伍先明

（廣東理工學院智能制造學院，廣東 肇慶 526100）

新工科和“金課”都是教育部針對世界科技發(fā)展和進步對我國高等教育提出的重要教育理念。新工科專業(yè)為高校工科人才培養(yǎng)提供了更多的專業(yè)選擇，“金課”模式為我國高等教育課程建設提出了更高級的發(fā)展目標。這兩項教育理念對我國高等教育發(fā)展以及人才培養(yǎng)都具有十分重要的意義。機械類專業(yè)作為傳統(tǒng)的工科專業(yè)，在新工科背景下，已經完成了多種新工科專業(yè)的建設和融入。同時，在當前工業(yè)機械智能化發(fā)展背景之下，我國對機械專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。高校要重視新工科專業(yè)人才的教育和培養(yǎng)，改革課程體系，加快建設機械類專業(yè)實踐教學“金課”。

1 新工科背景下機械類專業(yè)實踐教學“金課”建設的必要性

新工科背景下機械類專業(yè)實踐教學“金課”建設非常重要，是現(xiàn)代高等工程教育改革的必經之路。新工科的含義包括兩個方面，即新型工科和新生工科。新型工科是對現(xiàn)有工科進行轉型、改造和升級，包括內涵的拓展、培養(yǎng)目標和標準的轉變或提高、培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新［1］等。新生工科則是現(xiàn)有工程學科的交叉復合，工程學科與其他學科的交叉融合，從其他學科門類孕育、延伸和拓展出來的，或面向未來新技術和新產業(yè)發(fā)展［2］出現(xiàn)的一批新興起的工程學科（如智能科學與技術等）。顯然，應用型院校的新工科是要滿足區(qū)域經濟和產業(yè)結構對人才知識、能力和素質培養(yǎng)所需要的新型工科，而不是新生工科。

1.1 培養(yǎng)適應地方區(qū)域經濟發(fā)展人才的需要

當前，各國之間綜合國力競爭激烈，在新一輪科技革命和產業(yè)變革中，國家急需一批具備更高創(chuàng)新水平與跨界整合能力的新型工科人才作為支撐力量。為滿足國家對新工科人才的需求，各高校根據(jù)自身的定位進行分類發(fā)展。工科優(yōu)勢強的高校要對工程科技創(chuàng)新和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)揮主體作用，綜合性高校對催生新技術和孕育新產業(yè)發(fā)揮引領作用，地方高校則對區(qū)域經濟發(fā)展和產業(yè)轉型升級發(fā)揮支撐作用［3］。需要強調的是，新工科建設是占全國高校90%以上的地方應用型高校積累辦學經驗、彰顯辦學特色的重要歷史機遇。地方應用型高校更易于打破學科壁壘，探索個性化的辦學模式，重點開展對傳統(tǒng)工科專業(yè)的轉型、改造和升級，實踐教學“金課”的建設，體現(xiàn)地方應用型高校在新工科建設中的特色和創(chuàng)新［4］，對培養(yǎng)適應地方區(qū)域經濟發(fā)展的應用型人才非常有必要。

1.2 提升人才培養(yǎng)質量的需要

高校是我國培養(yǎng)專業(yè)人才的搖籃，我國未來社會的發(fā)展要依靠高等教育培養(yǎng)的人才來完成。高校要培養(yǎng)符合社會發(fā)展需要的新型人才，就要注重教育升級，從教育環(huán)節(jié)入手，進行課程改革，淘汰“水課”，打造有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，切實提高人才培養(yǎng)質量。機械類專業(yè)雖然不是新工業(yè)技術，卻是現(xiàn)代所有新技術、新工藝應用最集成的專業(yè)，是所有工業(yè)領域發(fā)展的基礎專業(yè)。如智能化機械設備、智能機器人制造不僅是智能化技術的研發(fā)，而且是智能化技術與機械理論的融合研究和應用。因此，新工科背景下，機械類專業(yè)依然是主流專業(yè)。高校建設機械類專業(yè)實踐教學“金課”是新工科建設發(fā)展的新抓手，同時也是社會發(fā)展對高校工程教育發(fā)展的新要求。

21世紀，掌握人才就能夠掌握社會發(fā)展的前進方向，同時，現(xiàn)代社會需要的人才已經不再是“滿腹經綸”的理論型人才，而是實踐能力強的高素質人才。以機械類專業(yè)為例，我國制造業(yè)正處于由大到強的發(fā)展階段，很多核心技術還未實現(xiàn)自主化，某些零件長期依賴進口，導致我國在機械工業(yè)發(fā)展方面始終處于被動，因此，迫切需要創(chuàng)新能力、實踐能力強的機械類專業(yè)人才，為我國機械類核心技術的發(fā)展提供人才支撐，繼而改變我國技術落后的狀態(tài)。綜上而言，機械類專業(yè)實踐教學“金課”建設是為了培養(yǎng)新時期我國機械類應用型、技術技能型人才。從人才培養(yǎng)和社會技術發(fā)展而言，該“金課”建設具有必要性。

