新时代机械类专业应用型人才培养模式研究

牛虎利 樊金玲 闫海鹏*

1.河北科技大学机械工程学院 河北石家庄 050018；2.河北科技大学教务处 河北石家庄 050018

新时代，随着《中国制造2025》战略计划的全面展开，“新工科”建设、“卓越工程师”培养、“工程认证”教育等已成为人才培养导向理念[1-3]。当前教学环节中课程教学以知识讲授为主，课程设计等实践环节局限于所依附课程的教授内容，只能进行部分的能力培养；毕业设计等综合能力训练环节，能够将所学专业知识进行综合运用，但受教学时长限制、教学资源的限制，无法将专业最新技术、多学科融合创新进行更好的实践教学[4]。以上问题与高校教学改革的“新工科”“工程认证”“卓越工程师教育培养计划”等对高校人才培养的要求不符，难以提升知识向能力转化的效率与效果[5]。同时，高校内的课程教学环境与学生就业后的企业实践环境区别较大，学生需要较长的适应时间[6]。因此，面向京津冀区域协同发展背景下新型制造业对机械专业人才培养要求，结合企业人才岗位能力需求，提出新的高校人才培养模式改革管理方案，为地方企业培养符合“复杂机械产品研发”高素质应用型工程技术人才需求的毕业生。

1 人才培养模式改革总思路

通过对目前人才培养模式和最新理念的研究，基于《中国制造2025》远景规划，面向京津冀协同发展背景下社会对制造业人才需求，结合地方高校和专业定位，吸收“新工科”“卓越工程师”“工程认证”等教学改革最新理念，提出机械类专业人才培养目标：从事“复杂机械产品研发”高素质应用型工程技术人才。依据培养目标，参考企业机械产品研发管理体制，构建以“复杂机械产品研发”为中心的专业教学内容。采用逆向反推方法以“产品开发流程”为主线，分解出专业能力体系与知识体系。依据学生知识学习的科学性和能力发展的客观规律，将知识体系分解到专业的理论课程体系、实践教学课程体系、“学科竞赛”等课外实践活动中，通过多教学环节的互相配合，最终达成预定的专业人才培养的目标。整体操作过程如图1所示。

图1 专业教学改革思路

2 人才培养目标的制定

根据国家制造业人才培养战略，分析目前各人才培养理念，制定机械专业人才培养目标[7-11]。

《中国制造2025》对制造业人才需求为：坚持把人才作为建设制造强国的根本，建立健全科学合理的选人、用人、育人机制，加快培养制造业发展急需的专业技术人才、经营管理人才、技能人才。营造大众创业、万众创新的氛围，建设一支素质优良、结构合理的制造业人才队伍，走人才引领的发展道路。

新工科建设理念为：新一轮科技革命和产业变革将同人类社会发展形成历史性交汇，必须面向当前急需和未来产业发展，提前进行人才布局，培养具有创新创业意识、数字化思维和跨界整合能力的“新工科”人才。从问题出发，天津大学总结了“问产业需求建专业，问技术发展改内容，问学校主体推改革，问学生志趣变方法，问内外资源创条件，问国际前沿立标准”的新工科建设六大理念(简称“天大行动六问”)，为新工科专业建设指明了方向。

“卓越工程师”教育的主要目标、原则是：面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则。联合有关部门和单位制定相关的配套支持政策，提出行业领域人才培养需求，指导高校和企业在本行业领域实施卓越计划。支持不同类型的高校参与卓越计划，高校在工程型人才培养类型上各有侧重。参与卓越计划的高校和企业通过校企合作途径联合培养人才，要充分考虑行业的多样性和对工程型人才需求的多样性，采取多种方式培养工程师后备人才。卓越计划实施的层次包括工科的本科生、硕士研究生、博士研究生三个层次，培养现场工程师、设计开发工程师和研究型工程师等多种类型的工程师后备人才。

