新时代系统思维下机电类专业人才培养体系研究与实践

2022-05-22马军曹阳李晓科耿军晓何文斌

高教学刊 2022年14期

马军曹阳李晓科耿军晓何文斌

摘要：以新时代社会经济发展和新工科建设为背景，分析现有机电类专业人才培养模式的问题和不足，提出基于系统思维改造机电类专业人才培养体系的新思路。建立多学科交叉融合的机电类专业课程平台，构建以产出为导向的产学研融合协同育人模式，探讨基于PDCA的机电类专业人才培养过程评价与持续改进闭环反馈机制。研究成果得到应用实践，取得了良好效果。

关键词：新时代;新工科;机电专业;人才培养;系统思维

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2022）14-0145-04

Abstract： Based on the background of social and economic development and new engineering disciplines construction in the new era， the problems and shortcomings of the existing talent training mode of mechanical specialty were analyzed， a new idea of reforming the talent training system of mechanical specialty based on system thinking was put forward， a multi-disciplinary cross integration course platform for mechanical specialty was established. The output oriented collaborative education mode of industry university research integration was constructed， and the closed-loop feedback mechanism of evaluation and continuous improvement of mechanical talents training process was discussed based on PDCA. The researches have been applied and achieved good results.

Keywords： new era; new engineering and technical disciplines; machinery specialty; talent training; systematic thinking

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视高等教育和高校人才培养工作，提出了一系列新理念新思想新战略，出台了一系列重大方针政策[1]，特别是习近平总书记在推进高校教育方面的思维和决策，表现出系统思维方法的科学性与先进性[2-3]，为新时代高等教育给予了顶层设计，也为高校人才培养模式的探索与实践提供了强大思想武器和行动指南。在此背景下，教育部于2017年针对综合性高校及工科优势高校的新工科建设先后举办研讨会，形成了新工科建设的“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，其内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新性卓越工程人才[4-5]。本文以新时代发展和新工科建设需求为背景，剖析当前机电类专业人才培养中存在的问题，以系统思维改革机电类专业人才培养模式，创新培养机制，提升新时代国家自主创新能力，应对全球科技竞争百年未有之大变局，具有重要而深远的现实意义。

一、现有机电类专业人才培养问题剖析

国内外学者对机电类专业人才培养进行了长期的研究[6-7]，结果表明，较早进入工业化的西方发达国家，其机电专业的发展也相对成熟，在长期发展中，国外机电类专业人才培养主要经历了三个阶段。一是在以机械化和电气化为特征的工业化1.0和2.0阶段，低端制造业是社会经济发展主力，因此专业设置口径较宽，人才培养综合性较大。二是在以数字化、网络化为特征的工业化3.0阶段，在全球化浪潮的推动下，制造业出现社会分工，造就了一批专一化企业，此时机电专业细分明显，人才培养也逐步细化。三是以物联网、大数据、云计算、区块链为代表的新一代信息技术与制造业的融合发展，将制造业带入了以智能化、智慧化为特征的工业化4.0阶段，机电专业设置又回归到多样化，综合创新型人才的需求量急剧上升。

我国步入工业化的时间相对较晚，早期机电专业的设置与国外基本类似，但从工业3.0过渡到工业4.0阶段，制造业产业结构持续调整，产品更新节奏明显加快，知识失效周期也显著缩短，面对新时代的变革，我国机电专业人才培养的理念和模式就顯得缓慢且滞后，主要体现在：

1. 传统机电类专业培养体系因学科壁垒限制，窄化了专业知识体系，拉大了机电类专业人才培养目标与新时代社会经济发展需求的差距，特别是制造业与新一代信息技术的深度融合，它要求机电类专业人才在掌握专业知识基础上，还应具备信息获取与处理、问题分析与解决、团队组织与管理、业务综合与协调、语言表达与沟通及社会活动等能力，特别是创新与工程实践能力，以及坚定的爱国情怀、强烈的社会责任感、高尚的人格修养和良好的职业道德等。

2. 现代机电工程问题越来越呈现出复杂性、综合性、实践性等特征，传统意义的机电类专业课程体系边界也随之消融。现有机电类课程往往强调专业基础知识，忽视解决复杂工程问题的多学科协同能力，基础课与专业课衔接不够紧密，学生难以将理论基础与专业技能关联起来;有的课程内容未能与时俱进，紧跟学科发展前沿，甚至存在严重的滞后性。此外以学期和专业知识点为基础构建的课程体系，课程间关联性不强，学生难以形成连贯的认知体系，更难将所学专业知识应用到复杂工程问题解决中。

