基于创新能力提升的人才培养模式探索——以机械设计制造及其自动化专业为例

何冬青,商玉梅,李文昊,崔丹薇

(中国石油大学胜利学院 机械与控制工程学院,山东 东营 257000)



基于创新能力提升的人才培养模式探索
——以机械设计制造及其自动化专业为例

何冬青,商玉梅,李文昊,崔丹薇

(中国石油大学胜利学院 机械与控制工程学院,山东 东营 257000)

根据应用技术型高校的发展定位,以具备一定创新能力的应用型人才为培养目标,对机械设计制造及其自动化专业进行培养模式研究及改革,已成为迫切需要。从机械设计制造及其自动化专业学生的专业能力体系结构、学生创新意识与能力的培养思路、创新能力培养实践等三个方面入手,对基于创新能力提升的机械设计制造及其自动化专业应用型人才培养模式进行研究分析,为该专业人才培养模式改革打下良好基础。

创新;机械;培养模式;应用型;专业

随着经济社会的不断发展,科技创新能力已成为国家间竞争力的决定性因素,创新型社会的特征愈加明显。各种竞争归根到底是各种人才的竞争[1]。高等教育作为人才培养的重要组成部分,培养符合社会需求、具有创新意识和能力的人才现已成为高等学校人才培养的共识和重要目标[2],需要通过持续的教学改革加以实现。制造业在我国经济发展中占有重要地位,2015年国务院发布了“中国制造2025”行动纲领,提出了坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针及通过“三步走”实现制造强国的战略目标,为我国制造业进一步发展指明了方向。

教学改革的关键,首先在于人才培养模式的选择和培养目标的定位[3]。中国石油大学胜利学院立足于服务区域经济,把培养省内一流的高水平应用技术型人才作为学校的人才培养目标。机械设计制造及其自动化专业(以下简称“机自专业”)是直接面向生产制造的专业,肩负着培养制造业创新型人才的重任。以具备一定创新能力的应用型人才为培养目标,对机自专业的培养模式进行改革,已成为迫切需要。

一、机械设计制造及其自动化专业学生的专业能力结构

我校机自专业的培养目标是——培养具有进行机械产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力,能够运用先进设计制造技术的理论与方法,解决现代工程领域中的复杂技术问题,以实现产品智能化设计与制造的高级工程技术人才,要求毕业生能够综合运用机械学、计算机科学、电子学和控制学等学科知识,从事机械工程及其自动化领域的科技开发等工作。该专业是机械行业的“宽口径”专业,涉及机械行业的多个方面,市场需求巨大。该专业2016年已作为我校“优势与特色本科专业”进行建设。

通过用人单位访谈、毕业生问卷调查等多种形式的调查研究发现,机自专业学生应该具备的基本专业能力有:机械制图能力、机械强度与结构分析计算能力、精度分析与设计能力、基本电路识读分析能力、机构分析能力、机械零件设计能力、机电系统控制与测试能力、机械制造基本技能、液压与气动控制能力、数控编程与加工能力、计算机编程能力等,另外根据不同的专业方向,还需具备一定的机床及刀具能力、工艺方案能力、CAD/CAM能力、先进制造基本能力、模具基本能力等,分属机械、力学、电子、控制、计算机等多个学科,其能力结构如表1所示。由此可见,机自专业是一个以力学和机械学科知识为主干、同时包含电子、控制、计算机等学科知识的专业,能力结构较为复杂。

表1 机械设计制造及其自动化专业能力结构

对应以上专业能力培养需求,相应开设画法几何与机械制图、理论力学及材料力学、电工电子技术、机械原理、机械设计等课程,对机自专业学生的专业能力进行培养。

学生具备了以上的基本专业能力,是不是就可以开展创新活动了呢?正如具备了充足的食材,名厨可以将其变成色香味俱全、令人垂涎的美餐,而一般的家庭只能将其变成一顿普通的餐食一样,学生只有具备创新意识与能力才能将以上基本能力综合运用并转变成创新成果。而创新能力不是一项具体的能力,不只局限于动手实践能力[5],而是一种复杂的综合能力,需要加以系统培养。能够点石成金的创新意识与能力应该如何培养呢?

二、学生创新意识与能力的培养思路

从国内外大量的教学改革实践来看,把学生关在课堂里传授创新的路子是行不通的。只有走出去、请进来,进行多种形式的工学结合、校企合作,才是培养学生实践创新能力的理想途径。

“校企合作、工学结合”人才培养模式是一种相对成熟的人才培养模式,培养应用型人才的国内外高等学校广泛采用这种模式。从1906年美国辛辛那提大学推出的“合作教育”计划算起,这种模式已有100多年的历史。国人较熟悉的、对我国高等教育发展有着较大借鉴作用的有英国的三明治式、德国的双元制和澳大利亚的TAFE模式等。

我国高校的工学结合实践在50年代就有尝试,但现代意义的工学结合思想的提出,始于80年代后期的工学合作教育引进。“3+1”人才培养模式、“工学交替311”合作教育模式、一年三学期制的“薄三明治”模式、“工读交替,预就业”的“611”模式等,产生了较明显的效果,但目前来看还远未形成成熟模式,仍处于实践摸索中。