工程专业教育认证的三个理念是：以学生为中心、成果导向/基于产出/目标导向和持续改进。

这些战略、理念从不同方面、层次、角度为人才培养提供了导向。《中国制造2025》从专业技术人才需求角度提出人才培养的总要求，“新工科”建设为专业人才培养提供新方法，“卓越工程师”为专业人才培养提出“层次性要求”，工程认证为人才培养提供整套完善的制度保障。

综合以上分析，对于机械类相关专业，调研制造型企业机械产品的研发过程，分析机械产品研发对工程技术人员的知识要求和能力要求，重新界定企业对机械专业学生的岗位能力要求，制定机械专业的培养目标：学生具备“复杂机械产品研发”能力。“机械”体现了机械设计制造及其自动化专业的专业内容；“复杂”体现了人才培养的深度和程度；“产品”表达学生的能力必须能够结合具体生产实际，满足实际生产需求；“研发”体现了学生在毕业后的岗位定位。

3 人才培养专业教学内容

如图2所示，围绕“复杂机械产品研发”，构建“四大产出流程”、建立“四大产出团队”、形成“四大支撑体系”为主要教学内容，构建机械产品研发“四四四”管理模型。

图2 机械产品研发“四四四”管理模型

该模型中“四大产出流程”体现产品开发实施的内容和过程，关键环节是“机械产品的研发流程”，该环节培养学生具备“机械产品”开发的能力，在专业教学环节中大部分的课程都集中在该环节，学生毕业后的就业方向与岗位也集中在该环节，因此，该环节培养的能力是对专业学生提出的最基本要求，也是专业学生必须具备的能力。“应用技术开发流程”培养学生将专业最新技术转化为成熟技术，应用于机械产品开发的能力，形成研发机械产品的核心技术和关键技术，提升产品技术含量；“产品创业流程”培养学生将研发的机械产品转变为用户认可的商品的能力，从“技术层次”的成功转向“商业层次”的成功。“战略规划流程”不管是教学活动还是企业的生产活动中，属于最高层次的战略规划，制定团队的发展方向。“四大产出团队”分别对应“四大产出流程”，给出了实施的人员构成和组织形式。“四大支撑体系”为“四大产出流程”的实施提供制度保障。

4 专业人才培养知识体系、能力体系、课程体系

围绕培养学生“复杂机械产品研发”能力，将机械产品研发过程分解为“6个阶段”，继而可细化分解为“23个具体步骤”，每个步骤对应一个细化流程，每个流程有能够分解为117个细化操作步骤、124个“能力点”、163个“知识点”，如图3～5所示。

图3 专业教学内容分解过程

图4 机械产品研发知识点、能力点分布

图5 产品研发单流程能力及知识分解

从知识应用角度将知识点与能力点进行分解，但是知识点和能力点处于分散状态，没有体现能力之间的相互关联，无法与教学课程相互映照，因此需要对知识点和能力点进行重新组织管理，有利于形成以“培养能力为主”的课程体系。参照工程教育认证中毕业要求能力体系划分，将124个能力点进行体系化划分。将专业能力划分为“5大能力模块”，每个能力模块分解为数量不等的“能力单元”，然后进行共性关联提取，汇总出“7个能力群”，如图6所示。

图6 专业能力体系图谱

能力体系分解完成后，针对培养不同能力需要对应不同的“知识体系”，以相互关联的知识点为中心，形成相互关联的课程体系。然而，仅有专业的课程体系无法保证能力的完整培养，因此利用学科竞赛、创新创业时间等环节，增加学科竞赛、创新创业等课程体系，并与专业课程有机结合。专业课程与竞赛课程二者既相互关联又有区别，相互关系将在后续研究中详细讨论分析。

结语

本文以《中国制造2025》为依据，以新时代“新工科”“卓越工程师”“工程认证”等人才培养理念为根本，提出机械类专业应用型工程技术人才培养目标，培养学生“复杂机械产品研发”能力。将机械产品研发中“四大产出流程”“四大产出团队”“四大支撑体系”相结合，构建“四四四”管理模型，以能力培养为主，通过细分机械产品研发过程不同阶段、具体步骤，使学生对知识点、能力要求点对点逐条细化吸收、形成，为应用型高校培养机械专业人才提供参考。