机械制造工程创新人才培养探索与实践

摘 要：为培养适应新形势下的机械制造工程创新人才，加速推动我国由机械制造大国向制造强国的转变步伐，该文提出“三融合四贯通”的育人新理念，构建机械制造“产、教、研”三元融合综合培养平台，创建“以理筑基、以实强技、以赛促创、以政铸魂”四年贯通培养本科生机械制造综合能力的新模式。采用上述方式建成高水平的机械制造工程综合育人平台，显著提升大学生的机械制造工程创新能力和综合素质。该文研究对于培养机械制造工程创新人才具有重要的指导意义。

关键词：机械制造；创新能力；综合素质；培养模式；三元融合；四年贯通

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）31-0081-05

Abstract： In order to train innovative talents of mechanical manufacturing engineering to adapt to the new situation and accelerate the transformation of China from a large country of mechanical manufacturing to a powerful country of manufacturing， this paper puts forward the new concept of "three integration and four penetration" of education. And the study constructs a three-way integrated training platform of "production， teaching and research" of machinery manufacturing， and creates a new model of "building a foundation by reason， strengthening skills by practice， promoting innovation by competition， and casting souls by politics" for four years of continuous training of undergraduate mechanical manufacturing comprehensive ability. As a result， a high-level mechanical manufacturing engineering comprehensive education platform is built， and the innovation ability and comprehensive quality of college students in mechanical manufacturing engineering are significantly improved. This research has an important guiding for training innovative talents in mechanical manufacturing engineering.

Keywords： mechanical manufacturing; innovation ability; comprehensive quality; training mode; ternary fusion; quadrennial penetration

近年来，我国机械工业发展迅猛，已成为世界第一制造大国，但不是强国，许多高端机械装备依赖于进口，严重制约了我国经济的发展[1-2]。解决上述问题的关键在创新，创新的关键在人才。习近平总书记指出，“创新驱动实质是人才驱动”“人才是创新的第一资源”。培养高质量机械制造类创新人才是推动我国由机械制造大国向机械制造强国转变的重要途径[3-5]。近年来，我国机械类工程创新人才的培养质量虽有较大的提升，但仍较西方发达国家有较大差距，主要体现在我国机械类大学生普遍存在重机械设计、轻机械制造，重理论、轻实践，重模仿、轻创新等问题，这使得本科生的机械制造工程实践创新和解决复杂机械工程问题等能力不足。

为了全面提高人才培养质量，我国从2017年开始启动了新工科建设，“复旦共识”拉开了我国新工科建设与研究的篇章，“天大行动”明确了我国新工科建设和发展的总目标和各阶段的分目标，“北京指南”则进一步确定了我国新工科研究与实践的方向。此外，教育部从2019年开始启动了“双万计划”“六卓越一拔尖”计划等一系列提升专业建设和课程建设的规划，以培养适应新时代发展的高素质科技创新人才。为了进一步提升机械制造工程创新人才培养质量，近年来很多专家学者在机械类实训基地、人才培养模式、师资队伍、校企合作等方面开展了相关研究。吴瑞芳等[6]为了完善机械制造类人才培养模式，剖析了目前机械制造人才的培养模式，从培养高素质教师队伍、搭建产教协同育人平台、丰富教育教学方法、规范课程考核体系等方面提出了走产教融合校企合作的发展路径。安娜[7]分析了传统机械制造人才培养模式存在教育观念落后、教学手段保守、校园与企业之间的融合不足、教学内容陈旧等问题，提出了创建“开放型、组合式、模块化”的课程系统、创设完善系统的人才培养体系、校企深度融合合作共同发展、完善教学资源、建立健全的教学质量评价系统等有效措施，对于提升机械制造人才培养质量有重要参考价值。闫实等[8]提出了通过和企业共建校内生产性实训基地、创新人才培养模式、共建共享教学资源、打造跨界融合师资队伍，形成共生发展校企命运共同体。杨涛等[9]从校企合作人才培养模式的内涵分析，探讨了目前校企合作模式中存在的教育资源不足、学校和企业的积极性不高等问题，提出了建立健全校企合作的外部保障机制以及加强校企合作的内涵发展等建议。徐支凤等[10]针对学生在机械制造工程实践中存在的实践创新能力培养碎片化、师资结构不合理、学生的学习意愿及动力不足等问题，提出了与机械制造企业共同制订教学计划、充分利用社会资源搭建机械制造学习平台等方法，以提高机械制造人才的培养质量。姚芳芳[11]针对我国机械制造人才培养中存在的对机械制造人才重视程度不够、企业对高端机械制造技术的认识不够等问题，在建立教学体系、强化教师队伍、完善教学考评机制等方面提出了相关建议。上述研究大都是针对机械制造应用型人才培养而进行的改革，对于高素质的机械制造研究型人才培养方面的研究较少。

