机械类专业设置与课程体系改革研究

严大考，杨振中，谭群燕

（华北水利水电学院机械学院，河南郑州 450045）

一、机械类专业的发展历程

机械类专业是我国较早设立的专业之一，发展历程较长。该专业经过1952年的院系调整，并受当时苏联教育模式的影响，在专业学科的发展中，专业面曾一度向细分化发展，这种专业划分模式是以产品为导向的人才培养模式。细分化的专业划分内容与形式是适应我国当时的计划经济体制及工业发展过程的。专业细分化的人才培养模式能培养出专业工作能力较强的人才，即以“知识型”为特色的“专门化”人才。这种人才培养模式曾促进了我国经济社会的发展。但随着我国社会经济向现代化方向的发展和高新科学技术的进步，特别是改革开放以后，国外先进技术、管理体系的大量引进，学科的交叉融合促使新经济增长点不断产生，新的经济增长点需要具有交叉融合知识的“通才”来支持其发展，窄化的专业模式下所培养的“专才”已不能适应新形势的需要，亟须进行改革与调整。

1998年，我国教育部颁布新的专业目录，机械工程类专业包含机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、化工装备与控制工程4个本科专业。目前，全国有200余所高校设有机械工程类专业，普遍设有机械设计制造及其自动化专业。

随着21世纪知识经济时代的到来，新世纪要求高等学校所培养的本科人才不再是以“知识型”为主的“专门化”人才，而应是具备国际化、社会化、高素质、创新型的“通才”。从学科发展方面来看，电子技术、计算机科学与技术、信息科学、控制论及生物工程等学科的快速发展，为机械类学科的新发展奠定了基础，该学科与其他学科的交叉融合与相互依托显得愈来愈重要。从社会人才需求来看，厚基础、宽口径、复合型人才得到了越来越多的需求。因此，在我国的现代教育理念中，淡化专业、加强学科之间的交叉渗透思想逐渐兴起，拆除专业“篱笆”，构建学科大类的潮流涌动，很多研究者提出了这样的观点，为适应时代的要求，机械类人才培养模式改革首先应从专业设置的改革和调整着手。然而，2012年，教育部公布新的专业目录，机械类专业从1998年颁布的目录中的四个增加为八个。新专业目录又有所细化，细分出的专业具有一定的针对性和覆盖面，如增设了宽口径专业——机械工程，将车辆工程、机械电子工程从机械设计制造及其自动化专业中剥离进行单独设置，增设了汽车服务工程专业等。

二、美国和我国机械类专业的设置现状

下面以美国几所著名的大学为例进行简要介绍他们机械类专业的涵盖情况。

（一）美国大学的设置现状［1］

麻省理工学院:热流科学，计算工程，能量利用与传输，生物机械工程，制造与材料加工，力学与材料，信息，设计，系统、计算机与控制。

康奈尔大学:空气动力学、生物力学、机械控制系统、动力学与控制、制造与材料加工过程、传热学、机械设计、计算机辅助设计、机器人。

德克萨斯州大学:生物医学工程、材料科学与工程、机械系统与设计、核与辐射工程、运筹研究与工业工程、热流系统、计算机绘图。

明尼苏达大学:设计与制造、工业工程、环境工程、能源与发动机、传热学与热力学、生物工程。

卡内奇－梅隆大学:机械设计与制造（计算机辅助设计、快速成型等），动力学、控制与机器人，固体问题（薄膜与合成、燃气透平叶片工艺），热流科学。

对于美国机械类专业的设置情况，Akron大学机械系的教授钟道藩先生这样评价:分割得过细的美国机械类专业的必修课宽泛但不深入。这种宽泛的专业设置，为学科的融合和技术的进步创造了很好的条件，像机械专业与流动专业和传热专业的融合、机械专业与信息专业的融合等，适应了美国社会和经济的发展要求，所以就变得顺理成章。

