新工科背景下机械工程专业教学体系改革的思考
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作者:赵海霞 王玉民 段俊勇 张永涛 史伟杰
摘要：文章以我校机械工程专业为例，为培养具有创新创业能力、动态适应能力的交叉复合型工程人才，我们从新结构、新方法、新内容、新评价等方面对专业教学、实验、实践等体系进行了探索与建设。
关键词：新工科;机械工程;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）12-0354-02
一、引言
随着创新驱动发展，“中国制造2025”“互联网+”以及“一带一路”等重大倡议的实施，新的一轮科技革命正在引领时代经济的发展以及工业变革，这对我国高等院校的工程人才培养模式和方案提出了新的挑战，传统工科培养模式已经不能适应当下社会的发展需要[1]。
“新工科”建设是一种新的工程教育的模式，它的“新”不只是开设一些新兴专业，而且重点是对原有专业进行教学体系的改革和实践内容的更新。我校机械工程专业在已通过专业认证的基础上，针对“新工科”的建设，在教学和实验环节进行了一系列的改革和探索。
二、机械工程专业教学环节、实验体系存在的问题
我校机械工程专业作为国家特色专业，经过这些年的改革与实践，在课程教学以及实验实践方面进行了大量的探索与创新，取得了丰富的经验和成果。随着专业认证的进行，我们专业不断完善学科建设，创新课堂教学，规范试卷的设计以及毕业设计课题的选取;完善实验室建设，增加了大量实验设备，创办了机器人实验室，丰富了实验内容，取得了一系列的教学和科研成果。但作为“新工科”建设，仍存在着一些不足。
（一）课堂教学环节存在的不足
课堂教学内容与当今工程实际联系不紧密。随着社会和工业的不断发展，一些先进设备不断被应用于企业生产制造，像3D打印、机器人技术和智能制造技术不断出现和应用，对专业人才的培养也要与时俱进。但机械工程专业的教材改动很少，如果只按照教材进行课程教学，有些内容就与工程实际有些脱节，这无法满足“新工科”对创新型、综合型人才的要求。这就需要专业教师在日常教学中不但要把专业基础知识教给学生，而且还要让学生知道当下机械工程最前沿的知识，培养学生的创新意识，使学生认识到自己努力的方向。
（二）实验实践环节的不足
课堂教学能够增加学生的认知，而实验实践环节能够培养学生的实践动手能力。实验环节不仅仅是课堂教学的辅助，而且是学生在走出校园之前与工程实际最近距离的接触机会。我们的实验不能停留在书上，实验课程要使学生能够真正地了解先进的设备和技术，但这不能仅仅是认知方面，像我们专业购买的立体仓库、KUKA机器人、3D打印机和液压气压设备等，让学生能够利用这些实验设备参与实际项目，解决实际问题是我们实验内容设计的目标。
三、“新工科”背景下机械工程专业教学改革的思考
围绕“新工科”工程教育改革的新理念，为培养具有创新创业能力、动态适应能力的交叉复合型工程人才，我们从新结构、新方法、新内容、新评价等方面对机械工程专业的教学进行了探索与建设[2]。积极推动机械工程专业的教学改革，由于机械工程专业的基础性以及学科的交叉性，我们针对当前教学实践上存在的一些问题进行了一系列的探索与总结：（1）制定多学科交融个性化的专业培养方案;（2）重构多学科交融的机械类课程体系;（3）建设符合新经济发展需求的课程内容;（4）推广以学生为中心的教学方式;（5）建立校企融合的实践基地。
（一）建立从顶至下的纵贯式实验体系
建设了从顶至下的纵贯式实验体系，由复杂工程问题入手，从工程实际中抽取典型对象，将工程应用、课堂教学和实验实践协调起来，培养学生解决复杂问题的能力、工程创新能力和自我学习实践能力。
1.工业级实验平台。以液压系统为代表的装备设计与控制类实验平台，新引进的实验平台都达到了工业应用水平。我们要充分利用这些实验设备，不仅仅能够解决教材上的参考案例，还能参与实际的工程实验项目，解决具体的工业问题，并从这些实际产生的问题中提高学生分析问题、解决问题的思维和能力。
2.校企协同实践平台。针对“新工科”的教学模式，不仅仅是学校课堂上的教学，我们要充分利用相关企业的资源，深化与企业的协同合作，将工程教育延伸至企业现场，培养学生自我学习的兴趣、适应工业发展的能力和工匠精神，实现“新工科”的培养目标[3]。具体实施措施如下：①面向理论课程的企业实践平台，与企业深度合作，为学生提供理论转化生产的平台，共同培养具有实践能力的“新工科”人才;②校企协同的毕业设计全过程指导与管理，采取集中授课与分散指导相结合的校企雙导师毕业设计模式，在生产实际中选取毕业课题，对毕业设计的题目、内容以及解决问题的方法都有了更高的要求，培养学生理论与生产相结合的能力;③以解决实习企业现场工程问题为导向的生产实习模式，锻炼学生在实习过程中发现问题、分析问题、解决问题的能力。
3.自主创新实践平台。具体为以工业机器人和机电一体化实现为主的控制实验系统，以面向科技竞赛的竞赛实践平台，以服务学生自主创新制作的机械创新中心。
（二）建立系统的实践教学体系
建立了由课内实验、开放创新实验、创新创业实践与科研训练组成的四层实践教学体系，融合了知识传授、能力培养、素质教育全面协调发展，着力培养学生的动手能力、工程意识和创新能力。
1.课内实验由验证性实验和综合性实验组成，验证性实验是为了加深学生对课程学习内容的理解和应用，加强动手能力的培养;综合设计性实验能够使学生加深对课程多个知识点的综合理解和应用，加强问题解决能力的培养，逐步减少验证性实验（15%），加大综合性实验（75%）的比例。
2.进行开放性创新实验，实验内容涉及多门课程，机械工程专业的每一门课程都不是独立存在的，知识点都是交叉融合的，开放性创新实验能够增强学生的综合应用能力和创新意识。
3.加强创新创业实践，以学科竞赛、创新创业项目等为基础，培养学生的实际动手能力，在参加实践的过程中更好地理解和掌握专业的理论知识，着力增强学生的创新能力。
4.基于OBE培养模式，建立以毕业能力为导向、以项目为载体的实践教学体系，实现从注重知识传授到注重能力培养的转变。尤其是毕业设计和生产实习，二者结合，重点培养学生认识问题、分析问题以及解决实际问题的能力。
四、结论
“新工科”建设是当前高等教育的重要工作[4，5]。我校机械工程专业以“新工科”建设为契机，通过了专业认证，并积极推动教学改革，制定了一系列措施，由原来的传授知识为主改变为以培养学生的工程意识、实践能力和创新精神为主，从而培养具有创新创业能力、动态适应能力的交叉复合型工程人才。
参考文献：
[1]吴爱华，侯永峰，杨秋波，郝杰.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017，（01）：1-9.
[2]林健.新工科建设：强势打造“卓越计划”升级[J].高等工程教育研究，2017，（03）：7-14.
[3]张萍，周大利，芶立，黄永前.新工科背景下的校企合作培养多层次创新人才[J].教育教学论坛，2019，（27）：103-104.
[4]许星.知识体视角的新工科演化路径研究[D].浙江大学，2019.
[5]吴涛，吴福培，包能胜，牛小东.新工科内涵式发展理念的本质溯源[J].高等工程教育研究，2018，（06）：16-22.
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