新工科背景下机械类专业创新人才的培养探索

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:新经济和新技术的发展要求相适应的新工科。机械类专业学生是我国制造业的主力军,学生的创新能力关联是否满足企业发展要求。针对传动培养模式存在问题,探讨新工科背景下机械类学生的创新能力培养思路,升级传统机械专业方向的培养为智能制造方向的培养。改革培养模式后的学生实践能力、创新能力得到提升,能够较好地满足社会岗位需求。

  关键词:新工科;创新能力;培养模式;

  当前,新产业不断出现,为了让高校满足当前国家发展需要,根据新培养理念和模式的要求,更新传统课本的知识体系,制定出新的学生培养目标,培育出符合企业需求的“新工科”毕业生。“新工科”体现在更加注重学科的应用性、交叉性与综合性。新工科的人才培养模式是以“学生为中心、成果为导向、持续改进”的理念为指导[1,2]。

  传统的高校机械类专业培养大多以校内封闭的教育为主,少与外界(企业为主)交流;以课本理论知识传授为主,轻于实践;重视本专业知识覆盖,忽视学科间交叉融合。传统模式下培养的学生动手实践能力、创新能力较差,不能满足新产业发展的需要。为培养引领未来时代发展的创新型人才,各高校院系针对机械类专业工程培养方案,进行了课程改革,缩短课程学时和增加科目方向覆盖面,以提高学生的综合素质。[1]为了培养符合新产业需求的人才,培养引领未来时代发展的创新型人才,学院机械设计制造及其自动化专业针对新工科背景下机械类专业学生的创新创业能力培养进行了探索。

2 创新能力各要素关系

  创新能力中关键的两个因素是创新思维和创新实践,创新思维的产生与学生的创新意识、创新视野和多学科融合交叉的基础知识都有直接的关系。创新意识主要表现为兴趣爱好、情感志趣,创新视野主要表现为对新生事物认识的深度和广度,多学科融合交叉知识对创新思维可行性提供扎实的理论基础。学生只有扎实地掌握了与本专业及与本专业关联的学科知识,自身对现有的学科具有强烈的探索欲望和浓厚的学习兴趣,同时对本专业发展有广阔的视野,才能产生解决新问题的创新思维[3]。

3 “新工科”背景下机械类大学生创新能力培养探索

  (1)探索“新工科”人才培养机制,改革人才培养模式。

  以提高办学质量、突出专业特色为宗旨,培养学生应用能力、创新能力,服务省内地方经济建设为定位,采取实地考察、毕业生访谈、专家座谈等方式进行项目调研,与省内多家企业建立合作关系,共同探讨和优化“新工科”机械制造专业人才培养模式。

  随着国民经济发展,制造业经历了传统制造业1.0,2.0、先进制造业3.0到如今的智能制造业4.0,由普通的机械、电气发展,经历了数字化、网络化变革,发展到现在的智能化、高级智能,如图1所示。

  伴随着制造业的变革,工程教育也从传统2.0发展到先进3.0,朝向未来工程教育4.0发展,如图2所示。结合新经济发展,新工科模式下机械专业人才培养模式变革可以分为四个部分:课程体系、创新教育、创业教育和实践教学,其中课程体系依据培养目标确定内容和大纲,保证学生的基本知识能力,创新教育主要体现在课程中贯穿案例教学与原理创新、技术创新的内容;创业教育可以通过案例教学过程中贯穿团队协作、产品市场化内容来体现,反应模式的创新;实践教学主要保证学生的工程实践能力,通过理论设计、实际制造过程来完成。

  基于“新工科”机械专业人才模式的探索,提出“依托地方、面向应用、重视基础、注重交叉、强化实践”的人才培养模式,面向省内机械制造业提供强有力的人才支撑和智力支撑,保持原有专业优势的基础上,打造省内具有一定特色和影响力的品牌专业。

  (2)调整专业课程体系结构,突出学生分类培养,以赛促学,强化学生实践创新能力。

  按照机械类职业岗位能力要求,主动适应机械行业和湖北区域经济发展的需要,培养应用型、创新型人才,机械设计与智能制造教研室对本专业的课程体系进行了改革,突出新工科模式下的专业特色,采取“+、-、×、÷”原则,即增加多学科基础知识;删减过时、陈旧课程内容;强化工程实践环节;摈弃落后的教学手段。课内教学分为大工科基础课程、机械基础课程、跨学科基础课程以及专业课程,同时根据企业发展需求专业课程开设“机器人技术”、“数字化设计与3D打印”方向,对相关课程进行了调整,删除了材料成型,压焊及特种焊、模具制造等课程,增加了智能制造技术、机器人技术等模块内容,实践教学分为校内实践和校外实践,校外实践教学中增设跨学科工程认识实践教学,其总体教学课程体系如图3所示。