（二）我国大学的设置情况及改革方向

据专家分析，教育部于1998年颁布的本科专业目录，其总体思路是要淡化专业意识，夯实基础，加强素质教育和能力培养。在该本科专业目录颁布实施后，许多高校组织人力物力对机械行业人才培养模式的教育理念、教学内容、培养方法等进行了一系列的研究，以使所培养的人才知识结构、能力结构和综合素质适应市场经济的需求。但是，随着21世纪知识经济时代的到来，电子技术、计算机科学与技术、信息科学、控制论等学科快速发展;包含上述四个专业的机械工程学科已显现出不适应之端倪。构建大机械学科专业格局将有助于拓展课程体系，增加专业适用面，以便更好地满足社会对人才的需求。这一观点逐步被一些教育家和高校重视。为适应经济技术的发展和学校自身专业特色的需要，像清华大学、浙江大学、同济大学、上海交通大学、西安交通大学、华中理工大学等我国高校都结合自己的教学资源和人才培养特色，从管理理念、课程体系、课程内容等方面进行了改革［2］，改革内容包括:

第一，拓展机械工程专业，按照机械大类设置专业和培养人才，探讨机械类专业与近机械类专业的融合，加强专业之间的互补、交叉与融合，促生出新的专业以适应国家对新型人才的需要。

第二，根据社会需要建立了全新的课程体系，课程设置的涉及面很宽，课程类别和课程内容增加;注重学科知识的交叉和渗透。如浙江大学的机械电子工程专业［3］设置课程有思政类、军体类、外语类、计算机类、导论类等通识课程类、其他通识类（含历史与文化、文学与艺术、经济与社会、沟通与领导、科学与研究、技术与设计等）、自然科学类、工程技术类等大类课程、专业课程、个性课程、第二课堂等。

第三，加强素质教育和学生团队精神的培养等。这些尝试和探索均取得了一定的成绩，为后继研究提供了宝贵的理论和实践经验。

三、目前我国机械类专业设置存在的问题

长期以来，我国实行“专才”教育制度，使整个机械工程学科多达10余个相对独立的专业。这种教育制度的弊端是专业面窄、课程内容陈旧、课程体系单一、培养模式不灵活、学科交叉渗透困难、培养的学生强调专业性。这种专才模式已难以适应快速发展的21世纪的科技和经济的要求。我国教育部在1998年对专业进行了整合，体现了国家从专才教育向通才教育转变的理念。2012年，新的专业目录拓宽了专业范围，增加了覆盖面，并且充实了新课程，用电子技术、自动控制技术、计算机技术改造传统机械专业，实现从传统机械专业向以机、电、光、自动控制结合的现代机械专业转变，体现了国家要培养基础厚实、专业面广、具有交叉渗透的知识结构的高素质复合型人才的要求和决心。尽管我国对培养方案和指导性教学计划曾做了相应的调整，但是仍存在如下问题。

窄化的专业划分不利于我国人才的培养及国际化。国内有研究者［1］对美国著名高校的机械类人才培养模式进行了深入的调查研究。根据研究结果，这些学校的机械工程系的人才培养模式所要求的教学与研究范围，涵盖了目前国内本科生专业目录中的机械类、能源动力类，而且专业设置范围比我国的宽，突出表现在机械和能源动力类专业方面。

窄化的专业划分不利于拓展学生的知识体系。时至今日，机械工程的理论基础不再局限于力学、机械学等，而是比以往任何时候都紧密地依赖诸如数学、物理、化学、微电子、计算机、系统论、信息论、控制论，甚至热力学、流体力学及现代化管理等学科。按照现行的机械类专业设置的课程体系是无法满足时代对学生知识结构的要求。

窄化的专业划分造成教师的知识面偏窄，不适应新时代对人才培养的要求。这一突出特点以我国的现代微机电系统（MEMS）科学技术的发展过程为代表。在MEMS的发展过程中，需要将机械与流动和传热的知识结合起来，这在美国是一件顺利成章的事情，但在我国，由于机械类与热能动力类专业的严格划分，造成研究者们的知识面也被划分，两个方向的专业研究像平行线一样发展着，没有交叉，也没有融合，这在一定程度上影响了我国MEMS技术的发展。

