李睿智 張子英 秦香果

山西能源學院機電工程系 山西晉中 030600

0 引言

隨著人工智能、量子信息、大數(shù)據(jù)、生物技術(shù)等新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在蓬勃興起[1]。在此背景下，作為科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場——戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)已成為各國培育經(jīng)濟發(fā)展新動能、形成未來競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵著力點。為主動應對新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，積極發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施了“一帶一路”倡議，“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等一系列重大戰(zhàn)略。在“中國制造2025”中，將智能制造定位成中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的主攻方向，智能制造是實現(xiàn)“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的重要抓手[2-3]。因此，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，作為培養(yǎng)智能制造科技人才的關(guān)鍵平臺，如何能夠培養(yǎng)出具有更強實踐能力、創(chuàng)新能力、國際競爭力的高素質(zhì)、復合型智能制造科技人才，對我國未來發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟具有重要意義。

以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對智能制造科技人才提出了更高的要求，也對我國高等工程教育的改革和發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。為解決新經(jīng)濟發(fā)展下人才供需矛盾及深化高等工程教育改革，教育部從2017 年開始大力推進新工科建設(shè)?！皬偷┕沧R”“天大行動”“北京指南”等文件相繼出臺，為新經(jīng)濟形勢下“新工科”人才培養(yǎng)指明了方向。

為切實全面推進新工科建設(shè)，教育部于2019年啟動了一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”，即金專建設(shè)計劃，計劃用三年時間建設(shè)一萬個國家級一流本科專業(yè)和一萬個省級一流本科專業(yè)，切實推動中國高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展[4-5]。

山西能源學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)于2014 年招收第一批本科生，2020 年成功列為山西省一流本科專業(yè)建設(shè)項目。該專業(yè)以傳統(tǒng)能源和新能源智能裝備的研發(fā)和應用為建設(shè)方向，以服務(wù)山西經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展為使命，致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實、專業(yè)知識系統(tǒng)、實踐能力與創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的高級應用型人才。在新工科背景下，探索專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)出新經(jīng)濟體系所需要的高素質(zhì)應用型人才，是一流專業(yè)建設(shè)過程中亟須解決的關(guān)鍵問題，是山西能源學院內(nèi)涵式發(fā)展、培養(yǎng)高質(zhì)量人才的必要過程，是服務(wù)山西省綜改轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展的使命擔當，具有深遠的社會和現(xiàn)實意義。

1 新工科背景下應用型本科院校人才培養(yǎng)模式面臨的問題

1.1 人才培養(yǎng)理念陳舊，服務(wù)性和前瞻性有待加強

高校作為社會經(jīng)濟發(fā)展與高素質(zhì)人才培養(yǎng)的重要連接點，如何能夠同時滿足社會服務(wù)需求和學生發(fā)展需求，培養(yǎng)出當今社會所需要的人才，是必須認真思考且亟待解決的關(guān)鍵問題[6]。在服務(wù)學生方面，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式強調(diào)剛性劃一、共性培養(yǎng)，忽略了高校大學生利益訴求多元化和成長發(fā)展多樣化，未能真正做到以學生為中心。在服務(wù)社會方面，新經(jīng)濟的發(fā)展對人才提出了新的能力要求，而傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式缺乏前瞻性，未能提前預測行業(yè)發(fā)展趨勢，導致專業(yè)教學脫離產(chǎn)業(yè)實際，形成人才供需關(guān)系結(jié)構(gòu)性矛盾。

1.2 人才培養(yǎng)定位模糊，人才培養(yǎng)目標與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展脫節(jié)

應用型本科院校作為地方經(jīng)濟發(fā)展的強大智力引擎，理應在人才培養(yǎng)定位上聚焦于如何更好地對接當?shù)禺a(chǎn)業(yè)現(xiàn)在和未來的發(fā)展需求，培養(yǎng)出更多實干務(wù)實的應用型工程技術(shù)人才[7-8]。目前，大多數(shù)應用型本科院校在人才培養(yǎng)目標上選擇模仿“雙一流”院校，導致失去辦學特色，喪失“區(qū)域性”優(yōu)勢，出現(xiàn)同質(zhì)化培養(yǎng)，所培養(yǎng)的學生與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展需求嚴重脫節(jié)。

