“一平三阶”机械类创新应用人才培养模式的创建

林 权，潘应晖，刘其南，林铮，陈丽军，方石银

(武夷学院 机电工程学院，福建 武夷山 354300)

国办发[2015]36号指出：“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、推进高等教育综合改革的重要举措”，武夷学院机电工程学院提出“一平三阶”模式培养机械类创新应用人才。“一平三阶”以创建机电科技创新平台为基础，以大学生机械类学科竞赛、大学生科技创新训练项目、师生共建科研项目为载体，以创新意识、创新思维和创新能力培养为目标，分三个阶段培养机械类创新应用人才：(1)创新基础阶段：以大学生机械学科竞赛为载体，将专业理论知识与实践相结合，以赛促学；(2)创新训练阶段：遴选优秀的学科竞赛作品，升级立项为大学生科技创新训练项目，集创新设计、加工制造于一体综合性训练；(3)创新深化阶段：遴选优秀大学生创新训练项目升级师生共建科研项目，注重市场需求和成果转化。

1 机械类创新人才培养面临问题和思路提出

地方机械类新建本科院校在创新应用型人才培养方面，普遍存在一些亟待解决的突出问题[1-4]，主要有以下几个方面：第一，机械类专业缺乏独立的科技创新训练活动平台，缺少专用的实践设备及工具，没有针对性培养创新实践能力的培养计划以及教学团队；第二，地方新建本科院校机械类专业学生都普遍存在创新意识和团队协作能力不足；第三，机械类专业学生实践动手能力弱，普遍存在的机械工程素质偏低和应用技术能力匮乏的问题；第四，目前教学仍然重理论传授轻技术应用，虽然发展学科竞赛，但学科竞赛与创新人才培养缺乏衔接模式，难以实现知识、实践应用、创新能力一体化。

针对上述问题，项目组提出创建“一平三阶”模式，将创新能力培养结合创新实践，贯穿大学四年，全面培养创新应用型的“科班生”，主要思路如下：

(1)基于机械工程实训中心，创建“一平”，即机电科技创新实践平台。平台通过对机械工程实训中心实验楼进行实验室改造、扩建等项目，建立“独立、专用、开放”导师负责学生自我管理的机电科技创新实践基地；开展相关的创新应用教育教学改革研究，制定了机械类创新应用人才培养阶段计划；开办了机电科技创新讲坛，启迪学生创新意识；构建“合作学习+专题制作”创新实践教学新模式，探索学生对责任意识、团队合作、创新实践等方面发挥的作用；构建创新应用型人才培养教学团队，制定“五定七步”的创新实践活动规范，解决机械类专业存在没有科技创新活动平台，缺少教学团队、培养模式、实验设备、场地经费等各种问题。

(2)“三阶”模式培养创新应用能力，第一，创新基础阶段：大面积铺开鼓励参加机械学科创新竞赛，将专业理论知识与实践相结合，以赛促学，解决教学重理论轻技术应用，学生实践动手能力弱等问题；第二，创新训练阶段：“赛题”变“课题”，遴选优秀的学科竞赛作品，升级立项为大学生科技创新训练项目，集创新设计加工制造于一体的综合性训练，解决学科竞赛与创新人才培养缺乏衔接，以及存在的机械工程素质偏低问题；第三，创新深化阶段：精选优秀大学生创新训练项目升级师生共建科研项目，执行“赛场市场一体化”机制，注重市场需求和成果转化，解决高校与市场缺乏结合，毕业生创新应用技术能力不足问题。

三个阶段为层进式培养创新应用型人才，“一平三阶”创新应用人才培养体系如图1所示。

图 1 “一平三阶”创新应用人才培养体系

2 “一平三阶”创新应用人才培养实践

2.1 创建“一平”奠定育人基础

2.1.1 建设独立、专用、开放的机电科技创新实践基地

基于武夷学院机械工程实训中心，通过实验室改造、扩建等项目，建立了独立专用、完全开放、导师负责学生自我管理的机电科技创新实践基地，使用面积约600平方米，内设机械设计工作室、创新讲坛、传统机加工区、先进制造区、电控区、产品装配区、成果展示区等。通过实验室专项建设经费，先后添置了一系列机电学科创新实践活动所需设备及工具。实践基地教学资源向校内全面开放，不仅向本院系学生开放，也向校内其它院系师生开放，为教师提供教学科研条件，也为相关专业学生提供科技创新场所。依靠实践基地，机电科技创新平台每年主办院系级科技创新活动及相关培训，为参加学校科技节奠定基础，为省区、国家级学科竞赛选拔人才，每年直接参加科技创新活动的学生不少于300人次。

