体系上，通识教育和专业教育结合不足，工程教育中的通识和人文内涵不足，人才培养知识体系不够完善，视野不够开阔，意识不够创新，不利于主动、快速地适应未来的发展变化。

在校企合作上，深层次的产教融合不足，实践教育环节的系统设计和落实还比较薄弱，尚未达到工程领域创新人才培养深层次的目标要求。在国际合作上，合作的学校还要拓展，合作的模式也需优化，合作的效果尚待提升。同时，学科交叉不够，产教融合不深，仍需持续探索培养工程人才的“复杂问题解决能力”。

总之，新工科人才，既要有紧跟技术前沿的厚实理论基础、丰富的实践经验，更要有前瞻性视角和创造性的精神，具备良好的领导能力，多领域知识整合能力以及深厚的文化底蕴和全球视野。因此，新工科建设，要从多方面对“卓越计划”的内涵进行丰富和加强，包括教学理念、专业结构、培养方式、多元合作、实践平台、师资队伍等，并将工程教育改革拓展到多学科交叉领域，提升到国家战略和未来发展的高度，这才是培养真正的卓越的工程师的需要，也是新工科教育改革的需要。

三、新工科视域下卓越工程师培养的探索实践

1．调整培养计划，优化课程体系，修订教学大纲

在新工科的视域下，结合专业认证的十二项毕业要求的基础上，重新制定机械工程专业卓越工程师班的培养方案，重组和优化课程体系，调整课程学分比例，打通了基础课程、专业课程和通识课程、实践课程、国际课程、前沿课程之间的网状联系，建立主干课程和选修课程群组模块，如以工程图学、机械原理、机械设计为核心的结构设计课程群，以材料力学、理论力学、计算机辅助工程分析为核心的力学分析课程群，以工程材料、激光加工、成型工艺为核心的材料加工课程群以及智能制造课程群，机电控制课程群，质量管理课程群等，加强交叉学科，边界学科的选修课群组体系建设，增设《智能控制》《物联网与大数据》《智能物联制造系统与决策》《智能运维与健康管理》等新工科课程。构建组合式模块化的课程框架，最终形成“四横四纵”的课程体系(如下图)。

图 机械工程专业“卓越工程师”培养课程体系

随着培养计划的调整，课程体系的优化，教学要求的提升，课程的培养目标就要支撑新工科下机械工程专业卓越工程师培养的新目标。因此，结合培养目标和毕业要求的矩阵指标，进行课程教学大纲的深度修订，截至目前，已经修订必修大纲34门，修订选修课大纲37门，制定新课程大纲6门。并建立评估反馈机制，实现教学体系的信息循环，不断提升改进。

2．强化校企合作，提高企业参与，项目实践育人

机械工程专业卓越工程师班的实习计划为期一年，截至目前，已经和中国联合工程公司、西子奥的斯电梯有限公司、杭州日盛净化设备有限公司、哈尔斯真空器皿有限公司、杭州聚光科技有限公司等二十家知名企业建立面向卓越计划的长期实习基地。

随着实习要求进一步提升，校企合作进一步深化，现已逐步建立多元协同的卓越工程师培养方式，让学生深入行业领域，深入产品生产，深入技术前沿；让企业多形式、深层次、全过程参与卓越工程师的培养过程。如企业专家参与培养计划的制定、参加学生实习的过程、指导学生的毕业设计。2018年开始，机械工程专业卓越工程师班开设企业专家课程，截至目前邀请了博世电动、敏实集团、杭州机床、浙江中控、阿里巴巴等企业，开设了《质量管理》《创新机遇》《智能制造》《工程伦理》等八次主题课程。“卓越工程师双导师制度”(校内导师+企业导师)也真正落到实处，卓越工程师班的同学，均有企业导师给定毕业设计课题，校内导师根据企业课题给予毕业设计任务书，两位导师共同指导学生。专业导师和学生也积极参与企业的产品研发，合作申报产学研项目等。发挥教师教授的自身科研优势和企业高工的生产实际经验，实现校内的理论知识和企业的实践知识双向流动，培养双导师实践体系相互渗透。

开展多学科交叉型综合性实践课程，如《工程设计与制造项目》《卓越工程专业综合实践》等，构建教师引领、学生自学、专家评析相结合的项目式、研究型、探索性教学模式。力求打造高阶性、创新性、挑战度的“金课”，提高课程育人的时代性、针对性和实效性。

3．开拓交叉融合，接触国际前沿，鼓励创新创业

工程教育国际化是建设世界一流工程教育的必经之路。工程教育全球化进程的加快要求中国工程教育与国际接轨，积极开展国际交流和合作。一直以来，学院卓越工程师班同学有机会参加各种国际交流项目和游学项目，但针对目前出国学习费用较高，学生参与比例较低的问题，我们探索性地开展国际化课程。全体卓越工程师同学，可以在国内开展国际课程学习，我们邀请美国、德国教师来校内给卓越工程师开课，与校内课程形式一致，与国外课程内容同步，换一种方式开拓国际视野。并且，我们新开设必修课程《工程前沿讲座》，每学期邀请4位不同领域的专家，近距离为同学开展工程前沿的先进理念和先进技术学习，开阔视野，启发研究，实现开拓交叉融合的新格局。

同时，在“互联网+”的推动下，我们把创新创业教育融入新工科建设，将通识课程创新思维与创新方法融入专业课程“工程设计与制造项目”，把发展学生的创造能力和创新思维作为人才培养的重要手段，推出ME学术讲坛，扩建“创客空间”，积极搭建创业平台，用心培育创新项目，将“机械设计大赛”融入机械原理、机械设计课程群，将“互联网创新设计大赛”融入毕业设计环节，进行全员化推进，在第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛中，我们的学生获得了全国总决赛的银奖。

四、总结展望

本项目深入探索新工科建设的内涵与方法，通过调整培养计划、优化课程体系、修订课程大纲，强化校企合作、提高企业参与、项目实践育人，开拓交叉融合、接触国际前沿、鼓励创新创业等方面对新工科视域下机械工程专业卓越工程师的培养问题进行探索与实践。相信在新工科的有力推动下，“卓越计划”将迈上一个新的高度，继而掀开工程教育改革新的篇章。