3. 机电作为一门与生产实践高度关联的专业，理论知识指导生产实践，反过来，实践经验也反哺理论知识，使其更科学完善。因此在机电类专业教学中，应注重理论教学与实践教育的协同互补。但目前在机电类教学中重理论轻实践的现象仍然存在，其突出表现是单调枯燥的课堂理论灌输冲淡了学习热情，以致专业基础未打牢，创新能力更无从谈起。此外，课程设计、毕业设计的选题与企业实际有脱节。尽管各校积极开展了各类大学生创新竞赛，但普及率和受众面不高，对学生整体技能水平和创新能力的提升有限。

二、新时代系统思维下机电类专业人才培养体系

从系统思维视角，机电类专业人才培养体系也是一个具有显著的整体性、关联性、开放性、层次性和动态平衡性、时序性特征的复杂系统，如图1所示，该系统以培养目标、课程体系、教学方法、创新实践、质量评价为构成要素，各要素按时序关系构成一个全生命周期动态闭环。

1. 人才培养目标体现系统功能，即适应新时代要求，贯彻习近平总书记在全国高校思想政治工作會议上的指示精神，结合机电行业背景，挖掘机电工程独特的专业价值和历史内涵，将立德育人和能力培养有机融合为一体，修订和完善与新工科理念相适应的机电类人才培养方案，实现人才培养目标与毕业要求的高度契合。

2. 课程体系是系统功能的物理载体，表现为从系统功能到系统结构的映射。为解决拓宽口径与突出专业特色的矛盾，基于系统思维，运用模块化方法，按照“功能-结构”解耦原则构建多学科交叉的模块化课程平台，以快速满足学生不同阶段、不同认知水平的学习需求。

3. 教学方法与创新实践都是实现系统功能（人才培养目标）的系统行为。其中，教学方法改革是推动人才培养体系不断演化升级的内在因素，例如开展线上线下混合式教学改革;创新实践则成为人才培养体系与外部社会环境进行物质、能量、信息交换的开放边界，例如依托企业生产实习基地，开展产学研协同育人。

4. 质量评价的目的在于调整系统结构，协调各要素关系，使系统达到优化目标，实现动态平衡。具体而言，例如对人才培养全过程进行质量监控，建立校内和校外评价机制，根据培养评价结果采用PDCA循环法进行闭环持续改进，实时调整培养模式，确保课程体系和学生毕业要求的目标达成度持续提升。

三、新时代面向新工科的机电类专业人才培养模式应用实践

（一）机电类专业人才培养方案修订与完善

机电类专业人才培养要具有深远的复杂工程视野、广博的多学科知识、扎实的基础科研功底和良好的工程组织素质，同时，还要有家国天下的人文情怀，为在地方经济发展和产业转型升级中发挥支撑作用。

以此为目标，郑州轻工业大学结合工程认证的标准要求，2017年对人才培养方案进行了修订与完善，进一步强化工程实践环节在教学中的重要地位，致力于培养学生从全局、系统工程的角度审视工程问题的能力。同时，为满足不同层次人才需要，确定了“基础-提升-综合-创新”四层次培养体系，其中，基础层培养学生的基础理论、方法和技能;提升层培养学生的问题解决能力和实践动手能力;综合层全方位提升学生的科学素养和综合实践能力。研究创新层培养学生的创新意识、科研能力和团队精神。

通过不懈努力，2017年郑州轻工业大学通过了普通高等学校本科专业评估;2018年首批通过了中国工程教育专业认证;2019年机械设计制造及自动化专业成功入选国家和河南省一流本科专业建设。

（二）机电类专业多学科融合课程体系改革与实践

依据机电类专业人才应具备的科学基础和宏观知识架构体系进行课程设置是系统思维下机电类专业人才培养体系改革的核心。在机电类专业课程设置中，即按机电工程过程的基本规律构建课程体系，同时也注重多学科知识的交叉融合。

首先，立足“思政育人”与“知识传授”要求，从育人需求与时政背景视角，深入挖掘专业课程中所蕴含的思政元素，并与专业知识和社会伦理有机融合，构建具有政治高度、科技深度和社会广度的课程内容，实现“课程承载思政”与“思政寓于课程”的有机统一。例如，在讲授机电装备设计时，引入诸如异形全断面隧道掘进机、大型模锻液压机及燃气轮机等“大国重器”之类的素材，分析其中理论与实践相结合的专业知识，宣讲其中感人至深的“大国工匠”精神，提高学生的民族自信心和自豪感。其次，优化专业课程体系结构与布局，提出了专业课程增设、淘汰、改造的动态调整机制，减少必修基础课、公共基础课的比重。例如，增设热工基础、普通化学、有限元分析和工程数值方法等为必修课，减少机械制造技术基础、工程制图的课时比重，依据“减冗提效，打造精品”的原则，将流体力学、流体控制和液压与气压传动三门课程的内容进行整合，形成一门全新的流体力学与流体传动专业基础课。此外，开设以智能制造为主题的学科前沿讲座与选修课，以提高课程体系的时效性。

