新工科背景下机械工程专业应用型人才培养模式研究

苗建伟，姜 波，赵京鹤，王 顺，王春艳

(1.长春光华学院机械工程学院，吉林 长春 130033；2.吉林大学机械与航空航天工程学院，吉林 长春 130025；3.长春师范大学计算机科学与技术学院，吉林 长春 130032)

为社会培养满足行业需要的高素质应用型人才是应用型本科高校人才培养的宗旨。在当前工业快速发展和人才竞争激烈的大环境下，面对新一轮科技革命和产业变革，以知识传授为主的传统教学模式已经无法满足社会对专业人才实践和创新能力的要求[1]。随着工业 4.0 时代的来临，科学技术不断进步。新技术催生了新经济，新经济的快速发展迫切需要新型工科人才的支撑[2]。“新工科”的出现是为了支持和服务“中国制造2025”战略发展规划，是教育部倡导推行的一项重点工作，是在新的产业与科技革命以及经济发展竞争背景下应运而生的[3]。新工科建设主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动，以新技术、新产业、新业态和新模式为特征，以应对变化、塑造未来为指引，为如何迎接新挑战、培养新型人才指明了方向[4]。为了进一步发展机械工程专业，适应社会和科技的飞速发展需求，应用型高校机械工程专业的人才培养目标应锁定在加强理解能力、操作能力和创新能力上，同时加强责任感的培养。这样能够充分发挥应用型本科高校的职能，同时利用已有教学资源，培养学生动手实践能力，在改革中摸索出适应当地行业特点的新特色，为传统工科职业教育赋予新的生长点和活力。

1 人才培养面临的主要问题

目前，应用型本科高校机械工程专业学生表现出核心竞争力不足的现象，主要缘于现有人才培养模式存在以下问题。

1.1 课程体系滞后

课程体系是人才培养目标的具体化和依托。目前，应用型院校机械工程专业的课程设置更多关注学科知识的贯通，较少关注知识与操作能力的融合。课程内容与实践联系不够紧密，导致学生虽然学习了专业知识，但不能将相关知识转化为实际应用能力，从而难以应对新时期学科交叉融合的变化，其操作能力和创新能力的产出不够理想。

1.2 实践教学环节薄弱

传统的校内实践教学主要是为理论知识教学服务的，以协助传递理论知识为主要目的，没有紧密联系行业实际。例如，课程设计的任务题目大都是教师自拟，或者题目已经使用多年，缺乏工程实际背景且内容不能反映行业发展。这样的设计训练没有起到实践教学应有的培养学生设计能力和创新能力的作用，也无法有效调动学生学习的主动性、积极性。此外，实验教学方式以教师演示操作、学生重现操作为主，教学方式单一，不能有效培养学生的操作能力和解决实际问题的能力。

1.3 专业技能不足

传统的企业实习多采用学生现场观摩、企业导师现场讲解的方式完成。这种方式难以让学生真正参与到企业的实际工作当中，即使有所参与，也只是简单的问答与互动。这导致应用型本科高校学生在工作中表现出缺乏实际工作能力、难以适应企业节奏、职业素养不够等问题。

1.4 学习兴趣缺乏

在人才培养过程中，存在学生对理论学习、实习实践志趣缺乏的问题，这主要源于学生对自身、家庭和社会应有的责任感不足。在人才培养中通过课程思政教育培养学生的责任感，从而激发学生的学习志趣，引导学生自主探索和创新，是培养高素质人才的关键。

2 人才培养模式的改革与探索

应用型本科高校机械工程专业的人才培养模式，应紧扣新工科的建设和发展要求，进行准确的人才培养定位，以课程体系建设为引导，以实践能力产出为目标，以激发学习志趣为驱动力。

综合上述目标，本研究采用模块化理念构建人才培养模式。模块化思想在20世纪70年代应用于教育领域，近年来得到广泛的应用与研究。模块化思想是以一个主题为中心，将与主题相关的内容分成不同模块，以主题为主线将各个模块有机组合在一起。人才培养模式的建立以培养目标为主题中心，以模块化方式制定课程体系、实践教学模式、校企协同育人方式，再结合课程思政模块，注重培养学生的责任感、理解能力、操作能力和创新能力。针对人才培养过程中存在的问题，具体提出以下四方面解决措施。