中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）是一所以工为主的国家“双一流”建设大学，机械设计制造及其自动化专业为我校传统主干专业，前身是1953年建校时创建的石油矿场机械专业，现为国家级一流专业、国家级特色专业、教育部卓越工程师计划专业和教育部综合改革试点专业，已通过教育部工程教育专业认证。该专业面向国家发展战略、社会经济发展需要和行业发展趋势，坚持“博学、务实、创新、创业”的人才培养质量观，培养能独立从事机械工程的创新设计、研究开发和技术管理的高素质专业技术人才和石油机械行业的未来引领者。该专业历经70多年的发展培养了以中国工程院院士张来斌为代表的6 000多名毕业生。为了适应新形势下机械制造创新人才的培养需求，本文从机械制造工程人才培养理念、高水平育人平台构建、机械制造工程创新能力培养模式等方面开展研究，构建了全方位一体化的机械制造工程创新人才培养模式。

一 “三融合四贯通”培养机械制造工程创新人才的探索

（一） “三融合四贯通”育人理念的内涵

立足于制造强国对机械制造工程创新人才的培养要求，以高素质机械制造工程创新人才为培养目标，提出了“三融合四贯通”育人理念，如图1所示。以“请进来、走出去”方式，扩展校企合作的广度和深度，强化机械制造教学、机械制造企业、机械制造领域科学研究的深度融合，建设多层次产教研合作机制，打通企业参与人才培养通道。创建机械制造“四位一体”教学团队，开发机械制造校企合作优质课程，构建机械制造工程创新实践平台。基于OBE理念，将“制造理论传授、制造实践培养、制造创新锻炼、制造思政教育”贯通于学生培养全过程，通过工程训练、科技竞赛、论文撰写、专利申请等能力的迭加训练，实现机械设计与制造并重、理论与实践一体，四年不断线培养本科生机械制造工程创新能力和综合素质。

（二） “三元”融合构建本科生机械制造综合培养平台的方法

基于“共建·共享·共赢”理念，突破高校和企业间的屏障，互通师资、课程等教育要素，“产、教、研”三元融合构建本科生机械制造综合培养平台，如图2所示。这三类平台相互协同融合，构建了以机械制造工程创新能力培养为核心、具有鲜明石油特色的机械制造工程实践教学体系，研发系列化高科技石油机械教学资源，为大学生机械制造工程创新立体化教育提供保障。

1 构建由专业教师、企业专家、实验人员、研究生共同组成的机械制造“四位一体”教学团队

专业教师在课堂进行机械制造理论与前沿讲解，实验人员在实验室进行试验指导，研究生在课后进行作业辅导，企业专家深度参与人才培养，包括进课堂开展基于实际工程案例的研究性教学、在企业指导基于实际工程环境的实习实训以及基于实际复杂工程问题的毕业设计等。教学团队经常就课程内容、技术升级、产品开发、成果转化等开展教学研讨、学术会议交流、课题研究等合作，不断提高教学团队的教学科研水平。采用该方法建成了山东省教学团队、山东省青春担当好团队、青岛市科技创新团队、学校三进团队等10余个优秀教学团队，教学团队获各类荣誉50余项。学生参加各类创新创业项目积极性显著提高，参与度超过85%，较大提高了学生的实践能力和制造工程创新能力。

