新工科视阈下机械类专业“专创融合、产教协同”育人体系改革与实践

徐学东 ，门玉琢 ，刘 辉 ， 冀秉魁

(长春工程学院 1.汽车工程学院;2.机电学院,长春130012)

我国现阶段处于制造业转型升级的关键时期，须应对“制造业双向挤压”(新兴国家的低成本竞争、发达国家技术封锁)，迫切需要科技创新推动产业变革，新技术、新产品、新需求成为驱动高等工程教育范式变革的重要动力。2017年教育部达成“新工科”建设共识，明确“培养造就创新型卓越工程科技人才，为产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑”新工科人才培养建设路线[1]。

2019年，长春工程学院被教育厅遴选为“吉林省地方本科高校转型发展示范校”。机械学科作为学校传统优势学科，包括机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、汽车服务工程和机器人工程四个本科专业，各专业间通过课程打通、资源共享，形成相互支撑、协调发展的专业群建设格局。作为改革单位，如何适应学科发展和外部需求变化、创新人才培养模式，培养具有创新和工程实践能力、胜任行业需求的机械类应用型人才，成为落实新工科建设和“创新驱动发展战略”的重要任务。

一、机械类专业应用型人才培养的问题分析

经过调研，目前机械类应用型人才的培养与产业需求还存在一定距离，超过54%的企业认为社会输入人才质量与企业需求差距较大[2]。主要表现在一是机械类传统侧重机和电两条路线的应用型人才培养模式与知识结构难以适应现代制造装备的自动化、集成化发展现状；二是学科划界导致知识内容陈旧局限，无法满足新兴产业和服务型制造产业需求；三是应用型人才的能力结构不够合理，创新能力、系统分析能力、沟通协调能力明显不足。

从人才培养的目标与过程角度分析，上述问题可归因为：

1.多数高校对应用型人才培养的认识不到位，应用型人才培养改革模式化，例如通过压缩理论学时，增加实践学时凸显对学生实践能力的培养。如果大量的实践实习环节缺乏有效的设计和实施，反而造成学生专业理论不扎实，实践能力未提高[3]。

2.创新创业教育与专业教育分离割裂，效果不显著。创新创业能力是新工科人才培养的重要指标，各种配套制度、措施不断出台，高校已经形成了大学生创新创业教育的热潮。但高校人才培养模式仍未根本性转变，创新创业教育与专业教育未能深入融合，缺乏与创新能力培养配套的人才培养机制、培养体系。

二、新工科视阈下机械类专业应用型人才培养需求

自20世纪90年代以来，美国启动以“大工程观”为代表的工程教育范式改革，强调工程人才培养回归工程教育育人本质，破除传统工程教育学科划界、知识割裂的藩篱。强调以工程实践为基础，培养学生的工程思维、创新思维和人本思维，培养能够适应未来工程产业发展、具有立体多维思维模式的人本式工程人才。其中“大工程观”的“大”代表现代工程的系统性、整体性和组成部分的复杂联系，“新工科”中“新”代表人才培养的多学科交叉、融合。两者在内涵、目标上，具有内在统一和实质等效[4-5]。

“大工程观”中人、工程、社会、自然是一个相互作用相互影响的系统。应用型工程教育注重学生综合素质与综合能力培养，综合素质应包括四个维度：自然素质、社会素质、技术素质和发展素质。能力是素质的表现，对应前述素质，应用型高校需关注思想道德、法律人文知识与意识培养、数理化科学理论与方法培养、工程实践能力培养、创新创业能力培养。如图1所示。

具体到机械类专业人才培养，应用型人才的任务是将专业理论与技术应用到工程生产实践中，并能实现技术和产品的创新。新工科视阈下应用型人才的素质和能力培养要围绕工程实践需求设计，其培养过程应更强调与工程实践结合，更重视专业创新能力的训练[6]。经过多年探索，长春工程学院机械学科结合本校办学特色与积淀，开展了“专创融合、产教协同”应用型人才的育人模式改革探索，取得了显著的效果。

三、“专创融合、产教协同”育人模式改革

新工科视阈下的机械类专业应用型人才应具有扎实的知识基础和较为完备的知识结构，具有创新创业意识与勇于探索的创新能力；具有较强的工程实践能力；具有良好的自主学习能力、团队合作能力和社会竞争力。围绕上述目标，长春工程学院机械类专业“专创融合、产教协同”育人模式改革主要包括以下方面。