  如图所示,学生经过大工科基础教育,专业基础课程学习后,在结合企业需求的同时,根据学生的志趣爱好和个性差异,进行分类培养,逐步实现机械专业个性化人才培养课程体系。积极开展与提升学生专业创新能力相结合的素质拓展活动,如“大学生第二课堂科技活动”、“大学生创新创业计划训练项目”等,鼓励学生参加各类科技竞赛,通过大赛训练,提高学生学习兴趣,锻炼学生创新实践能力。

  (3)改革实践教学模式,强化“校企合作”,加强学生知识能力培养。

  以培养学生工程实践能力和创新能力为目标,以培养学生基本实验技能和自主学习为抓手,构建“模块化、多层次、递进式”的实践教学模式。

  “模块化”的教学体系,主要体现在从单元到系统,对实践教学体系按照功能进行划分,突出人才培养的阶段性和客观规律性。“层次化”体现在从基础到综合,为适应不同学科专业实践教学需求,教学设计由易入难,由基础到综合,由综合到创新,逐步提升设计项目的广度、深度、综合性、研究性和探索性。“递进式”体现在校内实践与校外实践的融合中,将创新能力的培养融入教学的每个环节,循序渐进,让学生实践中学会自主学习、学会做中学、学会研究分析、学会设计创新,能够为校外实践做好充分的准备。校内实践教学场地分布如图4所示。

  校外实习实训基地的建设是人才培养质量的保障,也是提高学生实际动手能力,培养工程应用型人才的重要实践教学环节,是学生接触社会、了解社会,服务社会的主渠道。本专业建设中始终把校外实习实训基地建设作为一大重点,积极主动与本专业各大企业联系,不断扩大实习实训基地,拓宽实习内容,与华中数控、苏州易德龙科技股份有限公司武汉分公司等企业联合建设生产实习、实训基地,目前实习实训基地达17家。通过与企业开放共享、互动共赢,共建一批集人才培养、继续教育、技术研发、技术服务于一体的相对稳定的校外基地;通过校企共同制定毕业实习管理制度,建立基于生产现场的技能训练、工程能力培养、职业素质养成体系,以及应用型人才培养目标与培养方案信息反馈修订机制,成为毕业实习管理的示范。

  (4)构建骨干教师学术梯队、落实青年教师“双师素质型”培训。

  加大“双师素质型”教师培训力度,创新培训的方式方法,采取企业聘请,骨干教师参加专业研讨会、专业技术培训考证、企业实践或培训学习等途径,提高双师型教师的数量和质量。通过与北京一维弦科技有限责任公司等校企结合,积极开发和利用企业行业人才资源、发挥企业行业技术人员的专业指导作用,与企业共同建设一支真正意义上的、具有较高标准的“双师素质型”师资队伍。

  积极营造科研氛围,通过实验室建设为教师科研提供有利的条件,在专业建设的过程中,专业教学团队教师从专业建设、课程改革、实践教学体系等课题研究中不断加以探索,通过科研活动,进一步优化教学管理,优化课堂教学结构,提高教师的教学水平和课堂教学效果。逐渐形成“以科研促进教学,以教学总结归纳传授科研带动创新”的专业建设学术氛围。

4 结束语

  通过改革后的育人体系,新工科人才培养初见成效。学生的专业知识扎实、实践能力和创新能力突出。毕业生质量高,竞争力强,很受企业欢迎,一次性就业率95%以上;考研学生过线率26%(占毕业生总数),录取率达到20%;大学生科技竞赛获奖人数、比率上升。在新工科背景下,面对机械类专业发展的趋势,要将学生培养成具有实践能力、创新能力的专业人才是一项任重道远的工作,要求教学紧跟专业领域前沿技术,不断从科研中提炼典型案例,持续更新和丰富教学内容,在教学模式、内涵提升、产教结合、协同育人及实践平台等方面进行大力改革和建设,才能为社会培养更多的高素质创新型机械类工程人才。

参考文献

  [1]吴爱华,侯永峰,等.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(1):1-9.

  [2]林崇德.中国学生核心素养研究[J].心理与行为研究,2017,15(2):145-154.

  [3]杜静,杨根.论“新工科”背景下工科学生创新能力培养途径[J].石家庄铁道大学学报,2019,13(02),106-110.

  [4]吴玉程,宋燕等.新工科背景下全员协同实践育人体系的构建与实践[J].山西高等学校社会科学学报,2019,31(06),66-70.

  [5]胡秀丽,张宏生等.实践教学改革重在创新能力培养[J].机械设计,2018,35(S2),35-37.

作者:熊晓松 卢君宜 单位:武汉城市学院

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