2 “产、教、研”融合共建机械制造优质课程，突出“知识、能力、素质”三位一体培养

根据石油装备特色和机械制造创新人才培养需要，“四减四增”构建新型机械制造课程体系，即减少课内教学时间，增加课外自主学习时间；减少理论课教学时间，增加实践教学时间；减少校内教师讲课时间，增加企业专家讲课时间；减少验证性实验内容，增加综合与设计性实验内容。该课程体系的创建可以提升学生的自主学习意识和学习能力、机械制造动手实践能力、机械制造工程认知能力与机械制造综合分析应用能力等。

将教学团队取得的科研成果、企业课题和现有产品、行业经典实例融入课程中，再结合企业对员工素质、素养的训练，进一步丰富课堂教学内容，做到课程内容的与时俱进。在传授传统知识的同时，让学生了解机械制造发展前沿、机械行业发展动态和企业对人才的需求，激发他们学好专业知识的热情和自觉学习的能动性，增强他们利用所学知识解决工程实际问题的能力。采用上述方式建成了机械设计基础、机械制造工程基础等8门国家和省一流课程。

3 建立由教学实验室、科研实验室、校外实践基地组成的机械制造工程“学习工厂”式创新实践平台

立足于国家一流专业和智能制造工程新工科专业建设，建成机械加工实验室、特种加工实验室等12个机械制造教学实验室，以实验员指导为主，结合课程实验，重点培养学生的机械加工实验动手能力及对所学理论知识进行实验验证的能力。

依托教育部教育信息化应用实践共同体和国家级工业训练中心建设，研发出高科技石油机械教学装备及其仿真加工教学资源，以“虚实结合、相互补充、能实不虚、以虚助实”为基本原则，对典型刀具切削原理、数控加工过程、机床工作时各部件的运动、增材制造过程等进行数字化建模仿真和虚拟仿真实验，有效解决了机械制造现场实验时不可视、不可及、不可逆等难题，精准提升学生机械制造工程实践应用能力。

依托国家工程实验室、教育部工程技术研究中心等高水平科研平台进行科研成果反哺教学，以专业教师指导为主，将教师最新科研成果与创新案例转化为教学资源，展现智能制造、人工智能、大数据分析等机械制造领域当前最新技术。学生通过了解上述科研成果的研发历程及其在我国航空航天、军工、高端海洋石油装备等领域发挥重要作用的事例，培养其大国工匠精神，提高学生的学习积极性。学生在科研实验中进行科研训练，通过将科研成果撰写论文、申请专利等锻炼，提升学生的机械制造工程综合创新能力和素质。

与海信、烟台杰瑞石油装备技术有限公司、山东科瑞石油装备有限公司等企业共同成立产教研管委会，共建现代产业学院、石大海信智能制造卓越班、石大杰瑞卓越工程师班，建立了16个校外实习实践基地，以企业专家指导为主，主要结合企业制造领域技术难题、新产品研发，培养学生的机械制造工程意识以及把科技创新成果转化为生产实际应用的工程实践能力，实现产学研用一体化培养。

（三） 机械制造综合能力四年贯通的培养模式

分析美国密歇根大学、斯坦福大学以及上海交通大学等机械工程领域国内外知名高校的机械专业人才培养模式，结合我国制造业发展现状和学校特色，基于OBE理念，创建了“以理筑基、以实强技、以赛促创、以政铸魂”四年贯通培养本科生机械制造综合能力的模式，如图3所示。

