新工科背景下的机械专业应用能力及创新精神培养

2021-08-09廖海洋赵燕萍周枫林王艳

中国教育技术装备 2021年9期

廖海洋赵燕萍周枫林王艳

摘要针对目前高校对应用型及创新型人才培养模式探究薄弱的现象，以新工科建設为背景，以机械专业教育为切入点，对知识体系、应用体系和激励创新体系三方面进行完善，提出合理的培养模式：完善课程体系，为应用型人才的培养打下理论基础;搭建实践平台，为应用型人才的培养奠定实践基础;以科研与竞赛驱动相结合的模式推动创新精神的培养。实践发现：该模式可提高学生的动手动脑能力，增强学生的创新意识，为机械专业探究应用型及创新型人才培养模式改革提供参考。

关键词新工科;机械专业;应用能力;创新精神;创新能力;应用型创新人才

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）09-0107-03

0 引言

创新是推动人类进步与社会发展的不竭动力。近年来，世界发达国家纷纷将创新发展及创新驱动提升到国家建设层面。创新型国家建设的本质就是创新型人才的培养。另一方面，从社会发展而论，应用型创新人才能催生新技术革命，加速区域经济发展和产业结构链翻新。故此，无论是国家战略发展，还是社会发展，都离不开应用型创新人才。

我国对创新型人才的研究始于20世纪70年代，但在21世纪初才初步对不同专业、学科进行特色化创新型人才培养模式研究。例如：荆福全[1]针对过分强调专业技能及市场效应问题，提出通过加强专业导论教育和增加社会实践环节的举措来完善教学体系;周蕙[2]则提出通过“双创”辅导课程和竞赛模式教育的培养体系来提高学生的创新精神。当下，新一轮科技和产业革命正在席卷全球，造成各国之间的综合国力竞争愈加激烈。为了提高综合国力，我国颁布实施一系列重大政策，如“创新驱动发展”“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”等，力求经济结构转型为以新技术、新业态、新产业为特点的新经济体系[3-4]。

新经济产业结构的转型迫切需求一大批具备创新创业能力和跨专业整合能力的工程科技人才。高校工程教育最突出的两个特征是面向社会生产活动和培养人才，面对新技术和产业革新冲击下的高校工程教育不仅要加快布局和建设新工科，还要推动现有工科专业的改造和升级，构建多元化与个性化相结合的工程教育人才培养模式，以满足新经济产业结构对人才培养的新需求[5]。

以湖南工业大学机械工程学院为例，目前该校机械专业是按“厚基础、宽口径”的要求，拓展专业覆盖面所构建的课程体系，体现统一性与多样性结合、共性与个性协同发展的原则。但是在新工科背景下，该课程体系还有部分缺陷。本文旨在结合新工科建设对工程教育的新要求，剖析当前机械专业教育存在的问题，提出改革思路及做法，为新工科建设背景下促进机械专业发展及构建应用型与创新型人才培养模式提供研究基础。

1 新工科的内涵及存在的问题

中国工程院院士、天津大学校长钟登华提出新工科的内涵：以立德树人为根本，以塑造未来为建设目标，以承、创、交、合、协与共为手段，培养未来多技化的创新型卓越工程人才。其内容可以简单概况为“五新”：以工程教育为代表的新理念、以学科专业为代表的新结构、以人才培养为代表的新模式、以教育教学为代表的新质量、以分类发展为代表的新体系。但是，目前高校在面对新工科提出的要求时存在一些明显的缺陷。

1）应用能力及创新能力的知识体系培养不足。高校在理论教学及实训教学环节过分注重理论知识的再强化[6-7]。

2）实践教学过分单一及单调，造成学生参与和体验感差。大部分高校在实践教学手段上基本还是维持演示型教学，学生被动汲取知识，造成很多学生积极性不高，实验报告的完成几乎是任务式的抄袭，进一步造成学生的两极分化。

3）学科交叉与融合匮乏造成创新精神不足，学生缺乏分析与解决问题的能力。大部分高校的课程设计之间衔接不紧密，课题过于陈旧，学生被限制在固有思维上;课余生活单一，造成大部分学生在上完课之后多是选择娱乐消磨以及社会历练，这对学生的专业素养与创新应变能力培养没有实质性的帮助[8-10]。

2 面向应用能力及创新精神培养的教学改革

针对高校对学生应用能力及创新精神培养不足的现状，首先需要改革传统的课程体系，建立培养应用能力的知识体系;其次是营造多样化的实践环境，增强学生的参与感、归属感和成就感;最后以科研与竞赛相结合的培养方式丰富学生课余的专业活动，在学生参与活动的过程中激励他们的创新精神。具体包括以下几个方面。

