基于科教融合的机电学科大类课程体系构建与实践

2021-01-13章秀华田斌陈绪兵

科教导刊 2021年27期

章秀华田斌陈绪兵

摘要随着科技的不断发展与进步，我国正在经历从自动制造向智能制造的转变，企业对于高素质、高技能人才的需求量越来越高，尤其需要同时精通机械、电子、信息等专业的复合人才，机电学科复合人才已经成为我国制造转型和升级的核心支柱。传统的机械、自动化、电子信息类课程设置已无法满足日益增长的复合人才的需求，迫切需要构建机电学科的大类课程体系。本文提出“知识传输+能力传输”的新教学理念；设计并实施“引导型、鼓励型、启发型、互动型”多元一体的教学模式；形成“深入化、精品化、实战化”的实践教学模式。立足专业知识，面向智能制造方向，为企业和社会培养掌握核心技术、适应现代科技发展的人才。

关键词科教融合机电学科大类课程体系

中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.27.016

Construction and Practice of Major Curriculum System of Electromechanical Discipline Group Based on the Integration of Scientific Research and Teaching

ZHANG Xiuhua[1][3][4]， TIAN Bin[2][3][4]， CHEN Xubing[1]

（[1]SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，WuhanInstituteofTechnology，Wuhan，Hubei430205；

[2]SchoolofElectricalandInformationEngineering，WuhanInstituteofTechnology，Wuhan，Hubei430205；

[3]HubeiKeyLaboratoryofOpticalInformationandPatternRecognition，Wuhan，Hubei430205；

[4]HubeiVideoImageandHDProjectionEngineeringTechnologyResearchCenter，Wuhan，Hubei430205）

AbstractWiththecontinuousdevelopmentandprogressofscienceandtechnology，Chinaisexperiencingthetransformation fromautomaticmanufacturingto intelligentmanufacturing. Enterpriseshavean increasingdemandforhigh-qualityandhighly skilledtalents，especiallycompoundtalentsproficientinmachinery，electronics，informationandothermajors.Compoundtalents ofelectromechanicaldisciplinegrouphavebecomethecorepillarofmanufacturingtransformationandupgradinginChina.The traditionalcurriculumofmachinery，automationandelectronicinformationcannotmeetthegrowingneedsofcompoundtalents. Thereisanurgentneed to buildalargeclasscurriculumsystem ofelectromechanicaldisciplinegroup.Anewteachingconcept of knowledge is proposed： transmission & ability transmission. A teaching mode of guiding， encouraging， initiating and interactiveisdesigned and implemented.Apractical teaching mode ofin-depth，high-qualityandpractical is formed.Basedon professional knowledge and intelligent manufacturing， it will supply the enterprises and society with talents who master core technologyand adapttothedevelopmentofmodernscienceandtechnology.

Keywordsintegration of scientific research and teaching； electromechanical discipline group； general curriculum system

從专业的角度来看，智能制造是指将光、电等传感器件运用在生产过程中，采集各种数据，并由通信技术将各种不同的智能装备和系统的数据连接起来，上传至工业服务器，用工业软件系统进行大数据分析处理，进而保障生产过程的最优性和安全性，最终实现智能化生产。在新一轮科技变革和产业升级过程中，世界各国已把智能制造作为抢占发展机遇的制高点和主攻方向。特别是目前全球疫情肆虐环境下，智能制造除了保障企业的正常生产，还可有效避免员工聚集作业的风险，因此推动智能制造产业发展的任务刻不容缓。

我国提出“一带一路”倡议，并实施了“创新驱动发展”“互联网+”“中国制造2025”等一系列重大战略，期望构筑先发优势，在新一轮国际竞争中胜出。这导致以新技术、新业态、新产业为特点的新经济发展对工程人才的培养提出了新的要求。[1-4]目前我国的制造企业正处于积极向智能化发展转型过程中，严重缺乏智能制造方向高素质的专业复合型人才。数据分析表明，到2025年，智能制造领域的人才缺口预计达900万人，专业人才培养的滞后与脱节已成为制约智能制造发展的核心问题和重要瓶颈。[5-10]本文针对面向智能制造人才培养的相关专业及课程体系构建问题，在新工科及工业4.0需求背景下，以科教融合为核心，探索科教融合对提高学生创新与实践能力的途径，[11]构建基于科教融合的机电学科大类课程体系。

