徐慶鐘，王海濤，馮凱

（大連海事大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院，遼寧 大連）

一 引言

在新一輪世界范圍的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式對(duì)新時(shí)代人才培養(yǎng)提出新的要求，我國(guó)高等學(xué)校人才培養(yǎng)工作已進(jìn)入提高質(zhì)量的升級(jí)期、變軌超車(chē)的機(jī)遇期、改革創(chuàng)新的攻堅(jiān)期[1]。建設(shè)一流本科是高等教育強(qiáng)國(guó)的根基，在“新工科+工程教育”和“一流本科教育”建設(shè)背景下，實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神成為培養(yǎng)工程科技人才的核心內(nèi)容[2-4]，是國(guó)家與社會(huì)對(duì)當(dāng)代大學(xué)生的要求，也是扎實(shí)推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要保證[5-6]。因此，創(chuàng)新實(shí)踐性課程體系建設(shè)越來(lái)越得到我國(guó)高等學(xué)校的重視。

遼寧科技大學(xué)的方志剛等[7]構(gòu)建了新工科專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教育教學(xué)體系、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系、科學(xué)研究支撐新工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)及人才培養(yǎng)體系，在實(shí)踐教學(xué)與多學(xué)科交叉融合、專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、科研支撐新工科新生專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)等方面進(jìn)行了探索。山東科技大學(xué)的王炳軍等[8]基于基礎(chǔ)工程課程特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前新工科建設(shè)背景對(duì)工程科技人才的創(chuàng)新實(shí)踐素質(zhì)要求，提出了以增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力為主線(xiàn)優(yōu)化拓展教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，同時(shí)充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)時(shí)間碎片化，教學(xué)資源豐富化，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)多元化的改革思路。上海交通大學(xué)[9]面向新工科對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐人才的培養(yǎng)要求，在保留并加強(qiáng)原有工程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，改建“學(xué)生創(chuàng)新中心”，形成了以勞樹(shù)德、以勞啟智、以勞育美、以勞創(chuàng)新的勤“勞”創(chuàng)“新”育人理念，打造了“科技領(lǐng)軍人才的練武堂，工業(yè)界和大學(xué)的握手區(qū)”，構(gòu)建了“開(kāi)放共享、學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合、學(xué)創(chuàng)互促”的實(shí)踐育人體系。哈爾濱工業(yè)大學(xué)[10]在原有工程訓(xùn)練基礎(chǔ)上重新構(gòu)建了適應(yīng)新工科的機(jī)械制造基礎(chǔ)課程與教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)、能力、實(shí)踐、創(chuàng)新一體化培養(yǎng)，最終通過(guò)各類(lèi)大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃牽引、串接整個(gè)工程訓(xùn)練過(guò)程，通過(guò)“能力疊加”實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生的素質(zhì)和能力得到了進(jìn)一步展現(xiàn)。

在此背景下，針對(duì)大連海事大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中存在的學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力不足等問(wèn)題，本文提出了基于創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)模式，以此綜合鍛煉學(xué)生的思考、動(dòng)手、協(xié)作、溝通、表達(dá)等能力，使學(xué)生敢想、會(huì)說(shuō)、能做，具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

二 基于創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)模式構(gòu)建

面向“新工科+工程教育”和“一流本科教育”對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐人才的培養(yǎng)要求，在頂層設(shè)計(jì)上，構(gòu)建以理論知識(shí)為基礎(chǔ)、創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練為途徑、專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽為補(bǔ)充、畢業(yè)設(shè)計(jì)為衡量的“學(xué)、創(chuàng)、賽、畢”四位一體本科人才培養(yǎng)模式。以創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力相結(jié)合的人才培養(yǎng)體系。

（一） 優(yōu)化課程體系

傳統(tǒng)的機(jī)械基礎(chǔ)課程存在理論學(xué)時(shí)多、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)時(shí)少、學(xué)生動(dòng)手能力弱等問(wèn)題，教學(xué)內(nèi)容及課程體系設(shè)置無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代下人才培養(yǎng)的要求，因此需要優(yōu)化重構(gòu)課程體系。在《畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖》中增加繪圖及設(shè)計(jì)類(lèi)軟件教學(xué)內(nèi)容，便于學(xué)生在低年級(jí)時(shí)可靈活應(yīng)用CAD/CAM 技術(shù)進(jìn)行零件設(shè)計(jì)及實(shí)物模型制作，為參與創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練提前打下相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。對(duì)于《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》和《液壓與氣動(dòng)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)類(lèi)課程，突破傳統(tǒng)圖紙化的考核模式，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題，以制作出實(shí)物的方式，完成課程設(shè)計(jì)的考核。對(duì)于《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》《機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》和《特種加工工程實(shí)踐》實(shí)踐實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程，增大自主設(shè)計(jì)類(lèi)、實(shí)踐類(lèi)考核內(nèi)容，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。從2019 級(jí)本科生開(kāi)始，本專(zhuān)業(yè)在培養(yǎng)計(jì)劃中增設(shè)《機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐》大三必修課程，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練對(duì)本科生的全覆蓋，有助于學(xué)生達(dá)成工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的畢業(yè)要求。通過(guò)整合教學(xué)內(nèi)容及調(diào)整課程體系，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和思維能力。