1.3 人才培養(yǎng)體系僵化，實踐能力培養(yǎng)流于形式

實踐教學作為理論聯(lián)系實際的橋梁，是培養(yǎng)新工科背景下工程人才的重要手段。在地方應用型本科高?，F(xiàn)行的人才培養(yǎng)體系中，一方面，存在著重理論、輕實踐的教學觀念，導致實踐教學環(huán)節(jié)課時設(shè)置有限，實踐教學內(nèi)容單一陳舊，與社會需求完全脫節(jié)；另一方面，由于實踐設(shè)備及平臺配置數(shù)量有限，從而導致多數(shù)學生只能觀看操作，無法實際動手，實踐能力得不到真正的培養(yǎng)。除此之外，還存在著實習實訓環(huán)節(jié)以參觀實習為主、實踐教學教師工程實踐能力不足以及實踐教學各個環(huán)節(jié)之間缺乏關(guān)聯(lián)性等一系列亟待解決的問題。由于上述種種因素的影響，導致學生實踐能力培養(yǎng)流于形式，無法滿足新工科建設(shè)人才培養(yǎng)目標的要求[9-11]。

2 新工科背景下應用型本科院校“省級一流專業(yè)”人才培養(yǎng)模式改革策略

在新工科背景下，針對應用型本科院校在人才培養(yǎng)方面存在的問題，山西能源學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)以“省級一流專業(yè)”建設(shè)為契機，革新人才培養(yǎng)理念、優(yōu)化理論課程體系，深化實踐教學環(huán)節(jié)，積極探索應用型本科院校人才培養(yǎng)改革途徑。

2.1 革新人才培養(yǎng)理念，突出學生培養(yǎng)個性化和發(fā)展多樣化

從社會需求角度來看，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，作為一門以電子技術(shù)與機械技術(shù)為主、多學科相互滲透的新興學科，隨著智能制造理念不斷深入推進，新經(jīng)濟對于該專業(yè)人才的需求逐步呈現(xiàn)出多樣化和復合化的趨勢。各個就業(yè)領(lǐng)域往往要求該專業(yè)的畢業(yè)生同時具備機械、光學、電工電子學、液壓以及自動化等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，但不同行業(yè)對學生的專業(yè)知識能力要求又各有側(cè)重。這要求在進行人才培養(yǎng)時，既要注重多學科專業(yè)知識融合教學和多種能力復合培養(yǎng)，又要針對不同行業(yè)的行業(yè)特點進行側(cè)重培養(yǎng)，以滿足社會發(fā)展對于該專業(yè)人才的多樣化和復合化需求[12]。

從學生發(fā)展角度來看，哈佛大學發(fā)展心理學家霍華德·加德納教授提出的“多元智能理論”揭示了人的主要智能表現(xiàn)包括語言智能、邏輯—數(shù)理智能、空間智能、運動智能、音樂智能、人際交往智能、內(nèi)省智能、自然觀察智能共八種智能，并且不同的學生具有不同的智能組合結(jié)構(gòu)，因此，不同的學生在發(fā)展?jié)撃苌媳憩F(xiàn)出差異化。在進行人才培養(yǎng)活動時，應該以尊重學生個性差異為前提，樹立個性化教育的培養(yǎng)理念，發(fā)現(xiàn)并激發(fā)每個人的強智能組合，使其能在某些領(lǐng)域充分發(fā)揮自身優(yōu)勢[13-15]。