1.3 改革機械類專業(yè)人才傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的需要

機械類專業(yè)是廣東理工學院的一個老牌專業(yè)，沿用2014級人才培養(yǎng)方案及相應的課程體系。其培養(yǎng)模式仍舊是普通高校的固有模式，即學制4年，包括3.5年的理論學習和0.5年的畢業(yè)實習和畢業(yè)設計。通過幾年的教學實踐發(fā)現(xiàn)，課程體系和專業(yè)教學與工廠生產現(xiàn)場所需要的應用型人才（現(xiàn)場工程師）還有一定的差距［5］，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。首先，課程內容設計不合理。廣東是家用電器產品的制造大省，產品成型在機械制造業(yè)中占據(jù)的比重很大，而原課程體系的專業(yè)課程全是機械加工工藝、數(shù)控編程等方面的內容，缺少產品成型方面的課程。且加工原理工藝方面的內容比較淺顯，學生在老師的指導下僅了解一點常識。其次，實踐教學安排不合理，不利于學生就業(yè)。在實踐教學方面，尤其是在金工實訓方面，還是“3+2”的實訓方式?！?”是指3周的基礎實訓，包括普通的車、銑、鉗的基本操作，每個工種做一個很簡單的小零件，“2”是指兩周的數(shù)控機床操作，都是一些簡單的編程操作。而且實踐訓練環(huán)節(jié)、核心課程的課程設計都在校內進行，各自獨立，缺乏綜合性。生產實習和畢業(yè)實習雖然在企業(yè)進行，但彼此分開，時間分散，基本上都是走馬觀花。學生通過參觀產品的制造過程或生產線的運行增長了一點見識，卻缺乏實踐操作環(huán)節(jié)，這顯然與新工科應用型人才培養(yǎng)要求有較大的差距。再次，學生缺乏主動性。老師要學生干什么，學生就干什么。學生基本上是知其然不知其所以然，沒有把產品或工裝的設計與制造聯(lián)系起來，收獲不太大。在此背景下，機械類專業(yè)實踐教學“金課”建設就顯得十分必要和迫切。

2 新工科背景下打造機械類專業(yè)實踐教學“金課”初步嘗試

2.1 教學改革的初步嘗試

根據(jù)“金課”建設的必要性，經專業(yè)負責人與教研室專任老師調研后，廣東理工學院于2017年對人才培養(yǎng)中的某些課程做了一點微調，把培養(yǎng)方案中原專業(yè)必修課程先進制造技術改成選修課，增補“塑料成型工藝及模具設計”為必修課，增補“沖壓工藝及模具”“材料成形技術基礎”等為選修課。這樣在學分沒有增加的情況下，優(yōu)化了學生的知識結構，拓寬了學生的知識面［5］。在實踐教學方面，把2014級第6學期的CAD/CAM實訓和專業(yè)模塊實訓兩個項目整合成一個小綜合，即用兩周進行理論設計，再用兩周到實訓加工中心對設計的作品進行加工制作，增加了實操環(huán)節(jié)。把理論設計與實踐操作結合起來，這是對理論和實踐教學進行改革的初步嘗試，為后續(xù)實踐教學模式的改革奠定一定的基礎。

2.2 按新工科要求制定新的人才培養(yǎng)方案

應用型院校機械類專業(yè)的新工科建設主要是立足現(xiàn)狀，對現(xiàn)有專業(yè)進行改造和升級。人才培養(yǎng)方案的制定至關重要。人才培養(yǎng)目標應與行業(yè)需求相對接，人才培養(yǎng)規(guī)格與工作崗位相對接，人才培養(yǎng)方案應注重應用性、突出實踐性，人才培養(yǎng)過程應體現(xiàn)校企合作、工學交替等幾個方面［6］。在人才培養(yǎng)方案中，課程體系的設置必須考慮專業(yè)設置和畢業(yè)生就業(yè)，為學生的專業(yè)教育和終身學習奠定一個良好的理論基礎。應用型院校機械類專業(yè)的課程體系一般包括數(shù)學、物理、力學、機械學和機械設計制造及數(shù)控方面的主干課程，還包括電工電子、液壓氣動、C語言編程控制等輔助性課程。在原有的課程體系基礎上，根據(jù)新工科建設的要求，2019年，機械類專業(yè)核心課程增加了機械CAD/CAM和工業(yè)機器人2門課程，專業(yè)選修課增加了電氣控制與PLC和單片機原理及其應用等電控和編程方面的課程，在課程體系和知識結構上實現(xiàn)機械設計制造與機電控制編程相融合。把機械類專業(yè)核心課的課程設計及實訓全部安排在第6學期，這樣有利于項目的整合和統(tǒng)籌安排。