（二） 開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)

創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的抓手，是鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。定期利用學(xué)生課余時(shí)間開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)，每期活動(dòng)時(shí)間跨度為6 周。第一周面向全年級(jí)學(xué)生召開(kāi)動(dòng)員會(huì)，發(fā)布創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)主題，組織學(xué)生積極報(bào)名，并自主組隊(duì)，不允許單獨(dú)報(bào)名，統(tǒng)一安排指導(dǎo)教師，小組成員構(gòu)思項(xiàng)目，明確做什么；第二周進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)，明確怎么做；第三周詳細(xì)設(shè)計(jì)零部件，繪制圖紙，在一定材料成本內(nèi)選材，明確需要什么；第四、五周組織學(xué)生動(dòng)手制作實(shí)物；第六周征集本次活動(dòng)的徽標(biāo)設(shè)計(jì)，各隊(duì)調(diào)試作品功能，設(shè)計(jì)各自作品海報(bào)，并統(tǒng)一在校內(nèi)公開(kāi)場(chǎng)地展示作品，撰寫(xiě)活動(dòng)總結(jié)報(bào)告。

創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的活動(dòng)主題可以來(lái)源于生活、教學(xué)或競(jìng)賽主題。2021 年的活動(dòng)主題為“關(guān)愛(ài)健康”，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)制作防控新冠病毒肺炎保護(hù)個(gè)人/群體的機(jī)械產(chǎn)品、助老/助殘/康復(fù)/健身機(jī)械產(chǎn)品，以及環(huán)境保護(hù)/節(jié)能減排的機(jī)械產(chǎn)品。在知識(shí)層面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的同時(shí)，針對(duì)相關(guān)主題活動(dòng)，組織學(xué)生去養(yǎng)老院和社區(qū)實(shí)地調(diào)研，引導(dǎo)學(xué)生從老人實(shí)際生活需求出發(fā)開(kāi)展作品設(shè)計(jì)，也有助于培養(yǎng)學(xué)生腳踏實(shí)地的社會(huì)責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)意識(shí)。

同時(shí)打造基于創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的“學(xué)生自主管理”平臺(tái)，創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，皆有學(xué)生自主管理，以此提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)管理能力、協(xié)調(diào)溝通能力及表達(dá)寫(xiě)作能力等。具體包括：訓(xùn)練場(chǎng)地的日常開(kāi)放、環(huán)境衛(wèi)生、耗材購(gòu)置等事宜，創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練課題的社區(qū)走訪(fǎng)、企業(yè)調(diào)研等事宜，創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練作品的展出場(chǎng)地預(yù)約、海報(bào)打印制作、展出布置等事宜，創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的總結(jié)報(bào)告撰寫(xiě)、徽章制作、總結(jié)大會(huì)組織等事宜。

（三） 強(qiáng)化創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練師資隊(duì)伍建設(shè)

為保證創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和人才培養(yǎng)質(zhì)量，吸收專(zhuān)任教師加入導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，擔(dān)任學(xué)生導(dǎo)師，主要負(fù)責(zé)學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目的進(jìn)展督促和技術(shù)指導(dǎo)等任務(wù)。不斷提高師生比，保證每名導(dǎo)師指導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)不超過(guò)3 個(gè)，導(dǎo)師定期與學(xué)生進(jìn)行交流指導(dǎo)，強(qiáng)化指導(dǎo)效果。同時(shí)，鼓勵(lì)引入企業(yè)工程師參與創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)，擔(dān)任學(xué)生導(dǎo)師；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)校企合作，互通理論與實(shí)踐有無(wú)，共同探索以解決實(shí)際工程問(wèn)題為目的的創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)主題，形成以學(xué)生為中心的產(chǎn)學(xué)結(jié)合育人模式和師資隊(duì)伍。

（四） 建設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)

整合機(jī)械工程系實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備資源，為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)提供硬件服務(wù)保障。根據(jù)實(shí)踐訓(xùn)練需要，新購(gòu)置適用于加工木材和塑料的數(shù)顯鑼床、電動(dòng)曲線(xiàn)鋸和激光雕刻機(jī)，加工鋁、銅、鐵等金屬的微型帶鋸、小型精密車(chē)床和鉆銑床，以及通過(guò)熔絲沉積成型可以快速制備復(fù)雜塑料零件的3D 打印機(jī)。設(shè)置創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)專(zhuān)用場(chǎng)地，提供全天候資源開(kāi)放服務(wù)，保證學(xué)生能充分靈活利用課余時(shí)間，及時(shí)動(dòng)手實(shí)踐驗(yàn)證所有創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將創(chuàng)新靈感由圖紙變?yōu)閷?shí)物。安排專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)老師負(fù)責(zé)訓(xùn)練平臺(tái)的日常管理、學(xué)生培訓(xùn)、設(shè)備調(diào)試與維護(hù)，以及突發(fā)事件的處理等工作。通過(guò)各類(lèi)加工設(shè)備的操作使用，可激發(fā)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣和動(dòng)手潛能。3D 打印機(jī)快速成型復(fù)雜零件的優(yōu)點(diǎn)，可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在工作裝置方面的原理創(chuàng)新，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)為學(xué)生由理論知識(shí)到實(shí)踐應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的資源保證。

