以独立思考能力为核心的机械专业人才培养模式探索

华顺明 王春鸽 张学昌 贾志欣

摘  要：针对毕业生自信心不足问题，修订培养方案，逐渐增加学生课外自主学习时间，尽量多地以案例、论文、报告等形式呈现学习成果，让学生在文献利用过程中反复训练独立思考能力，在整合大量信息的基础上形成独立的问题分析能力。针对实践能力培养不足问题，以独立学院机械专业本科生为研究及实施对象，提出以“4C×4P”为主线的全素质链培养模式，通过学生知识结构的完善、实践能力的提高、工程素养的形成，实现教育对人的价值。

关键词：独立思考;人才培养模式;工程实践能力

中图分类号：C961       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）19-0165-04

Abstract： To improve self-confidence of graduates， the training program is revised to increase the out-of-class autonomous learning time. College students should present the learning results by cases， papers， reports， etc. as much as possible， as to repeatedly train their independent mind in the process of literature utilization， and form their independent problem analysis ability on the basis of integrating a large amount of information. Aiming at the problem of insufficient practical ability training， the undergraduates of mechanical major in independent college are discussed as the research and implementation object， a whole-chain training mode with "4C × 4P" is put forward. The education value on human soul is realized through the improvement of students' knowledge structure， development of practical ability and formation of engineering literacy.

Keywords： independent thinking; talent cultivation mode; practical ability

引言

愛因斯坦把独立思考能力称作人的内在自由，并且认为教育的目的就在于培育这种内在自由，而不在于灌输特定的知识，拥有独立思考能力的人对一切知识处于支配的地位。因此，高等教育首先是培养学生对知识的兴趣，其次是培养学生自主学习的能力，“把人身上的那些最宝贵的价值通过教育实现出来”[1]，并最终外化为创新能力、实践能力。

2018年6月，教育部召开了新时代全国高等学校本科教育工作会议，强调高等教育要“以本为本，四个回归”， 激发学生的学习动力和专业志趣，引导学生求真学问、练真本领，改变轻轻松松就能毕业的局面，真正把内涵建设、质量提升体现在每一个学生的学习成果上，“把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准”[2]。2016年浙江大学宁波理工学院（后文简称我校）被批准为“浙江省应用型建设试点示范学校”，2019年1月，学校按照教育部“新时代高教40条”和“六卓越——拔尖”计划2.0要求，制定了高水平本科教育行动计划（2019-2021），加快推进建设高水平本科教育、全面提高人才培养能力。

一、现状分析

目前，各类高校由于地域、生源等差异化因素的影响，在经费投入、平台建设和师资队伍等方面有较大差异。其中，独立学院学生在工程实践能力、创新思维能力培养等方面面临一系列问题。

（一）培养方案定位模糊，创新能力相对薄弱

创新能力体现在系统性思维、创造性思维和实践能力三方面，源自独立思考意识、自信心和学习热情。独院各专业培养方案的制订，一般是依据母校同专业方案，并参考同类院校方案完成。而一般母校研究型大学的定位与独立学院应用型定位存在差异，加之传统观念认为技能教育是高职高专类院校的任务，导致独立院校“上不着天、下不着地”。培养方案的先天不足，使得人才培养过程对“知识-素质-能力”体系难以准确对标，学生毕业时专业知识依然碎片化、人文素质培养不全面，又缺少锋从磨砺的修分过程，使毕业生对自我能力缺乏自信，创新动能不足。

（二）教学方法差异不大，实践教学难以为继

目前，工科院校以学生为中心的教学方法仍处于探索完善阶段，教师主导课堂仍是主流。教学经验表明，独院学生在“所学即所得”的偏实践性环节中，体现出的探究意识、创新思维最强，团队协作和有效表达能力也较好。而工科高校教师多为传统模式下培养的博士，思维活跃科研素质好，但大都缺少生产一线的经历，入职后又缺少必要的实践能力培养环节，导致“理论强、实践弱”的恶性循环，使得实践性教学难以为继。

