劉有余

【摘 要】針對機械類本科教育和當前機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以培養(yǎng)符合社會需要、具有創(chuàng)新精神人才為目標，頂層設計人才培養(yǎng)方案，提出重構(gòu)課程體系、建設立體化教材思路，創(chuàng)新教育教學方法，提出專業(yè)標準內(nèi)容和專業(yè)認證方法。系統(tǒng)構(gòu)建了信息化應用型本科機械類特色人才培養(yǎng)新模式，對機械類專業(yè)工程教育認證標準進行了有益的探索。

【關(guān)鍵詞】機械類；信息化；本科；專業(yè)標準；專業(yè)認證

【Abstract】According to the development actuality of mechanical undergraduate education and industrial machinery， a personnel training program is designed from the top. The innovative talents are trained for the purpose of meeting the need of the society. The program puts into forward the ideas of restructuring its curricula system and three-dimensional teaching materials， innovates teaching methods. The content of professional criteria and the method of professional certifications are proposed in the program. A new mode of talents training of applied， mechanical， information undergraduate is structured systematically. Profitable trials are conducted on certification standards of mechanical engineering specialized education.

【Key words】Machinery； Information； Bachelor； Professional Standard； Professional Certification

機械類專業(yè)是“工業(yè)之母”，歷史悠久且生機蓬勃，1998年教育部頒布的《普通高等學校本科專業(yè)目錄》[1]將其統(tǒng)一命名為“機械設計制造及其自動化”，沿用至今已有16年之久。近年來，國內(nèi)眾多高校在機械類專業(yè)改革方面進行了積極探索，但基本仍立足于1998年的專業(yè)模式，鮮有重大改革成效，專業(yè)培養(yǎng)現(xiàn)狀難以符合《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[2]文件精神。自2000年來，國內(nèi)機械行業(yè)經(jīng)歷了革命性的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級，主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）以數(shù)控機床替代傳統(tǒng)機床的制造技術(shù)革新；（2）以機器人替代人工作業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)革新。產(chǎn)生這些革新的原因是信息技術(shù)在機械領域的高度融合，和國內(nèi)人口紅利的逐步消失。然而，國內(nèi)大多高校的機械類本科培養(yǎng)方案中，數(shù)控技術(shù)及機器人技術(shù)沒有得到應有的重視，傳統(tǒng)機械技術(shù)仍占據(jù)了主導地位，與企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀脫節(jié)，嚴重滯后企業(yè)對人才知識結(jié)構(gòu)需求的變化。

遵循教育部高校開展專業(yè)建設綜合改革試點，筆者結(jié)合近年來教改實踐，以現(xiàn)代企業(yè)需求為導向，在人才培養(yǎng)模式、教師隊伍、課程教材、教學方式、教學管理等影響本科專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行綜合改革，強化內(nèi)涵建設，構(gòu)建彰顯信息化特色的機械類應用型本科人才培養(yǎng)模式。

1 培養(yǎng)方案的構(gòu)建

基于“為學生未來的發(fā)展和適應未來社會的發(fā)展奠定基礎”的學生發(fā)展觀，我校本專業(yè)確定“以數(shù)控裝備為核心，以工業(yè)機器人為龍頭，以CAD/CAM/CIMS為主線，拓寬基礎，注重實踐”為指導思想，堅持以優(yōu)化應用型高級專門人才培養(yǎng)模式為目標，將機械、電子、計算機、自動控制等學科有機交叉、滲透、融合，凸現(xiàn)出應用型信息化高級人才的培養(yǎng)特色。

培養(yǎng)方案需立足于現(xiàn)有成熟經(jīng)驗，既要滿足教育部對政治理論課、文化素質(zhì)選修課、軍事訓練課等的基本要求[3]，又要結(jié)合學分收費改革規(guī)定的學分、學時，及實踐性環(huán)節(jié)學分的總體要求；同時，還要適應國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟社會發(fā)展需求，符合教育部工程教育認證標準，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。首先，所有課程按培養(yǎng)目標細分為：通識教育課、學科基礎課、專業(yè)核心課、專業(yè)方向課、實踐教學環(huán)節(jié)，及綜合素質(zhì)課，總體達到180學分，各類課程學分占比分別為29.0%、26.0%、6.5%、5.0%、32.0%、1.5%。為加強專業(yè)內(nèi)涵建設，彰顯信息化特色，增強數(shù)控技術(shù)和機器人技術(shù)科目和教學內(nèi)容，將原“機床數(shù)控機床”（40學時）分解擴充為“數(shù)控加工工藝與編程”（30學時）和“數(shù)控系統(tǒng)與裝備”（30學時）2門課程；將原“工業(yè)機器人”（40學時）分解擴充為“工業(yè)機器人機械本體設計”（30學時）和“工業(yè)機器人控制系統(tǒng)設計”（30學時）2門課程，擴大知識范圍與掌握深度。壓縮學科基礎課時，將原“畫法幾何與機械制圖”同“計算機輔助繪圖”合并為“機械制圖及CAD”，將原“理論力學”同“材料力學”合并為“工程力學”，研究合理的課程配置流程，確?？倢W時不超編。另外，在實踐教學環(huán)節(jié)，探索全方位利用金工實習、認識實習、生產(chǎn)實習、課程實驗和技能培訓，充分擴展實踐內(nèi)容。增加“數(shù)控加工實訓”和“工業(yè)機器人實訓”課程，實施專業(yè)工程綜合設計，提高學生實踐能力和崗位能力?？傊囵B(yǎng)方案秉持“厚基礎、寬口徑、信息化、重創(chuàng)新”為人才培養(yǎng)目標，形成以“產(chǎn)學研結(jié)合、理論教學與科研實踐案例相結(jié)合、課內(nèi)教學與課外輔導素質(zhì)拓展相結(jié)合”的培養(yǎng)特色。