2.1.2 开展相关创新应用类教改研究,取得显著成果

基于机电科创平台，立项建设了相关的教育教学研究项目7项，其中省级5项，详见表1。通过开展创新教育教学改革研究，成立了机械创新应用人才培养教学团队，制定了机械类创新应用型人才培养阶段计划，以及创新实践教学模式等项目研究成果。其中应用型本科机械类创新人才培养的教学团队，获得“2017年度南平市五四青年集体奖章”，近年课题组共发表了相关教改论文5篇：应用型本科机械专业教学改革策略研究、基于合作学习模式进行科技竞赛和大创训练培养应用型人才、机械专业本科学生素质与能力的培养研究_以武夷学院为例、基于校企合作模式促进大学生科技创新、地方新建本科院校工科大学生创新教育研究——以武夷学院为例。

表1 机械类创新应用型相关教育教改项目(2015-2019)

2.1.3 开办机械创新讲坛及论坛

为了解决机械类专业学生创新意识和团队协作能力不足问题，机电科创平台开设了机电科技创新讲堂及讲座团队，每个学期固定开展机电创新学术讲座，进行多方面的思维能力训练，从中激发他们的想象力和创造力，近年机电科技创新讲坛课题信息如下：“关于VR及智能机器人关键技术-路径规划”、“关于机械设计方法与创新设计”、“机械创新设计案例解析” 、“仿生机械学与创新设计”、“如何学好一门专业课”、“基于JDsoft surfMill7.0的自动编程与加工”、“新工科背景下，机械创新人才与创新能力培养”、“构建三个课堂，培养创新人才”等等。

同时开设了“武院机电科创”论坛，论坛开设机械类软件安装及使用、电子类软件安装及使用、电子硬件专区、问答专区、机械设备及工具用法操作区等等，将“第一课堂”与“第二课堂”无缝连接，不仅为机电科创实践活动顺利开展奠定基础，而且为新生学习提供一个网络平台。

2.1.4 构建“合作学习+专题制作”创新实践教学模式

基于机电科创平台，构建了“合作学习+专题制作”的大学生创新活动实践教学新模式，探索学生对职业竞争能力、责任意识、团队合作、创新实践等方面发挥的作用。合作学习是根据需求方式组建“机械/机电+电信/电气”队伍，实现机电一体化无缝连接，学习互补，团队协作。专题制作是基于项目的自我学习计划及实施方案，根据实况开展实务专题训练，按照实际技术研发作业流程对产品进行设计制造[5]，指导教师在专题项目中发挥支持性作用，如提供可能合理的方案、回馈疑点、化解消极反应、欠缺知识点辅导等。

如福建龙净环保公司提出的“零泄露卸碱装置”专题，以14机械穆天开同学为主的合作学习组，巧妙的将机械设计、机械制造、电子传感器、大学物理等相关课程的知识点结合在一起，通过了解行业背景及技术要求，研发密封隔离技术，利用介质容器将易发生喷溅的水泵与外界隔离，再利用重力势能将拆卸时管道内残留碱液回流至介质容器内，完成安全零泄露卸碱，此外为了能实现自动化，介质容器内部设计传感装置，根据内部液面高度开启或关闭水泵，操作方便不但提高了工作效率，而且减少了污染，解决了工程实际问题。

2.1.5 制定“五定七步”创新实践活动规范

为了解决机械类专业学生实践动手能力弱的问题，项目组经过多年的探索与实践，制定了“五定七步”的创新实践活动规范，包括教师指导工作的“五定”和学生科技创新活动“七步”。

(1)教师指导工作“五定”：

定点：依托机电科技创新实践基地，固定实践教学点；

定时：每周固定8个学时以上，进行创新实践指导；

定量：对项目组数量和项目进度总量进行严格把控，质量为先，兼顾效益。

定责：为了保证指导的连续性与完整性，项目组指导教师集体负责制，结合模块分工制。例如林权老师负责机械制造及实践操作为主，刘其南老师负责CAD/CAE技术为主，林铮老师负责机械设计为主，张明文老师负责自动化控制为主等。