（三）平台建设力度不够，产教融合尚在路上

稔熟方能生巧，能力培养需要平台支撑，不同知识内容更需要不同性质、层次的实践平台协作培养。独立学院由于经费原因，实验室仅能满足课程内需求，专业基础性的实验多为验证性质，与企业所需的工程实践能力相去甚远;专业性实践平台建设，则需要企业及政府的支持。相对而言，国企履行社会职责较好，生产实习内容及效果尚可;但对于私企，生产效益与社会责任有明显冲突，企业并不愿意担责。而目前，除少量协助专业教师承担企业委托项目的学生外，大部分本科生唯一近距离接触生产现场的机会只有生产实习，且为参观性质。

因此，探索一种“因材施教、因地施教”的应用型机械专业人才培养模式尤为必要[3-5]。

二、人才培养模式改革内容

我校机械专业结合区域经济对人才能力的需求，经过多次修订和优化人才培养方案，梳理了课程内、课程间的逻辑关系，构建了以制图、设计、计算机、制造为4种核心能力（4Capablity，简称4C），以课程、专业、科技、产业4类实践（4Practice，简称4P）为支撑平台的培养体系，使毕业生既具有专业领域的横向知识宽度，又具备通过纵向“跨界”获得的工程实践经验，建设成果获2016年度浙江省教学成果一等奖。

以此为基础，提出以培养独立思考能力为导向，将4C能力培养与4P平台建设进一步融合交叉，探索一种以“4C×4P”为主线的贯穿基础理论、专业知识、工程素养、实践技能、科学思维、创新能力的全素质链人才培养模式，最终实现本专业毕业生进入企业后，来则能用（自信）、用则能胜（胜任）。重点改革以下两方面内容。

（一）以“4C×4P”实现人才全素质链培养

作者认为，如以“树木”喻“树人”，则知识是根，素质是阳光土壤和水，能力是枝干叶而外化于世。人才培养最终可见的是素质和能力，最理想的结果是能适应各种环境且主干挺拔、枝繁叶茂。因此，“4C×4P”人才培养模式以四种核心能力为切入点，打破课程实践元素的界限，不断优化专业人才培养方案，赋予学生在课程、专业和职业发展方向的思考权和选择权，宏观上为学生的个性化培养提供体系保障。在机械毕业生众多专业能力之中，4C能力提纲挈领，既强调工程分析能力，又体现实践能力，是人才培养的抓手;4P实践平台在能力培养上呈渐进性提高，最终实现与企业能力要求的无缝对接[6]。

（二）创建有学术研究特点的立体教学体系

培养方案为纲，课程教学为目，纲举目张，执本末从。“4C×4P”培养模式下，将4C知识结构与教学内容设计、教学方法设计、教学过程设计、实践环节训练、教学结果评价组合成统一的整体，构建教材建设立体化、教学方法多元化、实践平台信息化和教学评价网络化的“四化”耦合的多维课程教学体系，使课程“鲜活”起来，使教学思维从传统砌砖式教学（一砖一瓦、聚沙成塔）转向现代建筑式教学（课堂浇筑框架、课外添砖加瓦）。立体教学体系可以有效地激发学生学习热情，培养自主学习精神和创新意识，增强自信心和职业适应性;同时，倒逼教师改变教学方法，不断学习跟踪最新技术，持续调整教学内容，推陈出新。

三、实施方案和关键问题

机械专业人才培养模式改革的實施从修订培养方案入手，渗透教学模式与评价方法改革、实践能力平台建设、科研与教学互动、教师能力建设等方面。

（一）4C体系夯实理论基础以提升工程分析能力

全方位改革课程体系，构建泛4C能力课程群模块。制图课程群旨在培养学生机械工程表达能力，涉课8门;计算机课程群培养数字化建模及计算机仿真能力，涉课6门;设计课程群培养学生解决复杂工程问题的能力，涉课6门;制造课程群培养学生机械制造及成本控制能力，涉课14门。

（二）4P体系拓展实训内容以提升工程实践能力

4P实践体系由课程、专业、科技、产业四个层面组成，其功能呈渐进式上升趋势，其体系逐渐由封闭转为开放，在各层面反复。

1. 课程实践注重整合各课程相关实践元素，将课程内碎片化元素按逻辑整合为机械工程综合实验Ⅰ～Ⅳ，单独设课，并不断扩充专业特色课程（如自动装配技术、MES、ERP等）内容，培养学生的基础实践能力。教学过程鼓励独立思考，激发学生提供不同的实现思路，设计不同的实验方案，激发学生创新热情。

