新工科背景下“双一流”地方高校工程力学专业创新人才培养探索

张明华 杜建科 许孟辉

摘  要：新工科建设背景下，面对中国制造2025、数字经济和智能技术快速发展的机遇，“双一流”地方高校工程力学专业人才培养需要与时俱进。如何培养适应地方经济社会发展迫切需要的高素质拔尖创新人才，是工程力学专业面临的重大挑战。从新工科建设需要、目标定位、课程改革、赛学结合、科研发展、国际化等几个方面，阐述了对地方高校工程力学专业创新人才培养的关键问题的探索与实践，为推进工程力学专业拔尖创新人才培养模式改革、促进人才培养质量提高提供参考。

关键词：新工科;地方高校;一流本科;创新能力;学科交叉

中图分类号：G640       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）33-0031-04

Abstract： Under the background of Emerging Engineering Education， facing opportunities of the Made in China 2025， rapid development of digital economy and intelligent technology， the training of students majoring in engineering mechanics in local universities needs to keep pace with the times. How to cultivate high-quality innovative talents to meet the urgent needs of local economy and social development is a grand challenge for engineering mechanics majors. This paper expounds the exploration and practice of the key problems of innovative talents training of students majoring in engineering mechanics in local universities from the need perspective of emerging engineering education， goal orientation， curriculum reform， combination of competition and learning， scientific research development， internationalization and other aspects. The aim of the research is to provide a reference for promoting the reform of innovative talents training mode of Engineering Mechanics majors and improving the quality of talents training.

Keywords： emerging engineering education; local colleges and universities; first-class undergraduate; innovation ability; interdisciplinary

2018年5月28日，习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的讲话指出：创新之道，唯在得人。得人之要，必广其途以储之。要营造良好的创新环境，加快形成有利于人才成长的培养机制、有利于人尽其才的使用机制、有利于竞相成长各展其能的激励机制、有利于各类人才脱颖而出的竞争机制，培植好人才成长的沃土，让人才根系更加发达，一茬接一茬茁地壮成长。2021年5月28日，习近平总书记在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会上的讲话指出：才者，材也，养之贵素，使之贵器。培养创新型人才是国家、民族长远发展的大计。当今世界的竞争说到底是人才竞争、教育竞争。要更加重视人才自主培养，更加重视科学精神、创新能力、批判性思维的培养培育。当今世界大变革体现在工业领域，全球主要经济体目前正在争先抢占先进制造业技术的科技制高点，通过数字化、智能化改造传统制造业[1]。我国制造业大而不强的问题随着工业革命性变革发展愈发突出，自主创新能力不强是重要原因之一[2]。在这样的背景下，国务院于2015年5月发布了中国工业发展指导性规划《中国制造2025》，该规划是我国实施制造强国战略的第一个10年行动纲领，创新驱动是首要基本方针。2017年2月以来，积极推进，先后形成了“复旦共识”“天大行动”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国经验，助力强国建设。其内涵是：以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[3]。

力学既是基础学科，又是具有极强引领性与普适性的技术学科，在国民经济许多行业举足轻重，特别是在先进制造业、基础设施建设等行业起着核心与主导作用[4]。习近平总书记2018年5月28日在两院院士大会的讲话中谈到了力学：“《墨经》中写到，‘力，形之所以奋也，就是说动力是使物体运动的原因。”这段话讲得很深刻，总书记认为各种经济问题、文化问题、政治问题、发展问题，归根到底都是力和运动的问题。美国航天之父冯·卡门讲“科学家发现现存的世界，工程师创造未来的世界”。他又讲“力学则处在最激动人心的地位，即我们可以两者并举”，“力学既可以发现现存的世界，也可以创造未来的世界”[5]。在“中国制造2025”中，制造业创新中心建设工程、智能制造工程、工业强基工程与高端装备创新工程的建设都以解决大量力学問题为前提。作为“双一流”地方高校工程力学专业，专业建设和人才培养必须与时俱进、主动适应经济社会发展的迫切需要。宁波乃至长三角的传统行业如机械、汽车、电子等急需转型升级，新材料、数字经济、健康医疗、机器人和智能技术等发展日新月异，都对具有扎实力学理论基础和创造性分析解决问题能力的工程力学专业人才提出了迫切需要，从而也为工程力学专业提供了广阔的发展前景。