通过课堂讲授、专家讲座等形式讲授从制造基础理论到各机械制造工艺方法应用特点和工艺装备，进而让学生了解机械制造前沿发展技术理论，使学生宏观掌握机械制造知识体系架构。为了培养学生的制造工程意识和创新能力，从进入企业现场、校内实验室等认识各种机械零部件及机器制造流程，到进行各种机床操作训练和加工方法实践，再通过“大创”项目、科技比赛、毕业设计以及科研成果创新案例等学习，培养学生解决机械制造复杂工程问题能力和创新实践能力。根据我国制造业发展特色，将思政元素有机融入学习全过程，对学生进行“机械强国”“制造强国”教育，提升学生的政治站位。构建了由老师、学生、社会等多元评价与持续改进机制，通过调查问卷、交流座谈、企业走访等形式深入了解学生培养情况，不断对该模式进行改进，使大学生机械制造的理论、实践、创新和思政等培养形成四年有机贯通。

结合我国制造业发展现状和学校特色，将机械制造课程与个性化的、循序渐进的机械制造实践创新能力训练有机结合，创立了机械制造工程创新能力渐进式培养方法。结合日常生活和生产实践中常见的机械装备进行师生研讨，引导学生分析该装备所涉及的制造基础知识，强化机械制造基础知识的积累。基于机械制造实践课程学习，学生进入工业训练中心进行工程认知与实验，进入机械制造实验室进行动手实验，不断积累机械制造基础实践经验。结合机械零件加工与设备装配等实践训练，体会其蕴含的工匠精神。在理论学习和实践过程中引导学生思考机械装备中的不足，结合学校石油特色，通过毕业设计、科技竞赛、“大创”项目、专业实习等对学生进行机械制造工程创新能力综合训练，并将石油文化、铁人精神等无缝融入，促进大学生综合素质有效提升。

二 “三融合四贯通”培养机械制造工程创新人才的优势

（一） “三融合四贯通”的理念，能够引领高素质机械制造工程创新人才培养

立足于制造强国对机械制造工程创新人才的要求，以培养高素质的机械制造工程创新人才为目标，提出了“三融合四贯通”培养机械类本科生制造工程创新能力与综合素质的新理念。强化产教研深度融合，联合打造机械制造教学团队平台、机械制造校企合作优质课程、机械制造工程创新实践平台，基于OBE理念，对大学生进行机械制造“基础理论-实践技能-科技创新-家国情怀”四年全贯通培养。该理念可以引领高素质机械制造工程创新人才培养。

（二） “产、教、研”三元融合构建本科生培养平台的新方法，能够提高本科生机械制造知识和创新能力培养的保障水平

积极开展课程教学与生产企业和科学研究等的深度融合，打造由专业教师、实验人员、企业专家、研究生组成的教学团队平台，合力指导学生第一、二课堂学习；建设机械制造优质课程平台，有效激发学生学习主动性、目标导向性和学以致用性；构建机械制造创新实践平台，高效培养学生创新意识和工程实践能力。这三类平台相互联系协同融合，为大学生机械制造知识向制造创新能力的有效转化提供了强力支撑。

（三） “以理筑基、以实强技、以赛促创、以政铸魂”四年贯通的培养模式，能够提升机械制造创新人才的培育质量

通过“基础知识-综合知识-制造前沿”夯实学生的机械制造理论基础，提升学生的工程逻辑思维和分析机械制造问题的能力；通过“认识实践-综合实践-创新实践”强化学生的机械制造工程技术训练，提升学生解决复杂机械制造问题的实践能力；通过“创新启发-创新实训-创新竞赛”培养学生的机械制造创新思维和意识，提升学生的机械制造创新能力；通过“思政课程-课程思政-实践思政”涵养学生的机械报国情怀，提升学生的机械工程综合素养。“基础理论-实践技能-科技创新-家国情怀”四位一体相互贯通，实现了大学生机械制造“知识、能力、素质”三个维度一体化培养。

三 “三融合四贯通”培养机械工程创新人才的成效

（一） 显著提升了大学生的机械制造工程创新能力和综合素质

近年来，我校机械类本科生先后承担国家和校级大学生创新创业训练项目200余项，年授权专利100余项；在挑战杯、“互联网+”等比赛中获省部级及以上奖励262项，其中国家级奖励117项，培养出一大批综合素质高工程创新能力强的本科生。代表性的有：“挑战杯”比赛国家级奖2项，全国“互联网+”大赛银奖2项，第十届全国节能减排大赛特等奖1项（全国共10个），中国青少年科技创新奖1人，全国大学生“一带一路”实践标兵1人，全国大学生年度人物入围奖1人，全国高校“活力团支部”2个，3项目获“青年中国行”全国30强，7项目获“调研中国”全国15强等。