2.1 优化人才培养目标，构建“基础理论模块+专业知识模块+应用能力模块”课程体系

人才培养目标是人才培养的纲要和主旨，是构建知识框架、制定课程体系与开展教学工作的主要依据。应用型人才培养目标应以行业为本，适应社会经济的发展需求。以目标为导向的 OBE 教育理念符合应用型人才的培养目标。OBE教育是对教育模式的全面革新，它也被称作成果导向教育、能力导向教育、目标导向教育、需求导向教育，所以OBE既是基于学习产出的教育模式，也是工程教育专业认证的成果导向理念[5-6]。OBE 理念将学生作为整个教育活动的中心，学生通过学习专业知识，能够实现学以致用，并提高自身的综合能力，真正实现自我人生价值与社会价值[7]。在OBE理念下，将应用型机械工程专业人才培养目标定位为培育富有责任感，具备理解能力、操作能力和创新能力，专业技能扎实，职业素养优秀的高素质应用型人才。在此基础上，梳理行业发展趋势与地区企业优势，错位发展智能制造、新能源汽车等方向，培养满足区域经济发展需求、特色鲜明、核心竞争力强的应用型人才。

在新工科背景下，应用型人才培养模式的课程体系应紧扣职业能力需求，基于工程教育专业认证的学习产出教育模式理念，构建“基础理论模块+专业知识模块+应用能力模块”的课程体系。基础理论模块包括政治、数学、外语、计算机、体育等培养学生基础能力的通识教育课程。通识教育课程的教学内容设置和讲授应紧扣应用能力培养这一目标。例如，传统的高等数学教学内容多为连续性数学知识，而吉林省的先进制造产业如汽车、高铁、试验机床等都具有离散制造的特点，因此课程教学内容的制定应注重培养学生对离散性数学的理解能力，从而提升学生将所学的高等数学知识转化为先进制造技术的能力。专业知识模块包括专业基础课程和专业核心课程，以基础理论模块为依托，以行业发展需求为引导，着重对“理论力学”“材料力学”“机械原理”“机械零件”“机械振动”等涉及机械工程核心知识体系的专业课程进行调整，弱化公式推导和计算方法，注重应用案例和理实融合，按照理论应用、设计应用、工程应用、制造应用的系统应用思想设置课程内容和课程标准，在教学中着重提升学生对专业知识体系的理解能力和融会贯通能力。应用能力模块以专业知识模块为支撑，以能力产出为导向，课程设置与职业能力紧密衔接，主要包括校内实践和协同育人两个部分。校内实践涵盖课程设计、课程实验、毕业设计等环节，培养学生的专业实践核心能力；协同育人包括校外实习、企业见习、专业拓展等内容，着重提升学生的专业技能和职业素养。课程体系的基础理论模块、专业知识模块和应用能力模块互为支撑，有效衔接，既保证基础理论学习，又侧重应用能力培养。

2.2 “引导实践模块+自主实践模块”的校内实践教学模式

校内实践教学是学生巩固专业知识、加强理论应用的有效方法，也是培养学生创新意识和提高其动手能力的重要途径。新时期吉林省优势产业的技术特点主要体现为：自动化生产设备之间或自动化生产设备与机器人工作站之间的柔性连接；自动化生产设备之间或自动化生产设备与机器人工作站间的数据交换。这表明，在新工科背景下，理解能力、操作能力和创新能力是应用型人才需要着重培养的核心能力。

在校内实践过程中，依托实践平台加强对课程设计、实验教学等实践环节的改进。将以教师重复操作和反复讲解为主的传统教学模式，改进为“引导实践模块+自主实践模块”的实践教学模式。在引导实践模块中，教师主要结合实际工程背景及行业新兴技术引导学生将理论知识应用于实践的思路和方法，不强调实际操作过程的重现，让学生通过独立实践而非模仿的方式印证理论知识，提高学生对知识的理解能力和实践操作能力。自主实践模块将学生分成各实践小组，把实践任务以项目的方式分配给学生，然后以能力产出为导向进行评价考核，启发学生探索，增强从理论知识到实际应用的迁移能力。