一、工程力学专业可能存在的问题和不足

（一）专业定位不清

力学是机械、能源、土木、航空航天等学科的共同基础，因此培养的学生适应面广，后劲足，这是工程力学专业的优势。但也正是由于力学没有直接的行业为依托，使得工程力学的专业定位常常过于宽泛而不够聚焦，学生面对工程力学专业选择时有些茫然。尤其是当越来越多的高校把成才的选择权交给学生、赋予学生越来越大的专业选择权的时候，力学专业常面临生源不足的窘境。

（二）课程体系和内容陈旧，新工科内涵不足

力学是一门历史悠久的学科，力学专业基础课程的主要内容已经相当成熟，课程体系和内容编排也相对稳定，因此容易给学生造成不够新颖也不能与时俱进的印象。专业知识更新速度跟不上产业实践迭代速度，使得人才培养的知识体系落后。如宁波大学工程力学专业原培养方案中，没有对接“中国制造2025”“互联网+”等发展战略，与装备制造业、信息学科交叉融合课程相对较少。

（三）创新能力培养举措不够

专业培养计划往往注重教学力学基础，强调基础知识掌握，但是对创新能力培养往往忽视或者训练不足，所以在这方面的举措也不够。精心设计的与实际结合的能体现力学特色的工程设计问题不够，往往造成学生全局视野不够宽广，因而在实际工作中常常不能很快地主导工程设计，而只局限于解决其中涉及的力学问题，不能满足对引进技术、设备和生产线进行消化吸收再创新的需要。

（四）实践环节不足

由于工程力学专业缺少对口行业依托，目前产业界还未真正参与工程力学人才培养工作，企业新技术、新工艺没有出现在教学内容中，专业建设存在着“理科化”现象，学生动手操作和解决重大实践问题的能力不足。专业知识体系的发展甚至滞后于产业技术的发展，人才培养与产业经济发展的协同性不足。实践能力的不足，会造成学生就业困难，或者就业后适应工作较慢。

（五）国际化视野不够

综合性大学非外语专业的外语课课时有限，无法达到学生掌握外语技能的最低标准，大多数学生的外语水平与自如对外交流还有相当距离。对国际化人才的培养大多止于外语语言能力的培养，但是对于国际通行规则、不同文化之间的融合、世界政治经济的走向等有关国际生态的了解和掌握还非常欠缺。教育的国际化绝不能流于出国留学、引进课程、办国际学校、海外游学等形式。

二、应对策略

在新工科建设背景下，对力学专业本科教育教学进行研究和改革，探索更加多样化和个性化的人才培养模式，培养具有新工科特点的多元化、创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才，已迫在眉睫。

（一）明确专业定位，理念与时俱进

地方高校要持续推进新工科背景下工程力学专业创新人才培养改革，借鉴国内外著名高校创新人才培养模式，以《力学专业类教学质量国家标准》为基本要求，借鉴国内外主流专业认证标准，密切结合“中国制造2025”和智能制造试点城市建设计划，以服务国家创新驱动发展战略与长三角地区先进制造业为导向，以教育部新工科建设为契机，通过拔尖创新人才计划，培养具有国际视野、厚基础、宽口径的全面发展的研究型创新人才。国内多所高校已开始或完成了面向新工科的力学专业培养目标和培养方案的修订工作。四川大学围绕力学专业工程科技人才培养，在教育部力学类专业教指委的组织下，通过高校协同，开展了面向新工科的力学专业工程科技人才培养标准研究与实践。对全国多所力学专业进行调研掌握了专业现状，按照新经济和新产业对卓越工程人才的综合要求、工程教育认证要求和力学专业发展趋势，建设了面向新工科的力学专业工程科技人才培养质量标准体系，提出了力学专业课程体系，为培养适应新形势下卓越力学工程科技人才提供了思路。2018年，宁波大学开设工程力学拔尖人才创新班，注重激发学生内生动力，开展多元化、多层次进阶式创新人才培养，扎实落实导师制，建立多维度的评价体系，取得了良好的教学效果。拔尖班施行“七大计划”培养措施，包括：科研能力提升计划，研究生推免计划，国际研修计划，新工科建设计划，学科竞赛计划，共建共享计划和师资建设计划。