窄化的专业划分不符合专业本身的实际情况和发展要求。像汽车和内燃机这两种非常重要和典型的机械产品，其制造水平经常和机床的制造水平一起来代表国家的机械制造业水平。汽车和内燃机专业作为典型的动力机械专业既需要坚实的机械类专业基础，又需要能源类专业基础，而现行的专业设置中内燃机专业属于能源类，汽车专业属于机械类，2个关系非常密切的专业却分属两个专业类，对于人才培养和专业发展来看显然不合理。

窄化的专业划分不利于合理构建课程体系和合理配置教学资源。由于目前机械、能源、近机械等专业分属于不同的“类”而分布到不同的教学单位，因此，对于这种既要求机械类基础，又要求能源类或其它类基础知识的专业而言，有效得到相应的教师资源、设备资源等不易实现。分布到不同教学单位资源，由于“本位主义”和窄化专业划分导致教师的窄知识面，使得构建课程体系时不能站在专业本身的全局考虑问题，课程体系受到专业所属“类”的限制，成为“本位主义”和“局部利益”的产物。此外，现行的课程体系还延续了以产品定教学的专业教育模式，学科基础课内容不充实，仅重视学科体系中的深度，宽度和新度却远远达不到要求。如机械系设专业多数情况体现了足够的力学类、机械学类基础，缺少电类、自动控制类和计算机类的基础。

窄化的专业划分致使人才培养模式单一，专业方向任选课不宽泛。由于目前机械类、能源类、近机械类专业一般分布到不同的教学单位，任选课很难足够和均衡地体现其它类，人才培养模式较单一，不能体现对人才质量教育的个性化，不能很好体现专业灵活宽广的特点，不能“因材施教”。

教学方式侧重于灌输的方式，内容上依然以“知识”为重点，缺少对学生能力与意识的培养要求，缺少对学生自我学习的培养，使学生的社会适应能力和解决实际问题的能力比较差。

传授知识量大与课时数少的矛盾突出。较宽的培养目标要求在课程设置上有较宽的知识覆盖面，有较多的实践教学和大量的技能训练，为了提高毕业生的潜质，基础课以及一些主干课程要有一定的深度和广度，知识体系的膨胀、学科的交叉与融合，使传授知识量大与课时数少的矛盾突出。

专业师资力量比较薄弱。知识体系的膨胀、更新速度加快、学科的交叉与融合对教师提出了更高的要求，但是，扩招后师资力量的不足使教师自我补充知识和外出进修难以实现。

专业教学设备不足，实践性教学环节有待加强。宽广的专业内涵需要相应教学实验设备的支撑，机械类专业设备大多价格较贵，而学校的财力有限，使得设备更新和扩充困难。

四、机械大类专业与课程体系设置的改革思路

鉴于上述原因，机械类专业设置、课程体系设置与人才的培养模式应该体现以下方面。

应按照机械大类设置专业，该类专业应包含机械类、能源类、交通运输类、测控技术仪器类等近机械类专业及部分经济类专业。

充分借鉴目前国内外各类院校机械类和近机械类专业设置情况和发展趋势，在专业设置时既要注重专业间的独立性，又注重专业间的内在联系;既注重专业间横向和纵向的交叉渗透，又注重专业间的相互依托支撑;专业内涵建设和外延布局相结合的专业群的专业设置指导思想。

课程设置采用积木式模块，每一个积木式模块体现较为独立又相对完整的学科基础、专业基础、专业方向。一般而言，积木式模块大则容易实现知识体系的相对独立性和完整性，但构建课程体系的灵活性下降。

