机械类专业“三交叉三融合”人才培养模式的探索与实践＊

万宇杰 易建钢 张 良 方自强

（江汉大学 智能制造学院，湖北 武汉 430056）

一、概述

随着国家装备制造业在高端智能化方向上的战略布局，企业对机械类专业人才提出了更高的要求。为了满足新兴产业对人才的需求，项目围绕机械类专业应用型人才培养，结合学校自身办学条件和特色，对机械类专业开展了“三交叉三融合”人才培养模式的研究与实践，探索了地方高校机械类专业适应地方经济发展的改革途径。

二、地方高校机械类人才模式面临的问题和“三交叉三融合”人才培养模式理念的提出

1.传统机械类专业课程设置模式不能适应现代制造产业对人才的需求

目前普遍情况是：高校机械类专业人才模式与新兴技术结合不紧密而无法适应企业发展需求，以及课程之间知识点融合度不够的问题，学生从工程知识到工程能力的迁移能力缺乏，提高机械类专业学生多知识点综合应用能力迫在眉睫[1]。

项目通过传统机械类专业课程与新兴技术的交叉，以及专业课程相关知识点之间的融合，构建了面向智能制造的交叉型课程体系和“多知识点融合”的教学方案。用模块化方法将机械类课程与以人工智能、机器人、物联网、大数据等为代表的新兴技术进行纵向交叉，将机械类专业课程知识点和智能制造课程知识点横向融合。

2.传统的线上线下教学方式和笔试考核方法，没有跟上现代人才培养的潮流

当前众多高校课堂教学时长不足，实践环节在教学体系中存在的孤立、虚化及弱化，以及考核学生方法单一的问题，网络教学与实践教学的交叉和优化不深入，学生综合能力的全面考核方法不完备。通过引入“互联网+”和虚拟仿真技术，创建了线上网络教学、线下虚拟仿真实践以及线下理论教学的交叉型教学方式，制定了以“课程成绩、实践成绩、学校导师评价、企业导师评价”四维一体相融合的详细考核方案，全面考核学生综合能力[2]。

3.培养模式与企业需求脱节，是目前应用型高校急切要解决的问题

当前应用型高校机械类专业毕业生与企业工作岗位匹配度不高，以及学生实践与创新能力不足的问题，培养适合企业需求的、具有全面素质与创新能力的人才是高校教学改革的方向。项目构建了“实践与创新”相交叉的应用型人才培养方案，形成了地方高校与企业产学融合的“双元制+”人才培养机制。通过与先进企业紧密合作，组织企业参与课程方案和课程内容的设计，将企业对人才技能的要求融入人才培养方案中；根据企业反馈信息持续修订“双元制”人才培养方案。

三、“三交叉三融合”人才培养模式体系

1.通过构建传统专业课程与新兴技术相交叉的模块化课程体系，为面向新兴产业技术需求的专业建设奠定基础

将机械类课程与新兴技术相交叉，形成了以新兴技术为核心的模块化新课程体系。机械类课程与图像识别、智能装备、物联网、柔性制造以及智能化控制与测试等新技术交叉，形成了以图像识别（机器视觉、深度学习理论与方法等课程）、智能装备类（机器人技术、数控技术等课程）、智能化过程管理类（物联网技术、智能生产管理等课程）、智能化生产类（柔性制造系统、智能生产计划管理等课程）、智能控制与测试类（机电传动与控制、测试技术与信号分析等课程）等为代表的智能制造类专业核心课程模块，为智能制造工程专业的建设奠定了基础；

2.通过设计“多知识点融合”的教学方案，培养机械类专业学生解决复杂工程问题的能力

基于成果导向（OBE）的工程教育理念，以机械类专业课程为基础，以成果导向驱动多门核心课程相关知识点的融合，培养学生解决复杂工程问题的能力。以“液压与气压传动”课程为例，根据课程与知识点的内在联系，将“人工智能方法”中“机器学习”与“液压与气压传动”中“智能液压系统”相融合，从而实现不同课程知识点之间的“横向融合”。

3.通过推行“线上+线下+虚拟仿真实践”的交叉型教学方式，提升学习效率，激发学习兴趣

基于互联网在线课程平台和虚拟仿真实践平台，以提升学生学习效率为目标，以激发学生学习兴趣为导向，通过推行“线上+线下+虚拟仿真实践”的交叉型教学方式，采用交叉方式实施理论和实践的混合式课程教学。通过现代化的计算机虚拟仿真技术促进学生实践能力、工程知识应用能力的培养。采用“线上+线下+虚拟仿真实践”相交叉的教学方式，能有效解决实验仪器台套数不足及实验地点受限等问题。