綜合上述兩個方面，高校作為兩者的重要連接點，擔負著為社會發(fā)展提供智力輸出的重要使命，培養(yǎng)的人才要與社會需求“榫眼對接”。因此，在凝練人才培養(yǎng)理念時，既要考慮社會發(fā)展對本專業(yè)人才的多樣化和復合化需求，又要尊重學生個性化發(fā)展的客觀規(guī)律，努力做到就業(yè)需求多樣化和學生發(fā)展個性化的無縫對接，完美契合。在具體實踐層面，應該在上述人才培養(yǎng)理念的指導下，制定全新的人才培養(yǎng)方案，探索應用型本科院?！笆〖壱涣鲗I(yè)”全新的人才培養(yǎng)模式，如圖1 所示。

圖1 全新人才培養(yǎng)理念下人才培養(yǎng)模式示意圖

一方面應該對政府最新政策、行業(yè)發(fā)展前景、公司就業(yè)需求進行深入調(diào)研，積極主動地了解未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向，從而明確用人需求，同時，建立專業(yè)預警機制，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，將用人需求轉(zhuǎn)化為專業(yè)知識要求和基本能力要求，不斷更新人才培養(yǎng)標準，進一步優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。

另一方面，從滿足學生個性化發(fā)展需求的角度出發(fā)，首先應該通過現(xiàn)代信息技術(shù)廣泛收集學生成長發(fā)展數(shù)據(jù)并進行科學分析，從而明確每個學生的智能組合結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上對每名學生的發(fā)展方向給出專業(yè)的指導和建議。其次，高校要積極完善個性化教學機制，通過創(chuàng)設(shè)寬口徑招生與窄專業(yè)培養(yǎng)模式、優(yōu)化課程設(shè)置，加大選修課比例、完善學分制，實行校際學分互認制度、革新教學組織形式，擴大實行小班化教學，建立校內(nèi)外實踐、素質(zhì)拓展學分認證方案等一系列措施，為學生的個性化發(fā)展提供教學條件保障。最后，要實行與個性化教學相配套的多元化評價體系。在進行學習效果評價時，要尊重每個學生的差異性，進行因材評價。在滿足專業(yè)要求的基本知識儲備和基本能力的評價標準基礎(chǔ)上，加入個性化評價要素，實現(xiàn)總體評價與個性評價、過程評價與結(jié)果評價有機結(jié)合的多元化評價體系。

2.2 對接區(qū)域經(jīng)濟，建立多學科融合的理論課程體系

針對應用型本科院校人才培養(yǎng)與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展嚴重脫節(jié)，從而導致高校畢業(yè)生出現(xiàn)“就業(yè)難”、當?shù)仄髽I(yè)出現(xiàn)“招人難”的突出矛盾，應該圍繞山西省“十四五”14 個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向[16]，在充分挖掘戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對機械類人才需求的基礎(chǔ)上，不斷追蹤、探索和革新高素質(zhì)智能制造人才的知識構(gòu)成體系，突破機械學科和專業(yè)框架的束縛，構(gòu)建多學科融合的理論課程體系[17-18]。

山西能源學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)作為“省級一流專業(yè)”建設(shè)專業(yè)，為進一步構(gòu)建更加合理的理論課程體系，在走訪調(diào)研省內(nèi)眾多優(yōu)秀高新企業(yè)后，結(jié)合企業(yè)專家建議和專業(yè)建設(shè)自身實際情況，將山西省14 個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的半導體、光電、光伏和煤機智能制造裝備四個新興產(chǎn)業(yè)作為本專業(yè)的重點人才培養(yǎng)方向。以上述四個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所涉及的智能制造設(shè)備作為人才培養(yǎng)著力點，以培養(yǎng)相關(guān)智能制造設(shè)備設(shè)計研發(fā)、制造調(diào)試和維修升級的高素質(zhì)人才為人才培養(yǎng)目標，凝練出無縫對接戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)工程知識需求的多學科融合的理論課程體系，努力建設(shè)服務(wù)山西經(jīng)濟，具有鮮明辦學特色的省級一流專業(yè)。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)多學科融合的理論課程體系如表1 所示。

