一流本科引领下的工程应用创新实践能力培养的改革和探索

郭辉 方宇 马西沛 范平清

摘  要：在一流本科建设的引导下，以培养机械类专业群学生工程创新与实践能力为核心，以丰富一流教学资源（包括课程资源及实习实训基地）为主线，将先进制造产业新技术、新产品、新业态、新模式融入教学过程，形成一批一流教学资源;对标先进制造业对工程创新能力的新需求，建成一批课内课外结合、校内校外融合以培养学生工程创新实践能力的一流双创实验实训基地;以卓越工程教育为引领，形成了与机械类行业企业协调育人、协同办学、协同创新的“三协同”立体办学模式;打造一流教学师资队伍，培育学生创新能力。

关键词：一流本科;工程应用;机械专业;探索

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）06-0032-04

Abstract： Under the guidance of first-class undergraduate construction， the core is to cultivate engineering innovation and practical ability of mechanical students. Taking the enrichment of first-class teaching resources （including course resources and practice training bases） as the main line， we integrate new technologies， new products， new formats and new models of advanced manufacturing industry into the teaching process to form a batch of first-class teaching resources. This paper analyzes the new demand of advanced manufacturing industry for engineering innovation ability， and builds a group of first-class training bases for innovation experiment and innovation to cultivate students' engineering innovation ability by combining in and out of class. Under the guidance of excellent engineering education， the "three synergies" three-dimensional school-running mode has been formed to coordinate education and co-innovation with enterprises in the mechanical industry， so as to cultivate students' innovation ability.

Keywords： first-class undergraduate; engineering applied; mechanical specialty; exploration

随着自动化、信息化、网络化、智能化等技术的不断成熟和广泛应用，在一流本科建设的引领下，各个高校积极开展新工科研究活动，从而深化工程教育改革，推进一流本科建设与发展，提高学生创新能力的培养。作为制造业重点发展领域的機械与汽车产业，这一发展趋势所需的技术人才正符合新工科人才特点[1-2]。目前，众多地方本科高校面临转型发展的机遇和挑战，在转型发展和新工科建设背景下，应用型本科高校更应紧密结合经济社会和产业发展需求，迅速调整专业定位，着力优化教学内容体系，为社会培养具备新工科实践与创新能力的应用型人才[3-4]。

一、重新构建工程应用型的一流教学资源

先进制造业快速发展对学生工程创新与实践能力要求不断提升，为解决机械类专业建设过程中课程资源及实习实训基地不足的问题，根据国家教学质量标准，在已有课程基础上，将先进制造产业新技术、新产品、新业态、新模式融入教学过程，打破专业界限，树立交叉、跨界、融合的“大工程”发展理念，重构课程体系，开发出一批一流教育教学资源[4-5]。

1. 新增课程资源，重构融合新技术、新业态的机械工程类课程体系。以智能制造、新能源汽车和机器人等新兴产业为引领，通过新增课程资源，构建融合先进制造业“四化技术”与新能源汽车技术的机械类专业课程体系。充分体现智能制造的自动化、信息化、网络化与智能化核心技术和新能源汽车产业的电机、电池、控制器以及汽车的智能化、网络化、信息化、终端化等核心技术，如表1。

2. 加强在线课程的建设及应用。构建“线上+线下”有机融合、互为补充的课程教学体系，丰富课程资源，满足学生个性化选课需求。一方面充分挖掘校内课程资源，加强在线课程建设力度，促进信息技术与教育教学深度融合，推动教与学的深刻变革。另一方面积极引进国内外优质在线课程，借鉴外校先进的教育理念、教学方法和教学技术。通过学分互认机制，融通线上线下两个空间，最大限度地发挥线上线下、课内课外等多种混合式教学模式在教与学上的作用，激发学生主动学习的动力和兴趣。

3. 利用“引智计划”引进双一流高校优质课程资源。根据《一流本科专业群教学资源条件改善实施办法》，灵活引进双一流高校机械类专业通识课程、专业课程资源，丰富我校机械类专业优质课程资源库，满足工程应用型机械类专业学生在宽厚基础、特色专业课程等方面的能力与素质培养需求。