定标：制定合格标准，严格执行设计审阅、实物演示、作品答辩三个环节，不合格的项目组直接淘汰，宁缺毋滥。

(2)学生科技创新活动“七步”：

学生创新实践活动步骤包括科技创新动员、选题论证答辩、科技创新立项、知识技能培训、团队创作验收、选拔参赛展示、成果总结改进。

2.2 “三阶”层进式培养

我们通过层进式培养，实现大学生知识、实践应用和创新能力三位一体化的培养目标。

2.2.1 “一阶”鼓励参加学科创新竞赛，普遍培养创新意识

面向全体机械类学生，除了机电科创平台和院系举办的各类学科创新科技活动外，课题组进一步鼓励动员同学们参加纳入《中国高校创新人才培养暨学科竞赛评估结果》排行清单中的三大赛事：大学生“挑战杯”学术科技作品竞赛、机械创新设计竞赛、工程训练综合能力竞赛，并建立了“三个四”全方位学科竞赛体系：(1)四个层次：院系级、校级、省区、国家级，其中院系级以机电科创平台为主办方，校级以校团委组织的科技节为主，省区、国家级都由省部级赛事组委会和政府部门主办。(2)四个阶段：院系级、校级、省区、国家级竞赛项目选拔阶段；(3)四种能力：培养基本能力、专业技能、综合设计能力、创新设计能力。通过执行“五定七步”创新实践活动规范，武夷学院机电学子参加全国大学生工程训练综合能力竞赛的成绩从2014年福建省内普通高校排名靠后，跃升至2018年的福建省内普通高校排名第一，机电学子的创新实践能力、工匠精神和团队意识也受到省内同行知名专家的一致好评，并在表彰大会上予以高度认可和赞许，2017年全国大学生工程训练综合能力竞赛与2018年全国大学生机械创新设计竞赛武夷学院均获代表福建省参加全国总竞赛资格，刷新了机电学子从未进入国家赛的获奖记录，2017年与2018年武夷学院均获优秀组织奖，赛事成绩共有三次获全省高校第一，赛事成绩优异。

2.2.2 “二阶”遴选赛题升级课题，创造一体化条件

学科竞赛只是将专业理论知识与实践相结合，处于创新基础阶段，后续关键是要提升创新能力的实际应用，解决机械工程素质偏低和应用技术能力匮乏，以及学科竞赛与创新人才培养衔接问题，加快知识向能力的转化。项目组提出第二阶段遴选优秀的学科竞赛作品，将“赛题”变“课题”，升级立项为大学生科技创新训练项目，集创新设计、加工制造于一体的综合性训练，为学生的创新活动提供必要的场地、设备及技术支持，先后立项了26个大学生创新训练项目，其中国家级14项，省级12项。在项目实施过程中，通过对学生进行立项、中期检查、经费管理、撰写论文与科学总结报告到结项的全过程一体化训练，引领和指导学生进行研究性学习，挖掘学生的创新潜能，为后续科研项目申报奠定坚实基础。

2.2.3 “三阶”精选大创课题立项科研项目，培养拔尖人才

第三阶段通过精选优秀大学生创新训练项目升级师生共建科研项目，执行“赛场市场一体化”机制，培养一批具有突出实践能力和创新精神的拔尖人才，发挥辐射作用，2016年-2019年赛题升级科研项目如表4所示。

表4 赛题升级课题列表(2016-2019)

3 基于“一平三阶”模式，学生科技创新成果丰富

通过“一平三阶”机械创新应用人才培养模式，近年(2015-2019)武夷学院机电学子获得如下成果：(1)以第一作者发表学术论文6篇，其中国家级期刊2篇，大学本科学报3篇，师生共同发表论文13篇；(2)大学生创新训练项目获武夷学院十佳优秀大学生创新训练项目奖3项，优秀大学生创新参展项目奖9项；(3)以学生为第一发明人，获得4项实用新型专利，师生共同研发署名获15项实用新型专利。(4)厦门晚报、南平广播电视台等媒体报道学生科技创新成果。厦门晚报采访报道了第五届福建省工程训练竞赛获得全省第一名获得者2015级机械电子工程专业的卢帅龙同学，由福建省南平市人力资源和社会保障局与南平广播电视台共同推出的《闽北创业》栏目组，于2019年6月26日对武夷学院机电科技创新教育实践及创新作品进行采访报道，并在2019年7月11日《闽北创业》栏目2019(145)播出：武夷学院以机械创新大赛促“双创”活力。

4 结语

在学院各级领导关心支持下，课题组提出并实践了“一平三阶”机械类创新人才培养模式，立项了一系列相关的教育教学研究项目，制定了机械类专业大学生创新能力阶段培养计划，建设了“独立、专用、开放”导师负责学生自我管理的机电科技创新实践基地，开办了机电科技创新讲坛启发学生创新思维，构建了创新人才培养专业教师教学团队，执行了“五定七步”的创新实践活动规范，近年机电学子在创新基础阶段、创新训练阶段、创新深化阶段，分别以大学生学科创新竞赛、大学生科技创新训练项目、师生共建科研项目为载体，都获得了丰富的科技创新成果。深度实践证明，该模式将创新能力培养结合创新实践，贯穿大学四年，显著提升了学生工程实践创新能力，全面落实了创新应用型“科班生”的培养。