（二）对接建设需要，突出能力导向

新工科之新的根本在创新。十九大报告指出，创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。新工科人才培养的根本是培养学生的创新思维、创新能力和创业精神[3]。因此，根据国家创新驱动发展战略与新工科建设的需求，地方高校工程力学专业应与时俱进，聚焦传统产业改造升級和新兴产业培育发展的需要，主动布局、设置和建设服务区域战略、满足产业需求、面向未来发展的专业方向，面向人工智能、大数据、云计算、物联网等新技术，以革新办学理念、调整专业目标和标准为前提，以学科交叉、科教融合和产教协同，构建产、学、研、创一体的创新创业链为抓手，以加强课程体系、教材体系、教学体系建设，构建完整的新工科人才培养体系，实现高新技术与工科专业的知识、能力、素质要求深度融合为重心，有机融合信息技术与教育教学，积极推进课堂教学革命，培养造就一批具有创新创业能力、动态适应能力、高素质的交叉复合型卓越工程科技人才，既满足服务面向区域经济社会和产业发展的需要，又着眼于新技术、新产业以及未来技术和产业发展的新需要，做到服务满足与支撑引领产业行业发展并重。

（三）改革课程体系，优化模块方向

改革课程体系，抓住三条专业课程主线，在不增加学时情况下提高课程质量。一是精简力学类必修课数量，确保核心课程学时，加深课程内容，强调厚基础能力培养，包括理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、计算力学、实验力学、振动力学等课程，强化学生力学基础。理论力学、材料力学为省一流课程，采用国外主流英文教材，双语教学，融入先进的教学理念和思想，为国际化打下基础。二是强化力学分析与设计类课程，以有限元分析+CAE软件+数值分析与Matlab语言+PROE和工程图学+Python语言，强化学生分析软件的融通运用能力。三是开设力学与智能技术交叉类课程，包括机器人学+控制工程基础+传感器与检测技术+智能材料与器件等课程，强化学生对力学在智能化技术方面的应用创新能力培养[6]。在此基础上，精选通识教育核心课程，体现文理渗透、学科交叉，使学生具备人文社会科学素养，分模块设置拔尖创新特色课程，开设本研贯通课程，有机衔接本科与研究生阶段的知识学习和科研训练环节，建立并不断完善本硕博贯通人才培养体系，进一步拓展学生的知识结构和能力培养[7]。主动对接新工科需要，改革课程内容，引入课程思政，将社会主义核心价值观教育融入教育教学全过程，充分发挥课程的思政教育功能，提炼专业课程中蕴含的思政教育、文化基因、思维方法和价值理念，做到课程思政全覆盖[8]，强化课程质量。比如，宁波大学工程力学专业2018年和2019年总共开设4门校级课程思政示范课，将课程思政有机地融入课堂教学建设全过程，达到了润物无声的育人效果。

（四）推进学科竞赛，培养创新能力

坚持以赛促教、以赛促学，鼓励本科生参加全国大学生数学建模竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、互联网+竞赛、全国大学生结构设计竞赛等国内外学科竞赛和创新创业竞赛，培养创新能力。浙江省大学生力学竞赛是2012年由宁波大学工程力学专业发起、浙江省教育厅主办的省级学科竞赛，竞赛将力学理论和方法的学习运用与火箭助推滑翔机的设计制作与飞行相结合，以创新能力培养为核心，着重培养学生学习运用力学理论解决实际问题的能力、工程设计能力、动手制作实践能力、团队协作能力、沟通交流能力等。形成良好的以学科竞赛培养学生创新实践能力的平台，切实提高人才培养质量。2017年以来，工程力学专业本科生获全国“挑战杯”竞赛一等奖1项，“互联网+”省赛金奖1项，获周培源力学竞赛、大学生数学建模竞赛国家级奖项30余项。2019年，首次参加并获得第二届国际大学生工程力学竞赛（亚洲赛区）个人赛二等奖6项，获得团队赛二等奖2项，同年，获得第八届浙江省大学生力学竞赛一等奖1项。2021年，第九届浙江省大学生力学竞赛中获一等奖2项。