4. 新建一批实验室。包括工业4.0智能制造实验室、智能制造数字化工厂、机器人实验室、新能源汽车核心总成（电机、电池及控制器）实验室、校企共建新能源汽车零部件“开放性实验室”及“联合实验室”等。支撑新增课程如《先进制造技术》《智能控制技术》《运动控制技术》《电机拖动技术》《机器视觉与传感技术》《图像视觉处理技术》《新能源汽车电池性能实验》等20余门课程的课内实验。

5. 升级改造已有实验实训基地。主要包括以下几个方面：升级改造专业基础类实验室、大学生“双创中心”、扩建大学生方程式赛车设计创新平台、重新架构“机器人”和“汽车人”科创中心等，优化配置师资、设备和项目。

二、“三协同”立体化办学模式，培育学生创新能力

机械类专业群经过多年的建设，始终围绕先进制造业产业需求，以卓越工程教育为引领，形成了与机械类行业企业协调育人、协同办学、协同创新的“三协同”办学模式，实现人才培养与产业需求的无缝对接，为学生提供产学研立体化学习环境，提高其创新能力[6-8]。

（一）产学交融的工程实践能力培养体系的创建

以培养面向先进制造业的工程应用型人才为目标，充分发挥校企协同优势，探索工程实践能力培养的模式和方法，根据机械类专业对毕业学生的知识、能力与素质的要求，从培养学生的工程实践能力、工程设计能力、工程创新能力和社会适应能力入手，完善实践教学体系，形成多层次、开放式、产学交融的应用型创新型人才培养实践教学体系，做学结合，在真实环境下培育学生的实际工程能力。

1. 校企联合指导学生实践课程。依托校企协同，与多家企业建立长期的校企合作关系，建立校外大学生实习实训基地群。实现学生整班级建制至企业完成认知实习、生产实习和岗位实习等顶岗实习任务，提升学生的工程实践能力。校企共同制定人才培养方案、组建教师队伍、搭建实践教学平台，共同实施教学、人才培养成效评价，企业参与人才培养全过程，不断推进开放型校企协同。在强调校企合作目标、师资、资源、管理的多方协作下，学生工程实践能力不断提升、工程能力培养体系逐步完善、教师教学能力普遍增强、学校科技创新能力逐步提高。

2. 企业教师进课堂。邀请企业工程师进行课堂教学，指导本科生进行课程设计。并将企业导师引入专业课程的课堂教学中，将新技术、新产品、新模式、新业态引入到课堂，引入企业案例教学，拓宽学生的知识结构，提升学生的工程能力，激发学生的学习热情。

3. 实行双导师制度。学生进入到企业实习。在企业中进行毕业设计等实践环节。毕业设计以企业的工程项目为基础，开展真刀实枪实战性的项目工作。实行“双导师制”，校内导师和企业导师共同指导毕业设计，包括答辩评价和成绩评定。

（二）基于工程项目的三层次、五模块的创新培养机制

面对先进制造业与区域经济社会新需求，推动我校工程应用型人才培养的内涵式发展，仍然需要持续打造多维度“定位精准、能力突显”的工程应用型创新人才培养新机制[9-11]。

1. 构建三级项目，逐渐提升工程能力和素质

如图1所示，将机械类专业所需的共性工程能力作为一级项目进行训练，称为“工程表达”，注重学生将机械类产品采用基本的工程图纸进行表达的能力培养。二级项目包括产品结构设计、产品制造、机电控制器设计、工业机器人及方程式赛车设计五大模块，供不同专业方向的同学进行选修。在二级项目的基础上进一步分解则形成学生个人或小组可选择的三级项目，三级项目往往与具体理论课程、实践课程或实习环节相关联，同学选择完成三级项目的过程，校企联合导师将对项目开展过程中的设计、计算、图纸绘制、程序编制、制造、装配、调试等环节进行指导、评价。由于毕业设计为每位同学必须项目，不计算在五大模块中，但仍然分解到三级项目。参与导师科研项目、企业实习环节的项目、各类学科竞赛项目都可以作为畢业设计的内容。一、二、三级项目是逐渐深入的，可完成学生工程实践创新能力的培养。