（五） 補(bǔ)充專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽

競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)綜述能力、論文寫(xiě)作能力、創(chuàng)新思維能力、分析設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和管理能力的重要載體，是工程教育質(zhì)量提升的有效途徑[11]。目前，面向機(jī)械類(lèi)學(xué)生的競(jìng)賽主要有全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力大賽等。每期創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)，選取相關(guān)競(jìng)賽的主題作為訓(xùn)練活動(dòng)的部分選題，鼓勵(lì)學(xué)生提前進(jìn)入備賽狀態(tài)，提高學(xué)生參與競(jìng)賽的積極性。根據(jù)學(xué)生的作品水平，優(yōu)選種子團(tuán)隊(duì)進(jìn)行重點(diǎn)培育，以期在正式競(jìng)賽中獲取名次。通過(guò)競(jìng)賽不僅可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和知識(shí)融合能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和工程性思維，增強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（六） 鼓勵(lì)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物制作

畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等學(xué)校教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，需要學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題。在學(xué)生前期已接受創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的前提下，鼓勵(lì)老師和學(xué)生突破傳統(tǒng)圖紙化、論文化的畢業(yè)設(shè)計(jì)考核模式，在圖紙論文的基礎(chǔ)上，以實(shí)物制作為目標(biāo)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。同時(shí)，爭(zhēng)取引入企業(yè)導(dǎo)師，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際的工程問(wèn)題，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后，針對(duì)實(shí)物制作的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品，布置展出活動(dòng)，提高宣傳力度，鼓勵(lì)下屆的畢業(yè)生積極參與畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物制作模式。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物制作的全過(guò)程，衡量學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，并檢驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)的有效性。

三 實(shí)施與成效

經(jīng)過(guò)近三年的探索，基于創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的人才培養(yǎng)模式在實(shí)際的教學(xué)、實(shí)踐、競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)具有顯著的人才培養(yǎng)效果，調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的濃厚興趣，提高了自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)，自2019 年起先后成功舉辦了“機(jī)動(dòng)人心”“助老機(jī)械”和“關(guān)愛(ài)健康”三次主題活動(dòng)，共計(jì)完成60 余件作品，先后有300 余名學(xué)生參與其中。該活動(dòng)模式受到了學(xué)校師生的高度認(rèn)可，并被大連海洋大學(xué)與大連工業(yè)大學(xué)等高校所借鑒學(xué)習(xí)?；趧?chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)，通過(guò)優(yōu)化課程體系，設(shè)計(jì)類(lèi)課程突破了傳統(tǒng)圖紙化的考核模式，實(shí)物制作的考核模式得到了學(xué)生的積極響應(yīng)。從創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)中推選的“上下床輔助椅”作品設(shè)計(jì)獲得了2020 年全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽遼寧省一等獎(jiǎng)。經(jīng)過(guò)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)，報(bào)名參加機(jī)械類(lèi)競(jìng)賽的學(xué)生人數(shù)明顯增多，學(xué)生的積極性得到了充分調(diào)動(dòng)。第一批參加創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)的學(xué)生在2021 年畢業(yè)設(shè)計(jì)中，共有10 人參與或獨(dú)自完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)物制作，充分顯示了基于創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的人才培養(yǎng)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題所需要的動(dòng)手實(shí)踐能力和思維創(chuàng)新能力。

四 結(jié)論與展望

面向“新工科+工程教育”和“一流本科教育”對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐人才的培養(yǎng)要求，通過(guò)探索基于創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練的機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建了以理論知識(shí)為基礎(chǔ)、創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練為途徑、專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽為補(bǔ)充、畢業(yè)設(shè)計(jì)為衡量的“學(xué)、創(chuàng)、賽、畢”四位一體的本科人才培養(yǎng)體系。實(shí)踐表明，將理論知識(shí)、創(chuàng)新實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)融合在一起的機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，具有借鑒和參考意義。

在前期的創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)基礎(chǔ)上，機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)模式在以下幾個(gè)方面需要進(jìn)一步地探索和完善：

（1）探索學(xué)生自主管理運(yùn)行創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)的機(jī)制，完善培訓(xùn)管理和安全保障體系，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)在學(xué)生自主管理運(yùn)行機(jī)制下的全面開(kāi)放模式。

（2）深化創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)的產(chǎn)教融合力度，增強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)主題與解決企業(yè)實(shí)際問(wèn)題的結(jié)合度，提高企業(yè)導(dǎo)師在創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)中指導(dǎo)學(xué)生的參與度，從而提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。