“新工科”背景下地方高校的专业改造升级途径探讨

易建钢，薄文

（江汉大学 机电与建筑工程学院，湖北 武汉）

一 引言

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，近几年来，教育部积极推进“新工科”建设，全力探索形成领跑全球工程教育的中国高等教育模式[1,2]。“新工科”是在新时代社会发展背景下，以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济对传统工科专业提出的必然要求。地方高校是高等院校的主力军，也是支撑区域经济发展的重要力量[3-5]。围绕“新工科”建设理念，面向我国新经济发展需要，立足于地方高校工科专业建设，我们以传统机械设计制造及其自动化（机制）专业为例子，通过人才培养模式改革、课程体系改革和教学方法改革，探索出了一条新的“新工科”专业的改造升级途径。

二 专业定位及改造升级途径

机制专业是传统的工科专业。随着我国新经济向先进高端装备制造业的快速布局，机器人、智能制造等方向对机械专业人才的需求激增。这既是挑战，也是机遇。对于地方高校而言，开展传统机制专业的改造升级，重点是要做好专业定位，也就是专业建设目标、人才培养类型、人才培养目标和毕业生服务面向要与地方经济建设相适应。江汉大学位于武汉经济技术开发区，周边有东风、格力、美的等多家知名企业，地区优势明显。为此，我们把机制专业建设目标定位为与武汉经济社会发展地位和水平相适应、在国内有影响有特色的应用型新工科专业。围绕这一专业定位，以地方行业对机制专业人才的需求为导向，以“应用性”为人才培养的基本点，以“创新性”为人才培养的着力点，走校企合作的人才培养道路，最终实现应用型高级技术人才培养。

为了适应新经济发展的要求，传统机制专业需要努力解决专业发展的瓶颈问题，完善以学生为中心的人才培养体系，推进本科教育内涵式发展进程，探索提升本科教育水平的新工科专业改造升级途径[6]。我们着重从建立新的人才培养模式、构建新的专业课程体系、探索新的教学方法这三个方面开展了机制专业综合改革建设，收到了良好的效果。

图1 专业定位

图2 专业改造升级途径

三 建立新的培养模式

传统的工科专业人才培养过程中的一个突出问题是：培养的毕业生在实践和创新能力方面与企业需求相去甚远，难以胜任企业岗位任务要求。为此，我们将“双元制”的人才培养模式引入专业教学。“双元制”起源于德国，其一元为高校，一元为企业。通过高校和企业的联合培养，提高学生的理论与实践相联系的能力。根据这一理念，我们与本地区的高新制造业企业合作，共同开展了机制专业“双元制”人才培养方案设计和人才培养实践等工作。通过学校和企业之间的紧密合作，充分发挥校企双方的优势，培养企业真正需要的创新型人才。同时，针对岗位技能需求，结合课程内在规律，我们以校内课堂教学和校外实践教学为双核心，形成了能体现本专业特色的“双元制”人才培养方案、课程结构体系及相应的教学执行计划。

在所实施的“双元制”人才培养模式中，我们围绕新经济发展，针对企业岗位要求，定期邀请合作企业参加人才培养方案和课程标准的修订完善工作。通过充分运用企业技术、设备设施等方面的优势，构建校企协同的人才培养产业创新中心，实现高质量、高层次、高素质人才培养。例如，我们与东风股份有限公司在共同开展“双元制”人才培养的基础上，合作共建了产业协同创新中心，为企业在智能制造、新能源汽车等领域提供了大量优秀人才。

图3 校企“双元制”人才培养

图4 产业协同创新中心

四 构建新的课程体系

在新工科建设背景下，传统的机制专业知识需进一步强化和其他学科知识的交叉与融合，其课程体系也要根据时代和产业的需求进行更新和升级。一方面，要促进现有机制专业与人工智能、机器人、物联网等技术进行融合；另一方面，要推动“交叉融合”课程体系的建设，将新课程知识与技能和实操应用相结合，培养学生的实践应用能力和创新思维能力[7,8]。为此，我们以机械设计制造及其自动化专业课程为基础，打破传统的线性课程体系，面向行业需求，推动传统课程与大数据、人工智能、机器人、物联网等课程的交叉融合。通过整合优化专业基础课程和专业课程，建设跨界课程，在此基础上形成“交叉融合”特色性课程，构建了“交叉融合”课程体系。