3 新工科背景下打造機械類專業(yè)實踐教學“金課”具體探索

實踐是檢驗真理的唯一標準，創(chuàng)新之根在于實踐。大學生通過前幾年的理論學習，有了較好的理論基礎和專業(yè)知識體系。高校要培養(yǎng)出生產現(xiàn)場需要的工程實踐（應用）型人才，就必須培養(yǎng)學生運用知識解決工程問題的能力，而這種能力只有通過實踐教學的訓練和培養(yǎng)才能獲得。校內實訓具有師資力量雄厚、設備齊全和時間充足的優(yōu)點，對學生強化專業(yè)理論知識的綜合應用和實踐能力的提升具有極其有利的條件。

實踐教學模式改革后，第6學期中的一個課程設計及兩個實訓項目合并成一個大的綜合性實訓項目。這對指導老師和學生都提出了更高的標準和要求，學校應從管理、考核、評價等各個方面采取一系列切實可行的措施來保障學生獲得綜合實訓的最佳效果。

3.1 制定綜合實訓教學大綱

原培養(yǎng)方案中3個實踐教學項目是單獨的，各有其目標和任務。如機械制造工藝學課程設計是按設計任務要求畫出零件圖、選擇加工方案、制定工藝路線、確定切削用量、編寫工藝過程卡及編寫一份說明書，CAD/CAM實訓是用3D軟件繪制一幅簡單的模具圖樣，完成分模、模具產品加工的刀具路徑的生成及模擬加工，專業(yè)模塊實訓是設計一副機床夾具，編寫一份說明書。每個項目時間較短，目標單一，任務難度較小，對學生綜合運用知識的深度和廣度要求不高，對學生能力的培養(yǎng)缺乏實踐性，尤其是缺乏工藝知識、工程意識的培養(yǎng)和動手能力的訓練。學生即使完成了3個設計，對自身成長成才也意義不大。因此，新的綜合實訓大綱把這3個實踐（實訓）項目（共6周）合并成一個項目，從理論和實踐上提出了更高的要求。前3周，學生在機房進行理論設計和3D、2D繪圖，編寫設計說明書及相關工藝文件；后3周，學生在實訓中心用數(shù)控機床按設計圖紙加工實物，從而使學生從理論設計到動手操作經歷一次全方位的訓練，為其畢業(yè)后走向生產現(xiàn)場奠定較好的實踐基礎。

3.2 擬定實訓課題

實訓課題既要緊靠專業(yè)教學內容，又要與工程實踐緊密結合。課題內容以工藝裝備為主，工裝設計和制造是現(xiàn)場生產技術管理、質量管理工程師的一項重要工作，而機械制造企業(yè)的工裝主要是模具和夾具這兩大類。模具主要是用于產品的成型，夾具是用于產品的加工或檢測。為了確保實訓卓有成效，課題類型應盡量多樣化，既要有塑料成型模具、鈑金沖壓模具，還要有各類機床夾具或檢測夾具，包括車床夾具、銑床夾具、鉆孔夾具和鏜床夾具等。另外，實訓課題應與學科競賽和老師的科研課題結合起來。課題應有一定的難度，太簡單了，學生學不到東西，太復雜了，學生完不成，要有中等或以上的難度，才能使學生受到理論和實踐的充分訓練。

3.3 實訓前對學生進行宣傳發(fā)動

實訓正式開始前，學校要召開動員大會，重點講解校內綜合實訓的目的、意義和內容，給學生上好一堂思政課，使學生明白參加綜合實訓是提高自身實踐能力的需要，是實現(xiàn)學校辦學特色和專業(yè)建設特色的需要，是廣東制造業(yè)對現(xiàn)場工程師業(yè)務能力的需要，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的需要。通過實訓前的動員大會，學生對綜合實訓的認識提高了，明確了實訓的目的、任務和要求，在實訓中會更加主動學習、鉆研，并重視動手操作。