4.通过改进学生考核评价制度，建立“课程成绩、实践成绩、学校导师评价、企业导师评价”四维一体的融合型综合能力考核机制

为了全面评价学生综合能力，利用校企合作资源，结合产学融合型人才培养模式，将在线练习、课后作业、调查报告、课程论文和实践操作等环节纳入考核体系，构建了以“课程成绩、实践成绩、学校导师评价、企业导师评价”四维一体的融合型综合能力考核机制，实现了课内、课外、理论、实践等环节的全面考核，形成了融合型学生综合能力考核机制。

5.通过联合企业参与课程内容和课程方案的制定，形成“双元制+”产学融合型人才培养机制

围绕企业对人才技能需求，结合课程内在规律，以校内课堂教学和校外企业实践为双核心，构建了“实践与创新”相交叉的应用型人才培养方案，形成了体现机械类专业特色的“双元制+”人才培养模式。聘请企业技术骨干作为学生企业导师；将企业实践与理论教学及学科竞赛进行有机结合，形成高质量、高层次、高素质的地方高校与企业的“双元制+”产学融合型人才培养模式。

6.以学科竞赛为平台，构建“实践与创新”相交叉的实习实践机制

地方高校以培养具有较强的实践能力和创新能力的应用型人才为主。依托机械创新设计大赛、工程训练大赛，工程机器人大赛等学科竞赛平台，采用不同于传统模式的工程训练实习环节。学生从题目分析，到方案制定、设计，最后到作品装配、调试，通过全过程实践，体会到创新的意义。

四、“三交叉三融合”人才培养模式体系的主要实践成效

1.实现了传统机械类专业的改造升级，形成了“工业机器人”新方向

2018年1月，学校批准升级后的机械设计制造及其自动化（工业机器人）方向招生。2019年，由校外教授组成的专家组对学校拟开设本科新专业进行了论证。2020年2月，教育部批准我校建立“智能制造工程”专业。

2.构建了交叉型专业课程体系和多知识点融合的教学方案

强化了传统机械类专业和智能制造其它学科知识点的融合，推动了课程知识点的重构。以“液压与气压传动”课程为例，通过将“流体力学”中的流体力学基础知识、“可编程逻辑控制器”中的逻辑控制知识与“液压与气压传动”中的液压与气压控制阀流体运动规律、功能回路逻辑控制知识融合，培养学生的综合素质与工程创新能力，达成“液压与气压传动”教学大纲的课程培养目标。

3.创建了“线上+线下+虚拟仿真实践”的交叉型教学方式，探索了线上线下相交叉的教学

利用网络技术和实验室资源，开展了“线上+线下+虚拟仿真实践”的混合式教学方法，以“液压与气压传动”课程为例，为了在更短的教学课时内加深学生对“液压与气压传动”相关理论知识点的理解，提升学生理论联系实践的能力，通过在优课联盟UOOC平台上建立“液压与气压传动”网络教学课程，在实验室开展“液压与气压传动”虚拟仿真实践教学和课堂翻转教学，在加深学生对客观知识理解的同时，提升学生对知识的综合应用能力。

4.构建了“四维一体”融合型综合能力考核机制

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”四维一体相融合的考核机制，实现理论到实践，从线上到线下，从学校到企业等环节的全面考核，形成了学生综合能力融合型考核机制，进而为制定提高课堂教学质量措施提供科学依据。

5.通过建立“实践与创新”相交叉的应用型能力培养方案

将课程培训、创新思维与方法培训和科研训练与各类创新竞赛相结合，把学生的科研训练与创新竞赛相结合、把学生的创业训练与创新竞赛相结合，在实践中创新，通过创新推进实践，促进学生实践和创新能力的培养。

6.通过与多家知名企业联合，建立了“双元制+” 产学融合型人才培养模式

本培养模式既培养了学生，又为企业的技术开发提供了帮助，还为企业输送了优秀人才。多家企业已由单一的接受学生实习升级为科技攻关、联合申报课题等深层次的合作，并参加专业课程方案的制定工作。通过企业技术人员全程参与，按“全面发展、整体优化、个性发展、突出应用”的原则，根据区域经济和社会发展在人才需求上的新要求，遵循教学基本规律，形成了“双元制+” 产学融合型人才培养机制。

结语

本文以培养实用工程创新人才为目标，通过改造传统教学方式，引入现代信息技术，采用交叉融合式教学模式，将教与学融为一体，保留部分优秀教学方式及方法，多门课程教学中采用交叉融合模式，有利于充分调动学生的学习积极性和主动参与性，打破了学生学习的地域性及时域性，探索出了提升学生学习能力的多元考核模式，提高了学生学习过程中的参与度与积极性，围绕机械类专业课程开展的教学改革，其教学组织、课程教学内容、教学方式、考核形式等值得类似课程实施借鉴和推广。