基于“新工科”的机电类实践教学探索与改革

冯鑫 胡开群 袁毅 陈希瑞

摘 要：“新工科”教育着重培养实践能力强、科学素养高、具有创新性的复合型人才。本研究对新工科建设下的机电专业特点进行分析，并结合实践教学中的实践课程、课外活动以及毕业设计三个重要环节案例，层层深入，合理把握教与学的度，积极开展实践创新与创业，突破目前的产教融合结界，探索并寻觅出一条新的“新工科”背景下机电专业实践教学之路。

关键词：新工科；机电专业；实践教学；复合型人才

文献标识码：A

Abstract：The "new engineering" education focuses on the cultivation of compound talents with innovative.This research analyzes the characteristics of the electromechanical major under the construction of new engineering courses and combines the three essential link cases of practical courses，extracurricular activities，and graduation design in practical teaching.It goes deep into each level，reasonably grasps the degree of pedagogy，actively carries out practical innovation and entrepreneurship，breaks through the current boundary of integration of industry and education，and explores and seeks a new practical teaching path for an electromechanical major under the background of new engineering courses.

Keywords：New Engineering；Electromechanical Major；Practical Teaching；Compound Talents

在国际竞争力不断加强的今天，国家人才的创新能力已经成为国与国之间实力的核心与关键［1］。国家的经济建设、科技发展和国防建设等都离不开人才的创新能力发展。而其中的科技发展已经不仅仅只停留在科学研究的基础上，还需要将学习和研究成果用于实践，理论与实际结合，实现产业的升级与优化。在产业的发展过程中，产学研紧密相关，而教育与产业也不可分割。创新决胜未来，改革关乎国运［2-3］。

新型工程教育主要包括三个方面内容，分别为：核心知识的从新构建以及知识体系上交叉知识和外围知识的建立；具有创新意识的实践能力培养；在核心价值观上国家战略意识以及工程素养的培养［4］。以成就伟大教育为前提，教育的创新必须循序渐进，需要以“旱路不通走水路、水路不通走山路、山路不通开新路”的勇气，不断推动高等教育在思想和理念上创新以及解决工程实际问题的方法技术创新，尽可能地培养满足实际工程需要的复合型创新人才。目前，以高校工程人才培养模式来看，工程教育问题还比较大。比如培养目标与实际工程问题脱节、不能适应实际工程项目需要等。工程教育应以工程为目的，我国加入本科工程教育国际互认协议《华盛顿协议》，以确保工程教育质量为基础，进行工程教育规范化和国际化改革［5］。

1 目前实践课程存在问题分析

机械电子工程类专业人才应用能力的核心是工程实践培养，主要由相关教学实践活动来进行。实践教育的特殊性和重要性决定了其必须为教学改革的重中之重，并且该类课程需要投入较大资源，持续时间较长，对教师的能力要求很高以及投入精力较多，说明该类课程改革是教学改革的难点［6］。

重庆工商大学机械工程学院机械电子工程专业迎合教育部工程专业认证这个契机，结合“新工科”发展要求，深入进行实践教学课程改革，希望培养出能够适应智能制造要求的既具有理论知识又具有独立实践能力的机械电子工程新人才。目前，实践课程具有类型分散、系统知识体系缺乏、课程设计内容老化、课程陈旧难以适应行业发展需求等典型问题，具体存在的问题归纳如下：

1.1 实践课程缺乏专业的教学团队

目前，重庆工商大学机械學院虽然对相关专业进行了新培养方案的定制，但是由于实践课程的特殊性和资源要求高的特性，在实践课程上只是进行了小范围的修订，并无实质性的改革。这样的修订无法满足机械电子类本科毕业生最新的行业需求，也缺乏对于该专业方向的需求深入研究和调研。

1.2 实践课程的设置具有不合理性

传统机电类专业培养目标相对比较宽泛和笼统，而其实践课程知识作为学生对于理论知识的理解的进一步手段，一般只是该课程极小的一部分，具有零散性，无相对系统的规划和设置。并且不同课程的实践课程具有一定的重复性，课程之间的关联设置比较模糊，而学生的学习目的不明确，不能学以致用。并且，一门课程的理论教学与实践教学之间由于排课等问题时间间距较大，往往学生在后面实践课程时已经忘记了理论课知识内容，课程效果有限。所以不同具有相关性的专业课程在课程设置上具有不合理性，以及课程时间安排不合理性等严重制约了实践类课程的教学作用。

