机械工程专业科研特色育人的几点思考

张真　蒋发光　马海峰

摘要：科研对普通高校机械类专业的育人作用日益显著，成为相关专业开展思政教育和“三全育人”的重要举措。文章分析特色育人、过程育人、育人内容、实践育人与科研之间的关系与效果。研究表明，科研有助于培育与时俱进的师资队伍，凝练专业特色，形成特色鲜明的人才培养体系，构建既满足专业发展要求，又融入特定研究领域的课程体系，产出能紧跟专业发展和学科前沿的理论课程与实践课程。

关键词：机械工程专业；科研育人；科教融合；工程教育认证

教学和科研相辅相成，作为大学教师，必然承担教学与科研这两项核心任务。目前，科研让人才培养理念得到广泛的认可，并通过思政教育、课程思政等形式把思政工作贯彻到教学全过程，落实全过程育人、全方位育人，践行立德树人的教育理念。作为立德树人教育理念的重要载体，科研育人在“十大育人”体系中发挥着越来越重要的作用，有助于高校培养具有家国情怀，且社会责任感强、实践能力卓越、创业创新意识突出的高级专业人才和未来科技工作者。高校的教学和科研之间存在复杂的关系，二者既相互促进，又相互矛盾，教師首先要完成教学工作，而科研工作与所出的成果又能反哺教学，进一步提高教学质量和办学水平所以说，科教融合是培养高素质、创新性人才的重要举措。

工程教育认证和专业质量标准逐渐在高校人才培养中得到推广，毕业生培养的制度化和举证化趋势日益显著，如何既能满足相关标准，又能结合专业特色，融入科研育人，合理制订专业的人才培养方案，值得教师不断研讨与实践。笔者结合科研方面的认知和在机械工程专业人才培养方面的经验，对科研在机械工程专业特色形成和特色育人方面的现状进行研讨。

一、专业特色在科研中形成与发展

教学需要科研作为底蕴，没有科研，教学特别是工程类的教学就没有观点、没有灵魂。高校科教协同是实现人才培养的重要途径，是“培养什么人”“怎样培养人”的重要支撑。如西南石油大学机械工程专业教师在科研中不断研究生产技术和科学问题，探索油气和其他新能源的开发技术，解决相关设备的工程技术问题，逐渐提高了科研能力、学术能力和工程实践能力。西南石油大学机械工程专业紧跟机械工程学科前沿，聚焦国家能源装备重大需求，逐渐形成石油矿场机械、井下作业与工具、海洋油气装备等特色专业方向，教师科研成果丰富，专业与学科特色日益显著，为开设新的专业方向奠定了基础，在继承和发扬油气装备技术特色的基础上，在可燃冰、页岩气、地热能等新能源装备和绿色能源装备等领域不断探索，成效日益显著。

长期以来，机械工程专业不断总结凝练科研成果，形成油气勘探装备、油气钻井装备、油气开采装备、油气储运装备及新能源装备（如地热、氢能等）等特色教材，涉及产品设计、产品制造、工艺开发、装备服务与维修、新产品新装备研发等内容。教师以科研成果来丰富教学案例，课程内容、课程作业与拓展议题能够与学科前沿、技术发展接轨，激发学生对专业的兴趣和热爱。从科研中历练出特色，特色又应用于教学，教师对复杂工程问题、学科交叉融合有了更多积累，对工程问题有了更深入的理解与诠释，能站在更高的学术高度，以新的视野、广博的科研经历，更好地指导学生、服务学生。

二、在专业培养方案中落实科研育人

机械类专业一般都是在人文社科基础上开设工程基础课程、学科基础课程、专业基础课程和专业特色课程，形成一套既统一又具特色的人才培养方案。该专业不断探索科研育人，使其科学地、系统地进入课程，进入课堂，进入实习实践环节，落实到本科人才培养全过程，为学生培养“赋能、赋新、赋值”，科研成果的融入能更好地体现专业特色和展示教师专长。

工程类专业教育不能让学生脱离生产实际的历练，而科研项目又往往源于现场急需解决的问题和前沿科学问题，所以科研与教学互融能够实现学生所学知识和实际工程问题的良好对接。专业教师从事科研项目并不断取得科研成果，有助于凝练出专业特色与学科优势，进而将专业特色融入人才培养方案。工程教育认证标准中规定，学生必须达到12条通用毕业要求，这是合格毕业生的基本条件，而通用毕业要求中反复强调培养学生解决复杂工程问题的能力，这就要求专业培养必须具有特色，对复杂工程问题不能千篇一律地处理。课程体系能反映出从事科研所需要掌握的基础知识和基本手段，也间接反映出各门课程之间的逻辑关系。