比如CAM课程的单线刻划教学单元，布置任务为开放式，每人雕刻自己姓名首字母，材料、深度、大小、字形均不做要求，自由设计和实施，评价依据为美观度、完成度和时效性，同时作业素材保留至旋转、缩放、镜像加工时做进一步练习。

2. 专业实践挖掘宁波市智能装备特色学院资源和宁波国际会展中心举办的各种展会资源，以及学生工程训练作品、学科竞赛作品等素材，整合本专业和相关专业的校内外实践元素，拓展学生的专业视角，强化专业素质，引导和鼓励学生参加各级各类学科竞赛。

3. 科技实践凝练科研元素，依托校企联合实验室、海洋养殖与装备服务中心以及专业教师的科研实验室，使科研项目进课堂、企业案例进校园，锻炼学生工程实战能力。

4. 产业实践挖掘宁波市模具协会、铸造协会等资源促进产教融合，拓展一批规上企业的实践基地，尝试设立校企联培的特色班级等，着力毕业生能力的校企对接。

（三）“四化”耦合教学以提升独立思考能力

针对工程图学、模具设计、数控编程、包装机械等核心课程，以引导独立思考为目标，构建教材建设立体化、教学方法多元化、教学实践虚实化和教学评价信息化的“四化”耦合多维教学模式，重点将探究性、项目案例式等教学方法贯穿始终。立体化教材和虚实化实践可以使课堂“鲜活”起来，教学评价信息化则实现教学质量的持续改进与提升，从而促进4C与4P在课程层面的深度融合，使学生逐渐成长为具有批判性思维和有效语言交流技巧的、充满理性和智慧的人。

（四）“4C×4P”交融以提升人才培养质量

将4C能力与4P平台的有机融合归纳为“专业知识横向交叉、实践能力纵向递进”的双螺旋体系，形成“4C×4P”的人才培养主线：作为时间主线由大一延伸至大四， 4C能力全程不断线培养;内容主线覆盖基础理论、设计训练、实习实训、模具技术、液压气动、机电控制等知识模块，满足区域经济对学生教育产出的要求;内涵主线贯穿问题分析、工程素养、实践技能、科学思维、创新能力等全素质链培养，以多维耦合的教学方法实现之，契合人才的个性化发展。

人才培养模式改革的核心，是有效激发学生作为独立个体的思辨能力、创造能力，引导学生求真务实，具备解决复杂工程问题的能力。为此，着力点在于解决好以下关键问题。

1. 以实践出真知

按工程教育专业认证要求，重构“4C×4P”培养体系，深化内涵。培养方案以4C能力为总目标，设置基础理论、设计训练、素质拓展、专业方向等模块，各知识模块在时间维度上顺次交替，实践维度上相互交叉。即通过专业知识横向交叉、实践能力纵向递进、教学方法多维耦合的全链式培养，以课程实践铸基础、专业实践强能力、科技實践练实战、产业实践重对接，引导学生求真学问、练真本领，达成毕业要求。

以学生制造技能为例，分为两个层级培养：第一级是熟悉常用加工装备原理、操作及加工工艺、懂得简单的机床维护、能够进行手工或自动编程;第二级是熟悉数控装备机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才，要掌握复杂模具的设计和制造知识，能够熟练应用UG、PRO/E等CAD/CAM软件，同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了较多实践经验。培养方案要求一级能力全员覆盖，在课程和专业实践平台层面达成训练要求，重点与设计、英语能力交叉;二级能力对标高端装备制造人才培养，上升至科技、产业平台训练，渗透到国创项目（咖啡拉花装置、水果采摘器等）、课程设计以及毕业设计（逆向工程+3D打印+五轴加工+MES），与模具设计、计算机、英语能力全面交叉，达到毕业要求的能力水平。