（二） 建成了高水平的机械制造工程综合育人平台

产教研深度融合建成了高水平机械制造工程多元化综合育人平台。机械设计制造及其自动化专业入选国家一流专业，高端装备制造技术团队入选山东省青春担当好团队（山东省高校中仅2个）和山东省优秀青年创新团队，8门课程入选国家和省一流课程，1名教师获评山东省教学名师和中国产学研合作创新奖，团队成员获其他各类荣誉50余项。建成石油工业训练中心等14个国家和省部级校内实践平台以及16个校外实践基地，显著提升了大学生的机械创新实践教育载体水平。

四 结束语

培养高质量机械制造类创新人才是推动我国由机械制造大国向机械制造强国转变的重要途径。为了培养适应新时代发展的机械制造科技创新人才，本文提出了“三融合四贯通”培养机械类本科生制造工程创新能力与综合素质的新理念，提出了“产、教、研”三元融合构建本科生机械制造知识和能力综合培养平台的新方法，创建了“以理筑基、以实强技、以赛促创、以政铸魂”四年贯通培养本科生机械制造综合能力的模式。本文研究对于大学生的机械制造创新实践教育载体水平的提升以及培养大学生机械制造知识向制造创新能力的有效转化，具有一定的理论指导意义和实际应用价值。

参考文献：

[1] 汤志华，李延.习近平关于制造强国重要论述的核心要义[J].理论视野，2024（4）：25-31.

[2] 赵锦辉，耿锐航，吴三来.加快建设制造强国[J].党课参考，2024（7）：41-54.

[3] 秦芳，谢凯，甘犁.托举制造强国，培养更多“卓越工程师”——我国工程师人才现状研究报告[J].科学大观园，2024（4）：24-27.

[4] 陈诗达.筑牢我国制造强国人才基石[J].中国科技人才，2022（3）：5-8.

[5] 张建辉，高毅，郑易平.制造强国背景下高校创新型人才培养路径[J].江淮论坛，2021（3）：180-185.

[6] 吴瑞芳，孙兆丹.京津冀协同发展下机械制造专业人才培养发展路径研究——走产教融合校企合作之路[J].产业创新研究，2023（6）：178-180.

[7] 安娜.机械制造专业人才培养模式研究[J].轻工人才，2023（2）：234-236.

[8] 闫实，梁钱华.校企协同培养机械制造类技术技能人才的探索与实践——以成都工业职业技术学院为例[J].北京工业职业技术学院学报，2023，22（3）：59-64.

[9] 杨涛，姚志义.校企合作模式在机械制造专业人才培养中的应用分析[J].科技风，２０１９（３３）：１９４．

[10] 徐支凤，梅宏标，冯新刚，等.机械制造专业应用型人才培养工程实践平台构建[J].当代教育实践与教学研究，2019（22）：203-204.

[11] 姚芳芳.锻造机械制造人才培养体系[J].人力资源，2017（5）：32-33.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“工程教育认证体系与新工科背景下的机械制造工程基础教学改革研究”（231103177233655）；山东省本科教学研究改革重点项目“新工科背景下‘德能并重’的《机械制造工程基础》课堂教学创新实践”（Z2022250）；山东省研究生教育质量提升计划项目“知识、能力、素质三位一体的《特种加工技术》教学案例库建设”（SDYAL21031）；中国石油大学（华东）教学改革重点项目“新工科背景下《特种加工理论与技术》课程思政教学改革研究”（YJG2022006）

第一作者简介：纪仁杰（1982-），男，汉族，山东胶州人，博士，教授，系主任，博士研究生导师。研究方向为机械工程人才培养与先进制造技术。