三、学生实践能力经科研得到增强

从科研中凝练出课程教学内容相关的议题并服务于教学，有助于唤起学生的好奇心。教师从事专业相关科研项目并取得科研成果后，对课程知识点会产生全新的认识。这些从科研实践中获得的经验，能让教师在教学时得心应手，如课堂提问、课程大作业等就可以不拘泥于教材或陈旧案例。

教学与科研融合的教学模式对提高课堂质量具有显著影响。实践能力对工科学生至关重要，除学生自身努力之外，实践能力的养成在很大程度上得益于实践教学资源和有经验的实验教师。教师将科研中形成的创新理论、新型结构、授权专利、软件系统、实验装置、实验材料、实验模型等研究成果融入实验实践教学环节，有助于充实实践教学内容和教学资源，将科研方法和科研经验融入实验教学，有助于探索新的实践教学方法。因此，高校可以聘任有科研经验的教师作为实验教师，并不断加强实验教师队伍的工程实践能力培养，不断增强实验教师理论联系实际的能力。

总之，教师要将科教融合落实到实践教学的各个环节，贯穿于人才培养的全过程，促进学生工程实践能力和解决复杂工程问题能力的提高。

表1为机械工程实践能力培养路线与科研助力实践能力达成评价表。机械类专业的实践环节主要有课程实验、独立实验和独立实践。独立实验是针对学科基础和工程基础等课程所开设的、以验证型为主的实验，如数学实验、物理实验。独立实践主要设置工程认知实践、课程设计、生产实习、毕业设计（论文）等，其中工程认知实践面向大一新生，以了解工程领域相关的工艺技术与装备为目的，而课程设计主要设置有机械制图课程的绘图实践、机械原理课程的机构创新设计实践、机械设计课程设计、机电综合控制设计实践。另外，生产实习和毕业设计（论文）是工科专业课程体系的必然设置项。

随着科学研究的深入，一些涉密不强的特色科研项目成果议题逐步被纳入课程设计实践，如将油气装备中关于钻机传动系统、泵、大钩、顶驱、大钳、抽油机、分离器、热交换器等方面的研究成果作为实践议题，学生对工艺设备会有更深入的认识。在教学实施过程中，教师可以让学生逐步认识特色工艺、装备等，在大一和大二年级实现基本的认知、模仿性实践，到大三和大四时的创新创造性实践，形成从制图、原理等机械基础设计实践到专业设计实践的全过程均实现科研融入，丰富设计类实践的内涵。

学生在掌握一定专业知识与技能的基礎上，从事科研和综合性议题，有利于锻炼资料收集、方案拟定、多方协调、理论探索、学术问题表达等能力。潜心参加过科学研究或学科竞赛的学生，在后期课程设计及毕业设计中表现得更优秀。

以西南石油大学机械工程专业培养学生解决油气装备问题为例，学生基于工程基础与学科基础课程，历经专业基础课程，再通过油气装备特色课程的学习，最终落实在油气装备类实践课中。教师将科研成果分解为油气装备实践课程研究议题，分解到整个课程体系中，通过油气装备实践课程进行收尾和成果总结，形成了学生能力培养的闭环。

科研与教学的融合育人，有助于凝练专业特色；有助于探索专业发展新领域、新方向，从而影响和指导人才培养方案；有助于加强课程体系构建，使课程体系更科学、更系统，使理论课程的教学内容能紧密联系产业、行业、学科发展新动态和新趋势，使实践议题能紧跟学科与专业前沿，实践课程教学内涵能更深入地与企业、专业需解决的复杂工程问题相结合，最终使人才培养更合理规范，更与时俱进。科研育人作为高校开展思政教育、“三全育人”的重要措施，势必在工科类专业的育人工作中起到越来越重要的作用。

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基金项目：四川省2021-2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目“基于双轨制的高阶工程创新人才培养模式探索与实践”，项目编号：JG2021-533；四川省2021-2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目“面向智能制造的油气装备高层次人才创新能力协同培养模式研究”，项目编号：JG2021-546；西南石油大学2021年“三全育人”“课程思政”综合改革示范专业（机械工程专业）建设项目。