(一)改革思路与目标

“专创融合、产教协同”育人改革思路是突破以学科知识系统化教育为目标的人才培养体系，将创新创业能力纳入专业核心培养目标，搭建产教双元协同育人体系；改革“理论—专业基础—专业”为主线的专业教学，通过打造专创融合课程体系、建立赛教融合培养机制、构建多层次实践平台、建设产创融合导师团队，完成机械类专业应用型人才培养的体系构建并实践优化。

(二)新工科视阈下机械类专业应用型人才培养顶层设计

为适应新工科建设需求，根据本校应用型人才培养定位、调研区域及行业产业需求，确定机械类专业工程师的知识、技能与能力需求，在新工科视阈下分析拟定各专业的人才培养目标，将创新创业能力纳入机械类各专业人才培养目标与毕业要求，修订并构建基于专创融合、产教协同的培养机制与课程体系。如图2所示。

(三)“全过程+递进式”应用型人才培养体系

构建的“全过程+递进式”应用型人才育人体系如图3所示。

1.“全过程”是指要将创新创业能力培养融入人才培养全过程。以“课程教学为主体、实践教学为重点，学科竞赛为依托”，通过多层次、立体化、全覆盖的专创融合，解决创新创业教育与专业课程教学割裂分离的问题，确保学生创新意识与能力培养贯穿于人才培养的每个环节中。

2.“递进式”是结合人才培养过程，通过“大创训练—学科竞赛—科研实践—创业实践”递进式培养模式，从低到高的创新能力培养模式，逐步提升学生的实践创新能力。

(四)搭建产教双元协同育人体系

在新工科建设思路指引下，机械类专业探索多元化人才培养模式改革，实施“3+1”人才培养模式。各专业与吉利汽车、长城汽车、美的集团、凌云股份公司、上海润品机电有限公司和长春合心机械制造有限公司等单位签订了产教融合育人协议。突破以校园为中心的人才培养模式，构建“学校与企业分段培养” “学校与用人单位订单培养”“教学场所与工作岗位交替培养”等全方位、多种方式的产教融合、校企协同应用型人才培养模式。

2017年以来，各专业的企业实践环节均在合作企业完成，企业培养采用“顶岗实习”和“项目参与”相结合的方式，强调“学生即为企业员工，深度融入企业工作”的思想，在“学校导师”和“企业导师”的共同指导下，首先针对企业生产环节进行多岗轮训，然后分配到各项目团队参与企业项目，在企业导师和学校导师的联合指导下，参与一个实际工程项目的“设计—工艺—生产—装配—检(试)验”的全过程，体现工程专业实践教学的系统性、贯通性和可操作性。从企业培养实践的实施情况来看，对学生就业会产生直接影响，以材料专业为例，有38%的学生与实习企业签订就业协议。企业在培养环节中能够全面了解学生情况，并提早按照企业的岗位需求进行培训，缩短了毕业生适应工作岗位的时间，降低了企业的培养成本。学生的工程实践能力、专业能力也得到显著的提升。

四、长春工程学院机械类专业应用型人才育人模式改革实践

(一)基于专创融合的课程建设

课程是人才培养的核心要素，直接决定着人才的培养质量。现阶段创新创业教育多游离于专业教学外，未实现创新思维方法与专业知识的有效结合。本次改革中，启动基于“专业认知、理论完善、专业提升、实践强化”专创融合课程建设。根据课程的内在关系，将机械类专业的材料类、设计类、制造类、控制类和实践类五类课程以知识递进的逻辑进行课程路线图规划，提出分类别创新创业能力指标。在各类别中选择试点课程，包括《机械制图》《材料科学基础》《VR与AI技术》《材料成形工艺》《材料成型工程控制基础》《现代模具制造技术》《企业设计制造项目实训》等不同阶段、不同层次的课程。在内容上强化专业知识与创新创业能力的结合；在教学方式、学习方式上关注从知识传授向能力培养转变。例如选择在具体教学实践中，在专业知识学习中引入创新案例或企业工程项目，将死板枯燥的知识通过复杂工程问题呈现，不设置标准答案，让学生主动思考，在提出解决方案中学习领会知识内容。还将创新创业能力纳入相关课程考核环节，例如在课程设计中将创新意识和思辨能力作为考察的重点，强调学生自主寻找方案、解决问题的能力。