表1 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)多學科融合的理論課程體系

在上述理論課程體系實施過程中，學生在完成素質(zhì)教育通識課程、學科基礎(chǔ)課程和專業(yè)核心課程的基礎(chǔ)上，要至少在四個專業(yè)方向中選擇一個方向進行深入學習。并且在畢業(yè)設(shè)計過程中，要以所選擇方向進行命題，以便進一步加深學生對于行業(yè)的提前認識。另外，為使人才培養(yǎng)能夠時刻緊跟行業(yè)發(fā)展步伐，通過定期調(diào)研、與相關(guān)企業(yè)建立人才培養(yǎng)討論小組、開展學科前沿講座、企業(yè)高工兼職代課以及選派教師下廠鍛煉等一系列措施，進行理論課程體系的不斷更新與動態(tài)調(diào)整，提高人才培養(yǎng)與山西戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契合度，為山西工業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展提供智力保障。

2.3 注重能力培養(yǎng)，構(gòu)建基于CDIO 理念的實踐教學體系

實踐素養(yǎng)是應用型工程人才的核心素養(yǎng)，更是應用型工程人才的重要特征。實踐教學體系是應用型工程技術(shù)人才實踐能力培養(yǎng)的基石，在“新工科”背景下，應用型本科高校如何能夠構(gòu)建科學有效的實踐教學體系，直接關(guān)系著高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)的成敗。面對實踐教學過程中內(nèi)容單一陳舊、與社會需求脫節(jié)、各個實踐教學環(huán)節(jié)缺乏關(guān)聯(lián)性以及實習實訓流于形式、學生無法實際參與等一系列問題，山西能源學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)從重構(gòu)一體化實踐課程體系、優(yōu)化拓展實踐教學平臺和打造多元化實踐教學師資隊伍三方面入手，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為目標導向，基于CDIO 工程教育理念的實踐教學體系。

在實踐課程體系構(gòu)建方面，針對學生學習積極性不高，不知為何而學的問題，引入構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運作（CDIO）的工程教育理念，讓學生參與到機電產(chǎn)品從設(shè)計到運維整個生命周期的每一個環(huán)節(jié)中，通過大學四年連貫的、系統(tǒng)性的實踐教學，切實提升學生的工程基礎(chǔ)知識水平、個人技術(shù)水平、團隊協(xié)作能力以及工程實踐能力[19-22]。山西能源學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為學生設(shè)置了實驗教學、課程設(shè)計、實習實訓、畢業(yè)設(shè)計以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐共五種實踐教學形式；在構(gòu)建實踐教學體系時，通過將典型機電產(chǎn)品分解加工成多個基本實踐教學單元，并通過合適的實踐教學形式呈現(xiàn)給學生，使學生能夠真實明白每一個基本實踐教學單元對于實現(xiàn)最終的機電產(chǎn)品的含義。通過這樣的培養(yǎng)方式，學生能夠真正意義上實現(xiàn)工程知識“全鏈條”式銜接，從而建立完整的知識體系。同時，由簡到繁、由易到難、由零件到整體的實踐教學過程能培養(yǎng)學生認真盡責、精益求精、耐心堅持的大國工匠精神。

實踐教學體系具體構(gòu)建思路為：在大一學年結(jié)束的認識實習中，由富有工程經(jīng)驗的企業(yè)工程師向?qū)W生介紹當前行業(yè)發(fā)展最新的典型機電一體化產(chǎn)品，并著重講授該產(chǎn)品的設(shè)計制造需要用到哪些知識、學習哪些課程，使學生初步完成對于該產(chǎn)品設(shè)計制造的構(gòu)思過程。在大二、大三學年的專業(yè)課學習中，通過實驗、實訓以及課程設(shè)計等環(huán)節(jié)，按照由簡到繁、由易到難、由零件到整體的設(shè)計原則，從機械設(shè)計和電氣設(shè)計兩條線出發(fā)，最終完成機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計工作。在大四學年，通過柔性制造實訓、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，完成對于機電一體化產(chǎn)品的實現(xiàn)和運作過程。圖2為立體倉庫實踐教學體系，圖3 為立體倉庫組成圖。