2.1 教学内容、课程设置及教学活动的研究和优化

根据现代机械专业的发展，以培养应用型创新人才为目标导向，构筑相关课程体系。在构建机械专业课程群体系时，采用“三维网络”构建方法，首先根据专业的培养目标确定其主干知识点（称为基点知识），连接主干知识点构成知识体系的主干线，即主干课程（称为主轴知识），发散主干课程形成平面课程群（称为支干知识），最终由课程群汇成主题的课程群体系（称为体型网络知识）。其主要表现形式为在专业知识培养方面，该体系以机构创新能力、自动机械（包装机械）设计技能及现代设计方法、电/气/液控制技术及应用和机器人技术的应用等四个课程主线来进行课程设置。在培养机构创新能力的课程主线上，对机械原理、机构设计、机构创新设计学等课程内容进行整合：将机械原理、机构设计内容作为主线课程的理论基础，以机构创新设计内容作为创新技能培养起点以及理论基础的拔高，结合机/电/液一体化机构及机械系统内容为知识的综合应用点，对课程中有关重复内容、交叉部分进行整合，优化内容的衔接，处理好基础与提高的关系;在专业能力培养上，对自动化机械设计、包装机械技术与装备课程内容进行整合，突出机械设计技能及现代设计方法的训练，突出应用型人才培养的中心位置。

在教学方面，一是打破传统的教学模式，运用多样化的教学手段，充分利用翻转课堂、MOOC等现代化手段开展教学，提高课堂教学效率，使教学质量实现全面提升;二是提高教师的政治意识和专业技能水平，将行业需求融入课堂学习，丰富课堂教学内容;三是改变传统的以教师为中心的教学模式，推崇“主导—主体相结合”的新式教学模式，力求让学生转变为知识的主动建构者和信息加工的主导者。

2.2 搭建面向应用的实践平台，丰富學生的参与感

首先，通过对课程内容的整合，将节余课堂教学课时应用开展实验教学，鼓励学生围绕课程所讲授的机构知识进行实践应用，开发综合性、设计性实验并联合企业建设开放性实验室。在学生掌握一定的基本理论后，鼓励他们通过动手做实验，深化对基本理论的理解;通过动手做实验，对理论知识进行更深层次的挖掘、钻研。其次，设置数控技术培训中心，培养学生掌握现代加工方法与技术。学生通过在机电一体化培训中心设计相关系统，接受机电一体化技术应用的训练。最后，与国内著名轻工机械生产企业联合，建设稳定的教学实习基地;开拓利用国内外资源的渠道，加强前沿科学技术在学生培养平台中的地位和作用;开展与国内著名高校的合作，整合相互间的资源，形成优势互补[7]。

2.3 强化创新能力、知识应用能力的实践训练

在大学生科技创新活动中鼓励学生积极申报项目，参加学科竞赛。让学生在大赛中进行自我锻炼，巩固专业知识的同时，训练学生利用专业知识解决工程难题，并且丰富学生课余的专业活动。在课程和毕业设计中引导学生多结合生产实际，如进行“机构的数字化设计与制造”等方面的课题研究，要求学生参与教师的实际科研工作，使学生融合多门课程的知识，提高专业技能。让学生在生产实践环节利用生产实践的机会获取生产过程中的一些专业知识，切身体会工业生产过程中科学技术、经济发展和人文社会三者之间的宏观联系，掌握现代化的工业生产特点，锻炼学生接触与解决工业生产实际问题的能力，在不违背基本理论的前提下鼓励学生利用发散性思维提出解决实际工程问题的创新方案。

3 结束语

培养具备应用能力及创新精神的高素质新工科人才是工科高校的重要任务。以新工科背景下应用型及创新型人才培养为切入点，从培养应用型及创新型人才的知识体系出发，并围绕应用型及创新型人才培养的知识体系进行研究，研究的结果为采用“三维网络”的多维构建思路，优化机械专业核心课程体系，强化认知体系;构建多维应用实践平台，改善实践教学的单一性;完善以应用型人才为主题的实践训练，使得学生的动手能力得到锻炼;以科研项目与竞赛为激励，激发学生的创新精神，培养学生分析问题及解决问题的能力。通过教学改革，提升学生的学习积极性及应用能力，强化学生的创新精神，随着各项能力的提升，学生的培养更加贴合企业的需求，增强学生的核心竞争力。■

参考文献

[1]荆福全.以培养创新能力为目标的“景观设计”课程教学改革研究[J].中国电力教育，2011（29）：117-119.

[2]周蕙.建筑类专业创新创业实践教学体系及人才培养模式研究：以重庆交通大学为例[J].科学咨询（科技·管理），

2019（3）：39.

[3]梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J].实验技术与管理，2013（6）：6-8.

[4]王姝歆，刘润.“新工科”建设背景下工程训练教学的探索与实践[J].教育教学论坛，2020（35）：119-120.

[5]王莉静.新工科背景下智能控制技术专业应用型人才培养探究[J].内燃机与配件，2019（21）：260-262.

[6]梁小平，张志佳，张桂芳，等.双一流大学专业建设中以学科竞赛促进基础课程实验教学改革的实践与研究[J].教育教学论坛，2019（15）：168-169.

[7]李颖.面向实践编程能力培养的实训教学改革研究[J].高教学刊，2020（28）：132-134.

[8]黄朝阳.应用型高等院校校企合作中实习管理平台的实践研究[J].洛阳师范学院学报，2020（2）：84-87.

[9]刘洪武，陈永峰.软件技术专业“线上线下、混合教学”模式改革与实践研究[J].河北软件职业技术学院学报，

2018（4）：41-44，54.