3.4 加強綜合實訓的過程管理

實訓雖然只有6周，但需要完成的任務多且重。為了確保各項任務按時完成，指導老師必須加強對學生的指導和管理。指導老師在開學第一周就要把設計課題布置給每個學生，要求學生利用課余時間先行設計，確保學生有足夠的設計時間。另外，每個行政班配備2至3個理論指導老師，每個老師所帶學生又分成若干個小組，3至4人為一組。在這個小組中，每個學生做相似的題目，但各人尺寸不同，設計的方案也不相同，遇到疑難問題時同學之間可以相互討論，但每個學生必須獨立進行設計，這有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力以及團隊合作精神。最后，每個組選出1套設計圖紙進行加工制作。每個實踐指導老師（車間師傅）指導兩個組的學生，每個學生都需要動手操作（包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、電火花、線切割和鉗工鉆孔攻絲及裝配等工序），彼此分工合作，按圖紙把工裝制造出來。在加工中，若發(fā)現(xiàn)作品有設計或工藝問題時，學生需要修改設計和工藝（產品的結構工藝和制造工藝），這才是真正地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。通過實訓，學生理論知識的應用能力、實操能力得到了較大程度的提高，為第4年去企業(yè)進行綜合實習奠定了良好的實踐基礎。

3.5 強化實訓成果的考核評價

任何一項工作只有任務布置，沒有檢查督促和考核評價，就不會給指導老師和學生帶來工作和學習上的壓力，也不可能做出好的作品。考評小組根據(jù)《綜合實訓教學大綱》制定詳細的考評標準，按設計說明書文檔質量、3D和2D設計圖紙的質量、作品功能原理的科學性和正確性、作品制作質量、學生出勤情況和學習情況進行分項評分，并累計得到的總分，從而評定學生成績的等級，這個成績也是指導老師實踐教學評優(yōu)的重要依據(jù)。

綜合實訓激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)了學生解決工程問題的綜合能力，促進學生全面提升工程能力、實踐能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力等。通過實訓，學生綜合地運用了專業(yè)知識，進行了一次全面的綜合性的訓練，指導老師也在指導中學習，在學習中指導，其實踐教學能力也得到了極大的鍛煉和提升。

4 新工科背景下機械類專業(yè)實踐教學“金課”的效果評估

新工科背景下機械類專業(yè)實踐教學“金課”的建設，能夠有效地培養(yǎng)新時期所需人才，對我國人才的整體建設有非常重要的意義。但是，機械類專業(yè)實踐教學“金課”的建設能否取得良好的效果，需要進行定量或定性的評估。

4.1 機械類專業(yè)實踐教學“金課”教學效果分析和對比

對比歷次綜合實訓教學效果，2014級學生是實行綜合實訓的第一屆，時間比較短，僅有4周，指導老師也沒有經驗，裝配成功的作品只有幾個（有些作品因時間有限沒有全部完成），且質量不高，綜合評分才70分左右。2015級學生的作品就有較大的進步，2021年上半年是第5次綜合實訓，學生共做出50多個作品，且有些采用了高效的氣動夾緊結構。指導老師的經驗也在不斷積累，實訓作品的數(shù)量和質量逐年提升，學生每年的實訓成績也在穩(wěn)步增長。2021年綜合考核的平均成績達到80分以上，與2014年相比，平均成績提高了10分左右。學生理論知識的應用能力、計算機軟件和數(shù)控機床設備的操作能力都獲得了大幅度的提升，綜合實訓真正達到了實踐教學“金課”的水平。

4.2 用人單位對機械類專業(yè)學生的工作評價

廣東是制造業(yè)大省，也是高等教育的大省，企業(yè)多，用人需求大，如TCL王牌及海外電子、東莞翎喬五金塑膠有限公司、美的集團等大中型企業(yè)都需要大量的機械類專業(yè)學生。用人單位對廣東理工學院機械類專業(yè)學生的工作能力印象良好，普遍反映其理論知識扎實、實踐動手能力強、工作上手快，并且具有虛心好學和吃苦耐勞的精神。

4.3 新工科背景下機械類專業(yè)實踐教學“金課”模式在其他工科專業(yè)中推廣應用

這種教學模式受到教務處和學校領導的高度評價，充分體現(xiàn)了機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的特色，具有向其他工科專業(yè)移植的條件。廣東理工學院還有一個機械電子工程專業(yè)，因專業(yè)偏向于電控，集中性實訓有兩個項目，共5周，學院也在計劃按實踐教學“金課”模式進行整合，做成一個綜合性的實訓項目。其要求是做出一個控制類的電氣電子作品，能夠對機床設備或其他設備進行程序控制，其目的還是把理論與實踐結合起來，把實踐教學真正做實。之后，這種“金課”模式還會向其他工科專業(yè)逐步推廣。