1传统课程教学存在的问题

教学理念滞后，学生学习动力不足。传统的机类、电类主要教学内容及教学理念赶不上当今制造技术的快速发展，具有滞后性，很难激发学生的学习兴趣。同时，基于灌输知识的教学理念与学生对制造行业新技术、新知识的渴望完全脱节，造成学生学习动力不足。所培养的学生以考试为目标，没有掌握机类、电类学科的最新发展方向和前沿技术，社会竞争力不强。急需解决教学内容不能满足学生和时代的需求问题。

课程结构不均衡，体系滞后，重理论，轻实践。传统的机类、电类课程结构过于封闭、陈旧、门类过多，结构不均衡。实践教学不足，实践内容过于简单，与先进制造技术的快速发展不同步，缺乏学术前沿知识。课程内容旧、繁、难、偏和偏重理论，课程之间衔接性不强，很难调动学生的学习积极性。课程结构和课程体系的改革刻不容缓。

教学手段单一，以讲为主，学以不能致用。传统的机类、电类教学手段单一，以讲为主，强调接受，学生应付考试，能力没得到培养。教师教学方式固化，主讲一门课程，课程之间衔接不上，与智能制造技术脱节，知识传递不上，导致学生无法掌握课程知识体系，考一门，忘一门。学生缺乏与先进制造企业的交流机会，缺乏科研项目训练机会，动手能力差，无法将理论知识与技术发展及前沿工作联系起来，难以满足企业需求。课程实施形式的改革十分必要。

针对上述问题，本项目以先进智能制造前景为驱动力，完成了机电学科大类课程体系的改革，形成并实施了一个以“知识传输+能力传输”为特色的课程体系。

2课程教学新思维构建

2.1转变教学理念：以学生为本，以能力传输为导向

为解决机类、电类学生学习持续性动力不足和厌学问题，提出了新的教学理念：以学生为本，从知识传输过渡到能力传输。在教方面，改变传统过于注重知识传授的倾向，实行“三导师”（学业导师+项目导师+企业导师）和“全程导师”，通过高科技知识的引入和科研项目的引导，增强学习兴趣；在学方面，以智能制造技术为驱动力，以兴趣为导向，加强学习主动性，使获得知识与技能成为学生的正确价值观，不再以应付考试为学习目标。以学生适应时代发展为需求，全面提升学生素质。

2.2构建新课程体系：突出四个结合

构建符合智能制造时代发展和把脉学术前沿的新课程体系，主要体现在教学内容的先进性、课程结构的时效性、教学方法的新颖性和教学手段的多元化等方面。

强化知识与能力的融合，对课程设置提出了四个结合要求：新科技与课程内容相结合，理论教学与实践教学相结合，课堂教学与第二课堂相结合，企业实习与社会实践相结合，形成“3+1”培养模式。强化选修课，增加学科前沿课程，将智能制造新技术反映到教學中，让科研成果进教材和转化为课堂教学。

增加实践课程学时，增加学术周，以实际应用为背景，建立小课程，让企业导师进课堂。扩大教学内涵建设，加强学科竞赛、科研项目、研讨、撰写专利，发表论文等形式的隐性课程的设置，完善了考核评价机制。新课程体系培养方案、新旧课程体系对比及实施效果等材料见附件。

2.3教学手段多元化：强化从知识传输到能力传输

智能制造技术驱动了教学手段的多元化、多层次发展，不再局限于单一课堂教学，从知识传输过渡到能力传输。每学期第10周专门设为“工大学术周”，学生走出课堂，参加学术活动，主要参加形式有：前沿技术讲座、专家论坛、机械创新大赛、物联网大赛、科研成果展示、产品制作等。每学期举办两次“导师超市”，让学生选择导师，参与科研项目。与东风、二汽等多家省内外制造企业建立了产学研合作模式和企业联盟，让学生进企业见习、参观、实训、实习，让企业工程师和企业导师进课堂，参与课堂教学等形式，有效地扩展了学生的视野，在企业实践中把握智能制造时代的发展方向。经过多年的探索与实施，形成了一个从知识传输到能力传输的育人新体系。