2 課程體系重構(gòu)及立體化教材建設

以培養(yǎng)方案為指導，課程體系重構(gòu)如下：“數(shù)控加工工藝與編程”側(cè)重數(shù)控機床的工程應用，主要講授零件的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控工藝規(guī)程制訂、數(shù)控車削編程、數(shù)控銑削編程、加工中心編程；“數(shù)控系統(tǒng)與裝備”側(cè)重數(shù)控機床裝備原理，主要講授數(shù)控機床的工作原理、計算機數(shù)控裝置、位置檢測裝置、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。“工業(yè)機器人機械本體設計”主要講授工業(yè)機器人運動功能設計、工業(yè)機器人傳動系統(tǒng)設計、工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)設計、典型機器人設計實例；“工業(yè)機器人控制系統(tǒng)設計”主要講授機工業(yè)機器人感知技術(shù)、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人編程技術(shù)、工業(yè)機器人集成系統(tǒng)。為避免課程知識點交叉才重復，將“機械制造學”課程中“數(shù)控加工工藝規(guī)程”部分、“機械制造裝備設計”課程中“工業(yè)機器人設計”部分刪除?；谛畔⒒卣骱椭R結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對“機械制造學”中當前企業(yè)已淘汰的傳統(tǒng)機床壓縮學時，僅講授各種機械加工方法，而將傳統(tǒng)機床的機械傳動及結(jié)構(gòu)作為選修內(nèi)容。實踐教學環(huán)節(jié)的“數(shù)控加工實訓”課程中包含數(shù)控機床對刀方法；“工業(yè)機器人實訓”包含機器人示教編程方法。

結(jié)合課程體系，制定課程說明、教學大綱，及授課計劃；同時建設立體化教材，包括紙質(zhì)教材、CAI課件、音像媒體、虛擬仿真系統(tǒng)、網(wǎng)絡平臺、電子教案、多媒體教學軟件、實驗指導書、實訓指導書、習題試題庫及考試系統(tǒng)等。紙質(zhì)教材公開出版，電子教材上網(wǎng)推廣，形成特色的立體化教學模式。充分利用包括微課在內(nèi)的新型教學手段，頂層設計整體教學解決方案，加強對教師的應用培訓，做好網(wǎng)絡答疑與互助，將網(wǎng)絡教學平臺建設成為教師、學生、同行和出版社共享共用的交流互助平臺，實現(xiàn)使用、更新和發(fā)展的實時交互。

3 教育教學方法創(chuàng)新

機械類課程理論與實踐聯(lián)系密切，內(nèi)容覆蓋面寬廣。課程建設中，根據(jù)本科教育特點和學校資源情況，積極探索并靈活應用多種教育方法和教學手段。

講練結(jié)合教學：將“教、學、練”融為一體，適于需要較強邏輯思維、在傳統(tǒng)教學中較難進行的課程內(nèi)容。教師在講清基本概念、基本理論與方法后，布置學生進行實踐訓練。如在講解“機器人編程指令”時，教師介紹了一類編程指令后，給出機器人運動軌跡，由學生應用編程模擬器編制機器人運動程序，通過軟件仿真檢驗所編程序是否正確。這種即學即練的教學方式，可提高學習效率，增強學生學習的興趣。

師生互動教學：教師授課中，善于提出問題，學生可進行討論或爭論，提出解決方案，教師適時引導，使學生從中領會教師思路，掌握分析解決問題的能力。這種方法體現(xiàn)了以學生為主體的教育理念。如在講解“刀具補償”時，教師可讓學生思考使刀位點沿工件輪廓正確運動的方式有哪兩種，并分別展開討論，從而領會“刀具補償”的作用。

案例剖析教學：工業(yè)機器人類別繁多，應用領域不甚枚舉，我們通過介紹典型機器人的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，使學生能做到舉一反三，重點培養(yǎng)學生解決問題的能力。如介紹“典型機器人設計實例”時，我們僅剖析“關(guān)節(jié)型機器人”、“并聯(lián)機器人”、“直角坐標機器人”三個典型實例，使學生能做到對同類機器人的觸類旁通。