（三）面向创新实践的产学研融合协同育人模式

系统思维下的机电类专业人才培养注重科学、技术与工程实践的融合，从而提升学生的综合创新能力。产学研融合人才培养是提高学生创新实践能力的重要措施，该模式的优点在于通过高校、企业及科研院所的对接互动和优势互补，从而形成集研发、生产与服务为一体的工程实践教学体系[8]。地方高校可以充分发挥区位优势，依托企业生产基地、实习基地和培训基地开展协同育人，强化教学-科研-生产三位一体的创新实践，如图2所示。

主要措施包括：（1）为学生参与“双创”大赛、“互联网+”、“挑战杯”等大学生竞赛提供便利，使学生实践能力和工程经验在大赛中得以提升;（2）在校内开设创新创业课程，以讲座、研讨、实训等多种形式为学生提供职业培训;（3）将学校科研优势转化为人才培养优势，鼓励学生进科研实验室，加入研究团队，参与实际科研项目，提升学生实战能力;（4）在本科生中强化导师制，加强对学生专业水平、理论研究及实践能力的指导。

（四）基于PDCA的人才培养过程评价与持续改进闭环反馈机制

PDCA循环由美国质量管理专家休哈特博士首先提出，是全面质量管理的思想基础和方法依据，其内涵是将质量管理分为计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）和处理（Action）四个阶段，即在质量管理中，将各项工作划分为计划制定、计划实施、效果检查，然后将成功的纳入标准，不成功的留待下一循环去解决，如图3所示。

该机制紧扣“以产出为导向”理念，从学习成果能否满足后续课程学习需求和能否达成毕业指标要求考虑，对人才培养全过程进行质量监控。在此过程中，以学生和用人单位的滿意度为评价指标，构建人才培养校内-校外评价机制，其中，校内评价以教学督导和学生评教为主，教学督导采取院、校级两级评教方式来确保教学全过程监控“无死角”。学生评教方式则确保了所有课程的“全覆盖”，通过学生评教实时了解培养效果，并结合教学督导评价有针对性地加以改进和完善。校外评价以学生毕业后的表现、企业的反馈等评价人才培养是否符合毕业指标要求，并依据反馈信息及时完善人才培养方案。在此基础上依据评价结果采用PDCA循环法对人才培养质量持续改进。

四、结束语

以系统思维改革现有机电类专业人才培养模式，打造多学科交叉融合的课程平台，结合自身特色创新产学研融合的协同育人模式，开展基于PDCA的人才培养过程评价与持续改进闭环机制，才能构建起科学合理面向新工科建设需求的机电人才培养体系。

参考文献：

[1]习近平谈高等教育：把立德树人作为中心把思政工作贯穿全程[EB/OL].（2016-12-09）.http：//cpc.people.com.cn/xuexi/n1/2016/1209/c385474-28938271.html.

[2]陈宝生.认真学习贯彻习近平总书记高等教育重要论述努力办好中国特色社会主义大学[J].中国高等教育，2017（1）：4-10.

[3]姜华有.习近平治国理政的系统思维研究[J].甘肃理论学刊，2019（2）：5-11.

[4]“新工科”建设复旦共识[EB/OL].（2017-2-23）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[5]“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[EB/OL].（2017-4-12）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[6]朱立达，巩亚东，于天彪.新工科视域下机械类创新人才培养模式探索与思考[J].高教学刊，2020（15）：31-36.

[7]尹强，王旺平，严清华，等.面向工程教育专业认证的机械类专业人才培养体系建设探索[J].武汉轻工大学学报，2020，39（3）：113-119.

[8]罗嘉文，米银俊，赵天阳.依托新型研发机构建设的工科大学生创新创业能力培养路径研究[J].高教探索，2019（7）：117-122.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“有限元模拟技术在材料成形与加工相关课程中的应用研究”（201902004013）;河南省高等教育教学改革研究与实践项目“新工科背景下地方本科高校机械类一流专业建设研究与实践”（2019SJGLX324）