(二)赛教融合体系建设

赛教融合是将学科竞赛与专业课程教学相融合，形成“寓教于赛，以赛促学”一体化机制。按照学校创新创业人才培养燎原计划“四个一工程”，即“一个学生参加一项学科竞赛、一个教师指导一项大创项目、一个班级组建一个双创团队、一个专业举办一项学科竞赛”的要求，双创会同各系部制定学科竞赛方案，承办教育部学科竞赛榜单内的相关竞赛的校赛暨高层次赛事选拔赛。

大学生三年通过参加大赛，分别掌握不同专业技能，逐渐完成专业能力逐级递进的培养过程。通过赛教融合体系建设，机械类大学生的学科竞赛成绩突飞猛进。2020年第九届机械创新大赛获得国赛二等奖1项，省赛一等奖5项，二等奖7项；2020年、2021年两届“互联网+”大赛累计获得省赛金奖6项，银奖15项的辉煌战绩。并孵化出“集联智造”和“泰宇智城”两支大学生团队，已在长春市高新区正式注册企业并获得长春新区的创业补助。

(三)构建多层次实践平台

为提升大学生创新实践能力，建立了全开放“创新实验室+创意工坊+孵化基地”的多层次双创平台，并构建校企协同培养机制，为双创课程教学、学科竞赛、大创项目的实施等提供有效支撑。

1.大学生创新实验室

机械类专业课外创新实践的基地，为科技创新和竞赛准备提供研发训练环境。设立机械创新组、机器人战队、数字化组、慧鱼组、智能汽车战队、焊接创新组六个创新小组和一个领航社团。学校先后投入300余万元用于设备、设施的完善，基地软硬件达到省内先进水平，已经形成鲜活、持续的“纳新培养—竞赛提升—科研参与—创新实践”培养流程。

该活动室完成的创新成果先后参加全国大学生机械创新设计大赛、飞思卡尔杯汽车智能大赛、ROBOCUP机器人大赛、CCTV杯亚太机器人大赛、大学生数字化设计大赛等，近三年来取得了国家一等奖2项，国家级季军1项，国家二等奖8项，省赛一等奖8项、二等奖17项，其中2020校赛一等奖项目“智能养老床”代表吉林省参加了全国大学生机械创新设计大赛总决赛，获得国赛二等奖。

2.创意工坊

依托机械、面向全校，提供大型3D打印机、小型机床、激光切割机等创新用工具装备，每届选拔优秀学生负责工坊管理，负责培训与指导，满足大学生创新作品制作、专业技术指导和绘图设计及零件加工需求。逐步打造成一个集材料加工、个性定制、DIY加工培训为一体的创新平台，保障大学生创新作品DIY需求。

(四)建设产创融合师资团队

为支撑应用型人才培养需求，需要一支产教互通、工创结合的师资团队。其做法有“引企入校、双创培训”。近五年来从中车长客、中车轨道等行业标杆企业，中科院、电科院等研究院所引进了一批博士学历技术专家，配合企业导师、学科教师组成多元协同团队，整合校内企业资源，创新培养途径和载体。同时通过双创培训、项目打磨、校企合作项目等方式加强专业教师培训。近三年来，利用双创学院师资培训经费和“互联网+大赛特训营”等机会，先后完成了22名教师的双创培训。经过培训的教师承担专创融合课程、创新方法实践、创业基础课程的教学，指导“互联网+”大赛、挑战杯、机械创新大赛，取得了突出的成绩，较好地满足了应用型人才工程实践能力与创新创业能力的培养。

五、结语

新工科背景下，长春工程学院积极探索应用型人才育人模式的创新。机械学科积极探索“大工程观”视角下的应用型人才的素养指标，将创新创业能力纳入培养目标顶层设计，构建“全过程+递进式”专创融合育人体系，与企业共建产教协同育人实践平台。通过课程建设、赛教融合、多层次实践平台和产创师资团队建设切实落实育人模式创新实践，取得了显著的改革成效。有力促进学校新工科建设的深化改革。