例如，在数控加工实验中，教师以光轴为例将数控加工和数控编程的思路通过演示讲解传递给学生，然后让学生自主编程完成阶梯轴的数控加工，实现引导实践教学；再将螺栓的数控加工任务以项目的方式分派给学生小组，作为自主实践模块让学生自主讨论完成。再以毕业设计为例，机械类毕业设计的部分题目通常来源于教师或学生自拟，还有部分题目来源于使用多年的陈旧课题。多数教师缺乏企业背景，企业调研不足，而学生缺少实际工作经验，专业知识不够深厚，导致教师与学生自拟题目往往脱离工程实际。反复使用的陈旧题目难以适应日新月异的科学技术的发展，也无法满足行业的实际需求。因此，教师在拟定题目前应充分进行企业调研，并且可增加企业导师和企业命题，使学生的毕业设计选题起到良好的实践引导作用。此外，毕业设计的评价机制可以在原有的基础上适当增加学生互评的环节，通过互评提高学生自我检查能力和自主实践能力。

在实践过程中，引导实践模块和自主实践模块并不是孤立的。引导实践模块培养了学生的理解能力和基本操作能力而自主实践模块提升了学生的理解能力和操作能力，并培养了创新实践能力。

2.3 “短期实习+长期见习+专业拓展”的校企协同育人方式

校企协同育人在应用型人才培养中具有不可替代的作用，这种培养模式是除校内实践教学以外的另一种有效提升实际应用能力的教学方式，能让学生更早地接触职业环境，加强行业认知，掌握行业动态。为此，建立“短期实习+长期见习+专业拓展”的协同育人方式，以提升学生的专业技能和职业素养。

短期实习，主要指针对低年级学生开展的短期专项企业实习实训。例如金工实习，实习时按照实习内容分为整体实习和小组实习。整体实习针对有危险性、复杂的操作，例如金属高温热处理实验，该项实习以学生观摩、讨论、思考的方式完成，以理论分析和论述报告为评价标准。小组实习针对相对安全的基础专项实训，例如电机的信号测试，实习以自主操作和成果汇报为考核标准。短期实习能让学生更早熟悉企业环境，掌握专项基本技能。

长期见习，主要以长期企业实践的形式针对高年级学生开展。为学生指定企业导师，实行企业和学校双向指导，同时严格按企业生产制度设定课程内容，注重学习行业和企业的先进工艺、技术和标准，结合实际为学生制定学习目标。校企联合共同拟定有针对性的见习计划，例如开展“现代学徒制合作实践”，培养学生的职业素养，提高学生解决复杂工程问题的能力。适当引入企业绩效考核机制来评定学生成绩，在教师、企业导师、同学、企业同事等多类评分者参与中完成学生实践成果的评定，以保证总体实践效果。长期见习能有效提升学生的专业技能和职业素养，有助于学生凝练毕业设计的内容，增加就业机会。

专业拓展，是对学生校内学习的进一步深入，旨在让学生有机会接触更多的企业和不同的工作实况，促进学生对所学专业知识的深入理解，切实提高大学生的实践能力。专业拓展环节的实施方式主要为企业观摩、与行业名人交流等，确保专业实践拓展与行业前沿全面接轨，使学生加深专业认知，掌握行业动态，拓展专业视野，培养良好的专业素养，未来更好地服务企业。

通过“短期实习+长期见习+专业拓展”的有效融合，将学校机械工程专业与社会机械行业精准对接，加深学生对专业的理解，增强学生对专业知识的纵向贯通能力，充分发挥协同育人的作用，有效提升学生的专业技能和职业素养。