1.3 实践课程与实际发展需求之间脱节严重

机械电子类专业课程具有非常强的实践要求，通过实践可以让学生进行应用创新、深入理论理解，形成综合的创新思维能力。但是目前机械电子类理论课程教材老化，教师们没有对方向前沿进行跟踪了解，很多教材教案近十年都没有明显变化，以至于对应的实践课程与实际社会发展的需求严重脱节，学生在学习过程中无法将所学知识运用于实际的生活或是实际的生产中，导致培养的学生最终无法在毕业后快速地实际工作场景中立足。

1.4 实践课程题目过于单一与陈旧

课程实践设计的内容和过程过于简单与单一，实践任课老师已经形成思维定式，以至于学生无法在该题目上实现创新性的突破和构思，学生在学习过程中只是依葫芦画瓢，缺乏灵活性和动脑锻炼，以至于学生创新能力的丧失。

2 以学生培养为中心、以工程项目为导向的实践课程改革

要对实践课程进行改革，需从顶层出发。目前，实践课程体系主要分为三个层次：毕业设计、课程设计（机械类、机电类、液压类以及机电液综合类）、认识实习（专业导读、金工实习、生产实习）。实践课程在总的课程中占学分比重为20%多一点，而为了适应现代生产需求，实践课程的比重还需要进一步提高，以保证学校和学科的“新工科”建设。

在改革中需要以学生为中心，以学生的学习方式以及学习内容为对象，将学生真正设置为工程教育系列活动主体。在进行学生实践教学的同时，要充分考虑每个学生的特点、差异，选择最适合的实践教学方式，设置最适合的实践教学内容，最大化地调动学生的动手能力和创新能力，以项目的吸引力为主导，主动吸引学生参与进来，在方式上采取项目形式、团队协作形式，并以信息化教学手段，让学生成为工程问题的参与者和解决者。

根据实践课程的三个体系，由上而下进行设计。首先，以教师的相关工程项目为主体，设置毕业设计题目和研究对象；对毕业设计进行细化，分为三五个次级的设计项目，以团队为单位设置为学生的课程设计内容；针对次级设计项目，再进行若干细化，以小型知识点为导向设置为认识实习内容。通过三个层次的实践课程设置与学习，学生能够循序渐进地对机电类专业知识进行了解和学习，最后进行创新。该金字塔形实践设计结构能够为培养应用型人才提供一个切实可用的参考方案。

2.1 建立启发式实践教育

启发式教育为现代教育的主要创新之处，其主要强调以学生的需求和知识水平以及学习规律为前提进行教学活动的开展，以探索和启发来带动学生对知识的向往和追求［7］。启发式教育以学生为主体、教师为主导，主要核心是教师制定的启发式策略能否极大地调动学生的学习积极性和创造性。因此，在整个教育过程中，教师可以适当提出实际企业存在的一些问题并和学生探讨，一方面能够调动学生的主动探索意识，另一方面也能变向解决企业面临的实际问题，最终实现教师和企业的双赢局面［8］。

对于学生来說，启发式教育能增加学生的主动参与感和自主学习与创新能力，有利于新工科人才的培养。对学生的自主参与和创新能力适当引导，激活学生的创造力，对于培养新时代具有创新性的复合型工科人才尤为关键。近年来，手机APP的开发与使用成为一大主流趋势，高校若能抓住契机开设相应的APP开发课程，以教师对学生进行相应启发，引导学生对专业相关知识进行运用和创新，解决这类生活中面临的实际问题，有助于创新出具有实际应用性的成果，该成果不仅可以运用于实践教学课程之中，还能够在很大程度上调动学生对于知识学习的积极性和主动性。

2.2 成立以项目为导向的教学团队

以团队形式成立实践教学工作小组，各司其职，对行业中最新的教学教研等动态进行追踪，不断进行实践教学方案改进。以团队为抓手，在教学方法和模式上进行持续改进，不断探索［9］。

在教学方法上不断创新，将“线”形式存在的知识点串联起来，形成“面”式实践教学，让实践教学跨学院、跨专业、跨学科，形成具有综合性的实践与设计课程项目，让学生在学科交叉中不断巩固知识并不断创新。

教学模式上遵循“校企合作，互惠互利”原则，组织相关教师积极参与专业相关产品的设计与研发。通过定期调研，获取行业最新的需求，把握目前企业对于行业人才的能力要求。以专业自身优势为基础，以办学特色为依托，准确对本专业方向“知识点——专业方向——人才需求”关系进行把握，及时进行课程体系优化，强化实践课程。