2. 源自课外的创造力

改革教学方法，以探究和独立思考为导向，渗透全部教学环节，着力解决“如何营造独立思考的机会和空间，使学生逐渐成长为充满理性和智慧的人”的问题。逐步以大量文献阅读作为课后作业的基础[7]，将基本知识结构与教学内容设计、教学方法设计、教学过程设计、实践环节训练、教学结果评价组合成统一的整体，构建具有学术研究活动特点的立体课程教学体系，系统性训练学生查阅整理资料、撰写论文专利、协作讨论、有效表达等能力，达成课程目标要求。

以数控课程为例，《数控技术基础》（机电选修）和《数控加工工艺与编程》（机制模块必修）两门课，要求每届学生上网查找了解当前最先进数控加工技术，包括国外主要机床厂商历史及最新机床的加工能力情况、专业刀具厂商的刀具样本（详细了解刀具结构、发展史、选型、加工能力等）、数控机床结构的图片及视频资源、数控技术的最新进展和未来发展趋势等，用于课堂讨论和资源库的扩充。专业单独建立了刀具资源库、专用夹具资源库、加工视频资源库等用于辅助教学，在库素材为历届学生课外收集，并指定表现优秀学生对全部素材进行整理，逐年扩充。

3. 产教融合助力人才培养

在国家提倡的产教融合大环境下，以培育战略新兴产业和改造传统产业为重点，通过高校与高校、科研院所，特别是与吉利汽车、海天集团、奥克斯空调等大型骨干企业的强强联合，建立诸如面向宁波市高端智能装备行业产业的协同创新中心等，为智能装备产业发展提供核心共性技术和培养高端技术人才。同时，充分利用浙江省智能装备产教融合创新示范基地等平台，建设多学科交叉的拓展课程体系，打造交融互动的创新创业人才培养机制。聘请企业技术人员上讲台传授工程经验，使学生了解从事专业技术岗位所需的基本能力，辅以专业视频资源库和开放课程资源，引导学生形成独立的整合信息、分析问题能力。

目前，专业已经建立了机械加工、机械装配两个视频资源库，用于机械制造技术、模具技术、数控技术等课程教学。加工库分类建立了车钻镗铣、齿形、冲压、锻造、磨削、注塑、铸造、3D打印、焊接、板材切割等视频库，学生可直观了解各种加工成形方式并开展课外学习，内容涉及连杆、曲轴、箱体、特大型锻件等典型零件加工，以及常用的板材激光切割、水射流加工、3D打印等成形方法。装配库涵盖汽车发动机、摩托车、变速器等典型机械部件装配过程视频资源，以及保温壶、汽车轮毂、薄壁瓶、轴承滚珠等产品的生产过程，涵盖范围广。

四、结束语

针对毕业生自信心不足、实践能力不强等问题，提出以课程目标和毕业要求的“双达成度”作为衡量改革效果的试金石，走“点面结合”途径探索人才全素质链培养模式：“点”即强化每门课程、每个知识点的探究式教学，引导学生独立思考，以外延任务进行过程考核;“面”即深化多种能力在各级平台上的反复锤炼，按毕业要求衡量学习成果，将“4C×4P”的双螺旋体系扎稳做实，成为机械人才的内涵基因。

参考文献：

[1]周国平：怎样的教育才是合格的教育？微信公众号：中国三十人论坛，摘自《周国平论教育》[M].华东师范大学出版社，2009.

[2]陈宝生.坚持以本为本、推进四个回归，建设中国特色、世界水平的一流本科教育——在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话[R].2018.

[3]畅肇沁.牛津大学导师制下学生学习模式探索及启示[J].中国高教研究，2018（10）：63-67.

[4]袁景蒂，徐东波.大学教师素质对学生独立思考能力的影响——基于一所省属高校的调查[J].上海教育评估研究，2017，6（06）：67-72.

[5]程晓农，杨娟，袁志钟，等.以“产教融合”为内涵的“全素质链”人才培养模式探索与实践[J].中国高等教育，2018（Z1）：63-65.

[6]徐雨森，陈蕴琦.企业大学的功能体系及其演进过程研究——海尔大学和华为大学的纵向案例分析[J].科学学与科学技术管理，2018，39（02）：95-103.

[7]杨军，张炜，高凯，等.来源于课堂外的创造力——加拿大维多利亚大学的本科教学观感[J].大学教育，2015（08）：34-35.