2.4 培养责任感，激发学习志趣

学习兴趣决定学习态度和学习效果，激发学生的学习兴趣是提高课程教与学质量的关键。从学生的内在和外在两方面激发学习兴趣。

内在方面，将课程思政的内容贯穿整个理论教学体系与实践教学过程，激发学生学习志趣，培养学生的社会责任感、家庭责任感和自身责任感。对学生社会责任感的培养有助于学生树立正确的价值观，爱岗敬业，诚实可靠，积极投身于社会主义现代化建设，利用所学专业知识有效回报社会。提高学生对家庭的责任感能够培养学生孝顺父母、理解父母、勤劳自强的优良品质，拒绝做“啃老族”。强化学生自身的责任感有利于学生克服得过且过、自由散漫、态度消极等不良思想，养成刻苦学习、积极努力、认真上进的良好习惯，不断提高专业素质。因此，应用型本科高校大学生应注重培养不依赖父母的独立意识，增强对社会、家庭和自身的责任感，立志成为对社会有用的人才。

在课程思政中，可以引用孝顺父母这一中华民族传统美德为例，利用情感故事教育学生体会父母的艰辛，认识到“自强自立，不依赖父母，学好本领，不愧对父母的付出”就是对父母孝顺的最好体现。通过职业规范、榜样事例讲解“踏实敬业”是最基本的职业道德，学生的本职工作是学习，学好专业知识就是敬业，也是社会责任感的间接体现。通过课程思政教育帮助学生塑造正确的“三观”，驱动学生努力学习专业知识、提升专业技能、提升就业竞争力，肩负起对父母和社会的责任。

外在方面，努力为学生创建多样化、开放性的自主探索环境，打造模块化、多样化的第二课堂。主要通过学科竞赛模块、教科研成果模块、证书模块、养成教育模块、学术讲座模块等组建第二课堂，为学生提供自主设计、制造验证及产品展现的机会，锻炼学生的创新思维和实践能力。

学科竞赛模块充分发挥以竞赛锻炼学生综合应用能力的作用，同时设置竞赛学分，国家级一、二、三等奖分别为4、3、2学分，省级一、二等奖分别为2、1学分。该学分可等同专业选修课学分，以此提高学生参与多样化竞赛的积极性。竞赛题目和内容可以让学生按要求自拟，引导学生将竞赛成果贴近或转化为实际应用，通过设计制造自己感兴趣的方案和产品，使学生在实践中巩固理论知识，体会机械设计与制造相融合的魅力，促进对机械行业的认知和热爱，激发投身工业发展的志向。教科研成果模块注重培养学生参与教科研活动的能力，为毕业后从事教育和科学研究领域工作打下良好的基础，同时对参与取得教科研成果的学生给予学分奖励。证书模块主要鼓励学生考取行业认同的各种认证证书，证书不仅是学生相关能力的体现，也能为学生未来就业提供帮助。养成教育模块主要通过学生参与志愿服务活动、课前十分钟演讲活动、读书笔记分享活动等完成，通过设置多样化的活动提高学生的参与热情，激发其学习兴趣，并培养学生良好的习惯以及积极参与社会活动、团结友爱同学等优良品质，充分提升学生的综合素质。学术讲座模块鼓励学生积极参与不定期组织的学术讲座，邀请业内的专家和学者举办专业认知、职业生涯规划、学科前沿等相关讲座，使学生有机会与名师和企业家近距离接触，拓展专业课程在时间和空间的维度，开阔视野，激发学习志趣，为专业知识的创新应用提供条件。

3 结语

为了适应新工科背景下应用型本科高校机械工程专业人才培养面临的问题和挑战，以行业为本定位人才培养目标，基于OBE理念构建了“基础理论模块+专业知识模块+应用能力模块”互为支撑的课程体系；从培养学生核心能力即理解能力、操作能力和创新能力角度出发，设计了“引导实践模块+自主实践模块”的实践教学模式；以“短期实习+长期见习+专业拓展”的协同育人方式提升学生的专业技能和职业素养，增加其就业核心竞争力；通过“课程思政”教育培养学生责任感，并创建多元环境激发学习志趣。新的人才培养模式以培养学生核心应用能力为侧重点，以激发学生责任感和学习志趣为驱动力，在保持职业教育特色的同时顺应“新工科建设”的要求，有利于培养更多满足行业需要的强竞争力高素质应用型人才。