2.3 以实践为目标的课程体系优化

以人才培养方案为依据，设计专业基础课与专业核心课的实践教学融合作为具体的技能项目，并以项目组形式进行教学和相关考核。以课程对应的指标点来设置课程教学任务，并以具体的项目来对应相应的指标点，设计出具有模块化、具体项目化和指标点化的课程新体系［10］。

在课程设计、金工实习和认识实习等不同层次的实习课程中，插入相关的创新实验计划或者学科竞赛计划，有梯度地实行各个层次不同的实践教学任务，并在整个阶段打造学生的工程实践观。基于校企融合的实践性培养教学，以企业工程项目的完整性和实践性为基础，培养学生固定的工程思维模型，将学生培养成为即插即用的工程型人才。

2.4 基于“主动”的毕业设计论文指导优化

积极开展生产实习和毕业设计的融合体系，在生产实习中培养学生自己探索与本专业相关的创新性研究课题的能力，发展学生的主观能动性和主观积极性，以实习中发现的问题和需要改进的问题为基础，进一步展开研究，最终拓展为学生的毕业设计课题。该过程将学生的“被动设计”改变为“主动设计”，大大调动学生在设计实践中的积极性和创造性，全面提升学生的综合素养。在毕业设计的指导上可以采用企业导师与学校导师的联合指导模式，该“双师型”指导方式能够极大满足学生在理论和实际企业中解决问题的需要，并在毕业设计答辩时采取学校—企业共同答辩模式。

2.5 可持续发展的实践课程资源建设

目前，大多数学生都属于被动式学习，缺乏主动学习能力。如何将学生从被动学习转变为主动学习、从单学科学习转变为多学科交叉融合、从被动接受知识转变为活学活用且具有创造能力，是目前综合实践的关键问题。引导学生以项目为导向教学，并建立合适的且可以持续化发展的实践课程资源势在必行。

以往的实践性课程具有重复性高的特性，学生往往会借鉴以往实践资料加以利用，这在另一个方面扼杀了学生的自主与创新能力。而对实践进行改革，可以将每年的毕业设计资料作为每年的课程设计素材，老师的各种横向科研项目与纵向科研项目作为学生的毕业设计或者课程设计选题，并保持三年内课题不重复，避免学生对以往设计的重复。

结语

“中国制造2025”“互联网+”以及“一带一路”等国家大型战略对于我们目前高校教育提出新的需求，传统工科面临巨大的新挑战和新机遇，“新工科”建设成为目前高校理工科教育的当务之急。为了适应“新工科”的需要和发展，培养复合型人才。本文提出成立以项目为导向的实践教学团队，并以实践为目的进行课程体系优化以及“主动”的毕业设计指导方案优化，最后培养可持续发展的实践课程资源建设。经过以上优化，可以进一步加强学生的工程实践能力、岗位适应能力以及创新能力，使得培养的人才能够获取用人单位的认可。

参考文献：

［1］关鸿耀，高海涛，郝飞，等.新工科教育背景下的机电专业实践教学改革与探索［J］.中国现代教育装备，2020（09）：108-110.

［2］张占东，姚利花.适应新工科建设的机电专业实践教学改革实践［J］.大学教育，2020（03）：67-69.

［3］陈纪亭.面向新工科的機电专业实践教学体系改革研究［J］.农家参谋，2019（01）：155.

［4］吴涛，尤卓炜.适应新工科建设的机电专业实践教学改革与探索［J］.实验室研究与探索，2018，37（12）：209-212.

［5］吴军，张雪松.面向新工科的机电专业实践教学体系改革研究［J］.山东工业技术，2018（22）：237-245.

［6］卢倩，金锋，周临震，等.新工科产教融合背景下智能制造工程专业融合型人才培养探索与实践［J］.科教文汇，2022（20）：78-82.

［7］王书亭，谢远龙，尹周平，等.面向新工科的智能制造创新人才培养体系构建与实践［J］.高等工程教育研究，2022（05）：12-18.

［8］黄天杨，韩卫国，钟光明，等.基于智能制造装备设计实践的工业设计创新人才培养探索［J］.装备制造技术，2022（08）：192-194.

［9］章松松.智能制造高技能人才培养研究［J］.装备制造技术，2022（05）：224-227.

［10］董爱梅，赵彦峻，张磊安，等.CDIO和工程教育专业认证背景下机电专业实践教学模式改革［J］.科技风，2022（08）：96-98.

基金项目：重庆工商大学课程改革建设项目（机电传动控制950718120）

*通讯作者：冯鑫（1982— ），男，重庆人，工学博士，副教授，硕士生导师，研究方向：机电控制与机电系统仿真。