圖2 立體倉庫實踐教學體系

圖3 立體倉庫組成圖

在優(yōu)化拓展實踐教學平臺方面，本專業(yè)以高質(zhì)量完成實踐教學任務(wù)，切實提高學生工程實踐能力為出發(fā)點，從校內(nèi)實踐平臺優(yōu)化和校外實習基地拓展兩方面入手，整合校內(nèi)資源，加強校外合作，搭建了多元化的立體實踐教學平臺。在校內(nèi)實踐平臺優(yōu)化方面，通過加大資金投入，整合實訓中心、信息中心、電氣與控制工程系和機電工程系等多個部門實踐教學資源，以及對現(xiàn)有實踐教學平臺升級改造等一系列措施，目前共建有制圖實驗室、力學實驗室、機械原理與設(shè)計實驗室、機電控制與測試實驗室、機器人創(chuàng)新創(chuàng)意實訓室、智能制造實訓室等23 個實驗實訓平臺，為學生的工程基礎(chǔ)訓練、自主性創(chuàng)新性實驗與畢業(yè)設(shè)計提供了良好的硬件支撐。在校外實習基地拓展方面，以山西省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)為合作導向，積極尋求與相關(guān)企業(yè)或科研院所的合作機會，通過共同搭建實踐教學平臺，合作開發(fā)實踐教學項目和建立長期實習基地等合作方式，創(chuàng)造完全貼合工程實際的實踐機會，為該專業(yè)學生的工程實踐能力提升提供堅實保障。

在實踐教學師資隊伍建設(shè)方面，本專業(yè)從學生能力培養(yǎng)需求出發(fā)，采取同時建設(shè)校內(nèi)專職與校外兼職兩支隊伍的方式，致力于打造一支工程背景深厚、實踐教學能力突出、人員構(gòu)成合理的專兼職結(jié)合的多元化實踐教學師資隊伍。在校內(nèi)實踐教學師資隊伍建設(shè)方面，針對大多數(shù)教師缺乏工程背景，工程實踐能力與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)這一突出問題，采取青年教師導師制、指導學生競賽活動、支持相關(guān)教改課題申報、開展實踐教學能力培訓以及下廠鍛煉等一系列措施，促使相關(guān)教師不斷提升工程素養(yǎng)，豐富行業(yè)相關(guān)知識，提高工程實踐能力。在校外實踐教學師資隊伍建設(shè)方面，聘請企業(yè)、科研院所和兄弟院校的高層次人才，建立兼職教師人才庫，通過指導畢業(yè)設(shè)計、參與實習講解以及開展學科前沿講座等形式，讓其參與學生的工程實踐能力培養(yǎng)。建立這樣一支由校內(nèi)教師與校外高層次人才共同組成的多元化實踐教學師資隊伍，有助于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)工程實踐能力，提高工程職業(yè)素養(yǎng)，使本專業(yè)的實踐教學能夠真正落到實處。

3 結(jié)束語

面對新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展對智能制造人才提出的新要求，新工科建設(shè)開啟了我國高等工程教育的改革。本文以山西能源學院“省級一流專業(yè)”建設(shè)點機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為例，詳細分析當前人才培養(yǎng)模式中存在的突出問題，隨后從革新人才培養(yǎng)理念、優(yōu)化理論課程體系、深化實踐教學環(huán)節(jié)三方面闡述對應的改革策略，創(chuàng)建了多學科融合的理論課程體系和基于CDIO 理念的實踐教學體系，形成了基于多元智能理論人才培養(yǎng)理念的個性化人才培養(yǎng)模式。實踐教學經(jīng)驗表明，本文提出的人才培養(yǎng)模式能夠較好地解決原有的人才培養(yǎng)難題，希望能夠為同類院校的人才培養(yǎng)提供經(jīng)驗借鑒。