2. 五模块交叉，可培养学生综合创新能力

所设置的产品结构设计、产品制造、机电控制器设计、工业机器人及方程式赛车设计的五大模块，可交叉进行，形成学生综合能力培养的螺旋式上升曲线。图1中贯穿各个模块的是所列出的各类专业课程及实习实践，学生只要选修了相关的课程，即可在各个模块之间进行交叉选择，既满足学生培养的个性需求，又为机械类专业学生打下扎实的专业基础。对机构设计感兴趣的同学，既可做产品结构设计模块的三级项目“机构学分析”，也可以选择参加工业机器人模块的“机器人机构设计”，也可以进行方程式赛车设计模块的“各系统总成设计”。多个模块的三级项目都鼓励学生以小组的形式完成，在培养学生工程创新实践能力的同时，锻炼学生的团队合作、组织能力、领导能力、交流能力等非专业能力，有利于提升学生的综合创新能力。

三、打造工程应用型机械类专业群一流教学师资队伍

加强对教师队伍的培养，培养一批具有创新能力和发展潜力的教师，形成可持续发展的教学师资梯队，特别是加强培养以年轻的博士研究生为主的中坚力量，培养教师的业务能力和工程实践能力，建设一流教学师资队伍，如图2所示，为培养学生的工程应用创新实践能力提供保障[12-13]。

（一）加强教师思想理论教育和政治引领

把政治标准放在首位，严格高校教师资格准入制度，完善《加强和改进青年教师思想政治工作的实施意见》，加强对拟录用人员的思想政治表现、道德品质、遵纪守法、诚信记录等情况进行考察，并对应聘人员资格条件进行复审。开展网上评教、评选师德标兵等活动，倡导师德师风，落实教授为本科生上课制度，优秀教师进入教学一线。

（二）立足校企三协同，提升双师型教学师资素质

建立内培外引多渠道双师型教学师资队伍建设机制，形成《培养和提高教师工程应用能力实施办法》，内容包括人才计划、本科生企业导师聘任办法等。设立产学研双师人才培养专项资金，支持教师到企业进行为期一年的挂职锻炼，以保证教师工程能力及工程素养得到切实提高。

（三）内培外引，提升师资国际化能力和专业水平

从校、院两级进行政策支持，引进和培养教学名师、领军人才和青年人才。加强青年教师国际化能力的培养力度。资助教师赴国外高校进行学历学位进修、选派教师进行国外教学研讨交流、指导学生进行国际学习交流、开展国外短期课程学习和培训等，给在校青年教师广阔上升空间。

（四）建设教师全方位培养机制

依托校党委教师发展中心，建立起涵盖教师选聘、岗前培训、职初培训、专业发展、企业工程实践培训、支持教师参加教育教学交流会议、职业能力不断提升等全过程的教师发展体系，实现教师培养和发展制度化。

四、结束语

在一流本科建设的背景下，围绕机械与汽车新兴产业发展需求和特点，以提升机械与汽车工程专业学生的工程实践能力和创新能力为出发点，通过优化课程体系结构、构建多元培养模式，打造一流教学师资队伍等一系列改革措施，建立新工科背景下的机械与汽车工程创新人才培养体系，切实提高人才培养质量，为我国机械与汽车新兴产业发展提供优质人才。

1. 建设一批一流教学资源。包括及时融入先进制造业新技术、新业态、新产品、新模式的理论课程与实践课程，以及强化学生工程创新与实践能力培养的一流实验实训示范基地。

2. 创新机械类专业工程应用型人才培养机制，对标学生工程创新与实践能力培养需求，进行“三协同”立体化办学模式，培育学生创新能力。

3. 打造工程应用型机械类专业群一流教学师资队伍，培养教师的业务能力和工程实践能力，为培养学生的工程应用创新实践能力提供保障。

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