現(xiàn)場實物教學：對概念抽象難懂的內(nèi)容，可組織學生到現(xiàn)場看、聽、思、悟，在體驗中接受教育、解疑解惑、啟發(fā)交流、開闊思路。有利于學生深刻理解理論知識，豐富教學效果，提高解決實際問題的能力。如“數(shù)控機床坐標系”、“對刀”、“換刀”等，可把教學地點選到“數(shù)控實訓中心”，面對具體的數(shù)控機床進行講解和操作，有利于抽象概念具體化，降低學習難度。

項目教學法：在教師的指導下，將獨立完整的項目交由學生自己設計研究。信息的收集、方案的設計、項目的實施及最終評價，都由學生自己實施。學生通過項目的實施，了解并把握整個過程及每一環(huán)節(jié)的具體要求。先練后講，先學后教，有利于加強對學生自學能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

雙語教學：根據(jù)課程內(nèi)容采用中英文雙語教學，打破過去沿用的單門課程雙語教學慣例。如“數(shù)控加工編程”和“機器人編程”，內(nèi)容相對簡單易懂，可結(jié)合相關(guān)英文操作系統(tǒng)進行教學。既不會造成學生理解上的困難，也有利于培養(yǎng)學生閱讀最新英文資料的能力。

企業(yè)應用技術(shù)講座：現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和機器人技術(shù)發(fā)展迅猛，課程教學內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)應用水平之間存在著滯后性。課程組每年定期從“奇瑞汽車有限責任公司”、“安徽埃夫特智能裝備有限公司”等技術(shù)先進企業(yè)邀請專家來校舉行“企業(yè)數(shù)控技術(shù)應用講座”，以適應技術(shù)的快速發(fā)展。

4 專業(yè)標準及專業(yè)認證

教育部在2014年工作要點中[4]，要求研究制訂本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準，推動省、行業(yè)部門（協(xié)會）和高校聯(lián)合制訂專業(yè)人才評價標準，促進高校根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展需要和學校實際制訂各專業(yè)人才培養(yǎng)標準。我們認為專業(yè)標準是培養(yǎng)高素質(zhì)的具有國際競爭力人才的保障體系，能使培養(yǎng)的機械工程師獲得國際認可的。專業(yè)標準制訂中，我們充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、專業(yè)學會等中介機構(gòu)的作用，設立專門的專業(yè)認證委員會，吸收領域?qū)＜液透咝９芾砣藛T、宏觀管理專家、企業(yè)技術(shù)人員等參加，基本原則是：全面貫徹黨的教育方針，堅持育人為本，德育為先；以學生為主體，以教師為主導，注重學生個性發(fā)展；知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進課程體系整體優(yōu)化；加強實踐教學，注重學生創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)；遵循專業(yè)發(fā)展規(guī)律，發(fā)揮專業(yè)特色和優(yōu)勢。制訂的專業(yè)標準內(nèi)涵包括：

（1）掌握一般性和專門的機械工程技術(shù)知識，立足現(xiàn)有技術(shù)，了解新興技術(shù)；

（2）應用適當?shù)睦碚摵蛯嵺`方法，解決機械工程實際問題的初步能力；

（3）具有參與項目及工程管理的能力；

（4）具有有效溝通與交流的能力；

（5）具有職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)與社會責任。

按照《工程教育專業(yè)認證標準（試行）》[5]的規(guī)定，引入先進的工程教育模式及專業(yè)認證理念，適應地方產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整需要，我們逐步建立完整的教學質(zhì)量管理體系和專業(yè)認證標準體系。機械類專業(yè)認證內(nèi)容主要包括：適用范圍、培養(yǎng)目標與要求、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發(fā)展、管理制度、質(zhì)量評價。全方位規(guī)范教育教學過程。

5 結(jié)語

機械類專業(yè)歷史悠久且生機蓬勃，機械類行業(yè)面臨重大技術(shù)升級及結(jié)構(gòu)調(diào)整。針對本科教育改革要求和當前機械產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整現(xiàn)狀，以培養(yǎng)信息化應用型本科機械類特色人才為目標，本文構(gòu)建人才培養(yǎng)方案，重構(gòu)課程體系并建設立體化教材，創(chuàng)新教育教學方法，制定專業(yè)標準，進行專業(yè)認證。達到主動適應國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟社會發(fā)展需求，主動符合教育部工程教育認證標準，主動配合學分制人才培養(yǎng)模式改革，加強專業(yè)內(nèi)涵建設，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提升本科教育教學質(zhì)量。相關(guān)研究成果及實踐經(jīng)驗可為工科其他專業(yè)的教學改革提供有益借鑒。

【參考文獻】

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[2]顧明遠，石中英.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）解讀[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

[3]教育部.教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見 [EB/OL]. [2012-03-16].http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6920/201301/xxgk_ 146673.html.

[4]教育部. 教育部關(guān)于印發(fā)《教育部2014年工作要點》的通知 [EB/OL]. [2014-05-14]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7049/201402/xxgk_ 163889.html.

[5]教育部.工程教育專業(yè)認證標準（試行）[EB/OL]. [2011-10-08]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3861/201110/125419.html.

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