根据应用型人才的培养目标要求,同时受国内一些高校机械学科的教学改革成果启发,我们以培养学生实践创新能力为核心,探索新的人才培养模式：“1”——一条主线,以培养具有一定实践创新能力,适应现代经济发展的应用技术型机电液一体化人才为主线;“2”——两大统一的教学平台,即课内教学平台和课外实践、实习平台相统一;“3”——三个结合的培养思想,坚持理论与实践相结合,坚持产学研相结合,坚持人文学习与专业学习相结合的培养思想;“4”——四个步骤,根据认识发展规律中实践、认识、再实践、再认识的辨证运动关系,按激发兴趣(通过开展多种形式课堂或实践教育活动使学生在尽早认识专业基础上建立学习兴趣)——掌握“工具”(计算机辅助设计技术、计算机辅助制造技术等“技术工具”)——培养能力(机械机电产品设计能力、实践创新意识及能力等)——项目实践(按工程项目标准进行工程项目实践训练、企业顶岗实习等)四个步骤有序开设相关理论及实践课程,可以比较有效地促进学生创新意识与创新能力的培养。

三、创新能力培养实践

多年的改革实践表明,把教学活动局限于课堂难以有效提升学生的实践创新能力。走出课堂、进入实验室、接触生产和工程实际,是提升学生创新动力、激发学生创新热情的有效手段。实验室建设和实习实践基地建设是其中最重要的两个方面。

(一)实验室建设

实验室建设是学校教学基本建设的重要组成部分。根据实验室建设及管理中心化的思想,机自专业的实验室目前规划为六大实验中心(室)——材料及力学性能实验中心、机械基础实验中心、机械制造实验中心、机电一体化实验中心、石油机械实验室及机械创新实验室。各实验中心(室)与实验课程不再一一对应建设,而是根据机自专业的学科特点,将各实验课程大类化、综合化及中心化。如机械基础实验中心涵盖了制图实验室、机械原理实验室、机械设计实验室、机械拆装实验室等。从实验室规划开始,就考虑到实验中心下设各实验室的实验器材、设备等的通用性、一致性,做到实验室从功能设置到具体实验器材的购置等统筹规划,对应机自专业学生能力需求结构(表1)中的机械制图能力、机械零件设计能力等并进行相应的建设。这样既有效减少了各实验室间设备器材的重复购置,提高了实验设备器材的利用率,同时使得实验室建设学科化、综合化,有利于学生加深对专业的理解及对专业知识的综合运用,摒弃以往为课程建立实验室的思想，克服各课程间联系不够紧密的不足,逐步建立起为专业人才的综合能力培养而建立实验室的新理念。

在具体课程的实验学时设置上,我们还充分利用我校的教育部——西门子校企合作专业综合改革项目所提供的高水平CAD/CAM一体化软件——NX软件,并学习参考多所高校的专业综合改革项目实践成果,逐步形成我校机自专业相关课程基于先进CAD/CAM一体化软件的改革思路,利用NX强大的三维建模能力和专业功能,用先进的系统化、集成化设计理念对学生进行系统化设计及制造能力的培养。

(二)实习实践基地建设

实习实践是学生了解生产实际的最佳方式,有利于培养学生的综合能力和创新能力。学生通过扎实有效的实习实践活动,可以充分认识到所学课程的必要性及综合运用所学知识的重要性,提高学习兴趣,真正做到学以致用,从而推动自主学习能力的提升。针对校内校外实习,通过多年的实践总结,逐步形成了校内实习以学生动手操作、实训为主,校外实习以见习及顶岗实习为主的改革思路。

校内实习以学生动手操作、实训操作为主,可以有效解决很多校外实习时走马观花多、动手操作少、实习成本高等难题,切实提高学生的动手实践能力。通过建立金工实习中心及机械制造实训中心,将学校工科专业开展的金工实习及机械制造类专业的各种实习实训涵盖进去。机械制造实训中心的建设规划如图1所示。

图1 机械制造实训中心建设规划

而校外实习主要通过对高水平企业的参观见习,加深对专业的认识、对生产的感性认识及对企业生产组织与管理情况的初步了解,在条件成熟的情况下逐步开展顶岗实习,培养学生的实践动手能力。

专业培养模式的改革是一个渐进的过程,不是一蹴而就的。通过对专业能力体系结构详细分析、确立校企合作的创新能力培养思路、针对能力培养进行实验室建设,一定会对应用技术型高校培养创新性人才起到助推作用,促进我国创新社会形成与发展。

[1] 周海,王黛萍.应用型本科人才的机械创新设计能力培养探索[J].机械设计与制造,2010(10):174.

[2] 朱世坤.以实验示范中心建设为契机 促进实验教学改革[J].实验室研究与探索,2007(4):95.

[3] 刘金良,顾平灿.应用型机械本科专业教学体系改革研究与实践[J].机电工程,2005(12):64.

[4] 王明强,王黎辉,余建国,等.工科机械类大学生创新能力的培养与实践[J].大学教育科学,2003(4):39.

[责任编辑] 尹 健

2016-06-18

何冬青(1971—)，男，北京顺义人，中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院副教授，博士，主要从事机械工程研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2016.03.021

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1673-5935(2016)03- 0067- 03