3课程教学创新

3.1教学理念创新

提出了“知识传输+能力传输”的新教学理念。以学生为核心，以知识传输为基础，重视能力传输。在教学过程中，教师作为输入端，学生为吸收端，传统教学偏重输入端，轻视吸收端，教师以灌输知识为主，学生以考试为目标。新课程体系，将最新智能制造技术快速融入课堂教学，科研成果转化为教学内容，追踪学术前沿，扩展教学视野。以智能制造高科技为驱动力，实行全程导师制，新科技与课程内容相结合，理论知识与科研项目相结合，通过知识传输，实现能力传输。

3.2教学模式创新

设计并实施“引导型、鼓励型、启发型、互动型”多元一体的教学模式，形成导师制。将专业知识的讲授与智能制造实际案例结合起来讲解，引导学生了解自己未来的专业方向；鼓励他们解决智能制造过程中的实际技术问题，在碰到问题时启发他们思考，形成老师与学生之间的来回互动模式，不断互相交流、学习，碰撞出思维的火花。“导师超市+全程导师”倒逼老师人人有高水平的科研项目，学生人人有感兴趣的课题，起到科教融合、使学生能力大提升的教学效果。

3.3教学实践创新

形成“深入化、精品化、实战化”的教学实践模式。通过学校导师与企业导师的联合教学，带领学生深入制造企业进行实际动手操作，深入了解产品制造的每一个环节所涉及的专业知识，将课堂中所学理论与实践联系起来，批判性思维和解决问题能力因此得到全面提升。充分挖掘学生的专业特长，鼓励他们根据兴趣提高自己的动手能力，将自己所接触的课题和任务做成精品，并给予充分的奖励，让学生充分体会和享受到科研实践带来的自我价值感受。

4科教融合模式实践

4.1教学改革

新课程体系的建设有力推动了机电学科大类课程体系、课程结构和人才培养模式的改革，“画法几何”等课程建设成为了省级精品课程，“工业机器人技术及应用”“模拟电子技术”“数字电子技术”等获批湖北省省级一流本科课程。将融合光、电、机械等多学科的先进智能制造与检测技术融入课堂授课内容和课程体系，形成了智能机器人、激光加工与表面技术、超精密加工与检测技术、信息检测与处理技术等具有特色的研究方向。

4.2人才培养

新课程体系实施以来，人才培养效果显著，学生受益面广，每年覆盖近30个自然班，主干课程学生到课率达100%，获国家奖学金近70人，就业率96.02%，考研率22%，高端就业率32.6%，获省优秀学士学位论文57篇。已毕业5届学生4420名，每届有30多名学生进入格力、富士康、华为等国际500强企业任职，40多名学生出国读研，还有多名毕业生自主创业。学生在校期间不仅学业成绩突出，而且综合实践能力也大幅提高，学生积极参加各类学科竞赛，参与率30.5%，获“挑战杯”“飞思卡尔”“电子设计大赛”“大学生机械创新设计”“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、湖北省大学生金相技能大赛、全国大学生机器人大赛机甲大师赛RoboMaster、中美青年创客大赛等学科竞赛奖80多项。

4.3成果交流及辐射效应

2016年4月，长江日报以《“超市”里选导师，本科生自己决定跟谁学》为题，报道了“导师超市”。本科生在“导师超市”里，自主选择导师参加科研及学科竞赛，同时，湖北日报荆楚网、中国教育在线、搜狐网、湖北新闻网等媒体多次广泛报道了“导师超市”。美国印第安纳州立大学厉小龙教授，英国普利茅斯大学Peter教授等专程来我校就机电大类课程体系进行了国际交流，签订了“2+2”联合培养协议，已有多名交换生获双方学位。

5结语

教学与科研如车之两轮、鸟之双翼，既相互支撑与联动，又相互促进与提升，呈螺旋上升态势，科学研究必然会为教学提供新内容、新观点和新方法。科学研究是大学活力的源泉，科教融合是提高大学教学质量的重要途径。基于科教融合的机电学科大类课程新体系的构建与实践，对于培养我国科技创新大环境下的智能制造型人才具有重大意义。

*通讯作者：章秀华

基金项目：湖北省普通本科高校“荆楚卓越工程师协同育人计划”项目（2016038）

参考文献

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