图5 “交叉融合”课程体系

同时，我们采用模块化方法，构建了智能控制与测试类(嵌入式系统与应用、机电传动与控制、测试技术与信号分析等)、智能化过程管理类(物联网技术、人工智能、智能生产管理、智能工程系统集成技术等)、智能化生产类(智能制造技术、柔性制造系统、智能工厂建模与仿真等)、智能化生产类(机器人技术、数控技术、智能装备与故障诊断等)特色课程模块，使学生不仅对高新技术的发展有进一步理解，而且对智能制造生产中的机制专业知识与新技术知识的综合应用有良好掌握。

五 探索新的教学方法

基于所建立“双元制”人才培养方案，我们联合合作企业高级技术人员共同开展教学分析，从企业对应用型本科人才的具体岗位要求出发，制定课程标准和课程实施方案。围绕以产出为导向的教学目标和课程要求，着力将合适的企业技术资料或生产案例编入教案，形成了“交叉融合”课程教学新方案，开发了综合性、设计性和创新性教学实验内容，增强了教学知识的实用性。

在教学过程中，我们重点实施了以项目为导向的教学方法。通过以项目任务为驱动，将企业实际需求引入课堂，实现了基于项目的专业核心课程教学方法改革。例如，在进行《机器人技术》相关知识点的教学过程中，可选择企业产品为项目载体，融合智能制造、智能检测与识别知识，对学生进行相关实训。通过机械产品设计、3D 建模与打印、智能加工制造、数控加工仿真、机器视觉缺陷检测等一系列流程，使教法与学法相结合，让学生在实践中将相关课程知识点学深、学透。同时，以项目为导向的教学策略方法，加强了学生自主探究和小组合作环节，有效锻炼了学生的交流能力、需求获取能力、团队合作能力，提高了学生自主学习能力、创新能力及求职就业竞争力。

在教学过程中，我们建立了“课前-课中-课后”全程动态跟踪模式。课前，通过在线慕课(MOOC)教学平台，引入课程知识点，使学生熟悉所学课程重点，对将要学习的内容形成初步认识。课中，根据“交叉融合”课程知识点内容，开展以项目为导向的教学方法。通过情景导入、任务确认、任务实施、任务评价四个环节，把每个环节知识点细化到分钟，创设课堂项目任务，让学生带着问题学习，从而激发学生的学习兴趣。同时，让学生在解决问题的过程中，完成从被动学习到主动学习的转换。课后，将书本作业与在线教学平台上的任务拓展练习相结合，达到课程知识点的融会贯通。在课程考核环节，我们根据课程实际情况，将在线练习、课后作业、调查报告、课程论文和实践操作等纳入考核体系，制定了以“课程成绩、实践成绩、学校导师评价、企业导师评价”四位一体的校企联合课程考核机制，从理论分析、资料运用、综合判断、团队合作各环节对学生的综合能力进行评价。

为了推动“互联网+”本科教育信息化建设，促进信息技术与专业教学融合，解决教学课时不足、教学资源等紧张问题，我们着力开展了专业课程在线平台建设，积极尝试开展微课、慕课教学的探索，进行翻转课堂、混合式数字化教学等教学方法改革，实现线上线下教学课程和企业实践的有机结合，从而推动“新工科”专业的教学内涵建设。在线课程主要讲解课堂基本知识点，重点放在知识点的课前引入和课后巩固环节，并加强对学生学习情况的考核；课堂教学以案例分析方式为主，传授学生运用专业基础知识解决工程实际问题的基本方法和技能，强调理论与实践的紧密结合和教学互动。通过线上线下课程教学相结合，达到了“省力、省时、高效”的目的，有效提升了教学质量、增强了教学效果。

六 结语

通过以上专业综合改革的方法途径，我们在机制专业持续开展了实践。从实施的情况来看，在扩展学生视野、提高学生综合素质、推进“产学研”的紧密结合、加强“双师型”教师队伍的培养等方面都取得了良好的效果。从用人单位反馈信息来看，我们所培养的学生综合能力得到了企业的广泛认同和好评。总地来说，通过对传统工科专业的改造升级，我们已形成了“新工科”专业办学特色，探索出了一条适应于企业需要的机制专业人才培养之路。