实现阶跃式平台+积木式模块结构，即平台由公共基础课、学科基础课、专业基础选修课加专业方向选修课、专业方向任选课构成。每一平台由若干积木式模块组合而成。

扩大学科基础面。将传统的学科基础课模块（力学类、制图、电类、机械学类）拓展为力学类、制图、电类、机械学类、材料类、热学类、工程数学类、自动控制类、计算机类、化学类、经理类基础。学科基础从单纯注重学科体系中的深度，到深度够用，拓展宽度和新度。

学科基础课模块的每一模块有强、弱之分，如强力学类和弱力学类，强机械学类和弱机械学类等，与不同的专业特点相对应，并且在控制总学分的前提下，有利于多选学科类别，横向扩大专业的学科基础面。

对于学科基础课、专业方向选修课、专业方向任选课这三类课程，纵向要向体现互相衔接与呼应，主线清晰。

增加专业方向任选课模块，并提高专业方向任选课的学分，扩大学生的选课余地，这样既进一步拓宽了学生的专业知识面，也有利于学生的个性化发展。

由于我国现有社会状况和教育体系的层次要求不一致，因此在机械类专业人才培养方案的制定中，应考虑构建比较灵活的培养体系，以适应多元化发展的人才需求;设计出一定的前沿课程和特色课程，灵活地实施讲座、研讨、调研、自学、网上学习等多种教学模式等，使学生能根据自身需要进行自主选学;设置结合实践的课程设计，以弥补理论课学时减少的缺憾，又加强学生对课程的总结与复习。

五、机械大类专业设置中需处理的矛盾问题

按照机械大类专业进行人才培养符合机械学科发展和社会发展的双重要求，但调整或改革机械类专业的划分是一项复杂的系统工程，存在着很多现实的、必须考虑的矛盾因素。在执行过程中只有基于因地制宜、因时而需的角度考虑，才能使机械类专业改革收到预想的成效。目前机械类专业改革中需处理的矛盾问题如下。

一是内在动力与外在需求间的矛盾。对于欧美宽泛的大学专业设置的人才培养模式，与其拥有完善的继续教育制度及企业的岗前培训制度是分不开的，而我国对于企业职工能力培训方面的制度相对不完善，即便是大型国有企业也尚未建立起完善的职工岗前培训制度，无法承担起专业教育培训的职能。在“大专业、宽口径”的培养模式和目标意义下，企业或社会的认识往往滞后于高校，使这种教育模式下培养出的学生在就业时常常遇到用人单位更喜欢“专才”的尴尬局面。所以，为保证学生学成后能及时被社会所用，就不能脱离社会环境空谈培养模式的调整，不能照搬国外，而要根据自己的情况，走出自己的特色。

二是理想与现实间的冲突。理想的人才培养模式的实现往往受很多条件的制约。机械类专业人才培养模式改革是一项涉及社会期望、学校资源、学生个人发展、教育管理体制与机构等各方面因素的系统工程，这些单因素的优化实现过程相互制约，甚至完全相悖。有研究表明，对工程学科而言，既要实现有宽广和坚实的理论基础，又要有一定的深度和适应社会需求的专业培训，需要六年的高等教育周期，而我国目前的本科教育基本都是四年，在这一短暂的时间中，既要求有宽泛的专业基础，又要求有良好的专业训练是不易同时实现的。

三是共性与个性的矛盾。我国的高等院校是有层次的，决定了它们所培养出的学生的走向不同。对于研究类的大学，毕业生约有1/3～2/3会选择继续进一步攻读研究生，所以应采用薄专业的教育模式。对于教学型和教学研究型大学来讲，很大一部分学生则是要直接走向专业岗位，对于他们更多地需要进行专业教育和扩大知识面的教育。

（致谢:感谢课题组成员王丽君、段俊法、孙永生、李权才、师素娟为此研究的付出!）

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［1］能源动力学科教学指导委员会．能源动力学科专业发展战略研究报告［J］．高等学校理工科教学指导委员会通讯，2005，（2）．

［2］杨振中，严大考，王丽君，等．面向水电工程建设的机械大类人才培养模式研究研究报告［R］．郑州:河南省教育厅，2011．