（五）促进学科交叉，开展研究性学习

打破学科间、专业间壁垒，创新最富饶的领域就是跨学科领域。跨学科的创新，是未来的创新方向。围绕培养学生创新能力这一关键环节，一是建设学科交叉的平台。比如，宁波大学工程力学专业充分利用力学学科的优势特色和建设一流学科的契机，通过共建学科交叉平台培养本科生、指导本科生开展科研活动，充分发挥其学习的自主性，本科生在教师指导下，参加部省市各级重点实验室、省市创新团队的科研活动。使其成为立足交叉前沿领域培养创新人才的重要支撑[3]。二是建立教学科研融合的机制。发挥高水平研究对高水平人才培养的支撑作用，把最新的创新成果及时转化为知识体系和教学内容，让学生时时处处能够学习和了解科学研究的最前沿，为学生创造更多参与应用基础研究和应用研究项目的机会，接受更多科研实践的锻炼。如，宁波大学工程力学专业实行双向互选的科研导师制，推进本科生科研能力提升，引导学生改变自主学习方式，从被动学习转向主动学习、挑战学习和研究性学习。引导鼓励本科生参加科研导师研究课题与学术讨论，以本科学习阶段前置容错机会大幅地缩短研究生学习的过渡阶段，形成科研反馈教学、教学服务科研的良性机制。

（六）实习实践

目前困扰高等工程教育改革的一个重要因素就是实践能力的培养缺乏有效的支撑。需要建成整体优化、各环节有机结合的综合性、开放型教学实验体系，开设系列综合性、创新性实验。同时，扎实抓好教师与行业、企业人才的双向交流，持续升级实验实践环境，切实强化实践教学中心建设。探索高校与重点企业、科研院所之间灵活的协同育人机制和模式，促进学生能够带着问题学习、带着思考实践[3]。宁波大学机械学院获批浙江省“十三五”省级重点实验教学示范中心，2020年投入500余万元更新教学实验设备，重点建设机电工程训练中心、材料力学、工程材料、理论力学等实验室，为加强创新实践教学提供了保证。在学科专项建设经费的支持下，购置了多台先进的科研设备，改善学科基础设施，这些部省市各级重点实验室对本科生全面开放。充分利用宁波发展智能制造试点城市的机遇，与宁波周边汽车行业、电子器件、高端装备制造等相关龙头企业建立广泛联系，建设综合性、多层次、可扩展的校外实习基地。将学生送到企业中锻炼培养，并由企业导师为主导制定实习实践的具体实施计划，鼓励学生个性化培养与发展，鼓励学生融入企业文化和氛围。通过实习实践活动，评估实习效果，反馈课堂教学，进一步了解市场的人才需求，明确工程力学专业的人才培养目标和方向。

（七）国际化

开放式国际化教育是培养国际竞争力人才的重要途径，坚持扎根中国与融通中外相结合，拓展学生的全球视野，提升学生的国际竞争力[3]。地方高校工程力学专业建设要积极推进工程教育国际化，吸收和整合优质国际高等工程教育资源，提升师资力量的国际化教育背景，鼓励专任教师出国访问或者课程进修，加强与国外高校、科研院所的本科教育与学术交流，培养国际化视野，学习先进教育理念，提高教师的知识结构，推进双语教学。鼓励学生出国进行中短期相结合的国际研修计划，与国外著名高校建立常态化本科生交流学习机制。同时，可以参加国际大赛、国际学术会议等活动，提高学生专业英语水平和日常交流以及表达能力。邀请国外著名学者专家进行学术交流，了解专业和学科发展的国际前沿水平。为营造国际化氛围，2019年暑期，宁波大学工程力学拔尖班派出11名学生前往加拿大UBC进行访学活动。教师赴境外访学研修人数增加显著，三个月以上出国经历的教师比例超过90%，6名教师在国际学术组织和期刊任职。

三、结束语

新时代需要具有家国情怀和使命担当的有志青年、具有能够应对变化和解决复杂问题的跨学科复合型人才，需要具有国际视野、通晓国际规则、能够参与国际事务和国际化竞争的国际化人才，需要具有创新精神、具备创业素质、勇于创新实践的高素质创新创业人才。作为基础性强、应用面广的地方高校的工程力学专业，创新人才培养应主动对接时代、新工科对人才培养质量的新要求，改革培养模式、课程体系和课程内容，专业建设与时俱进，在培养基础扎实、创新能力强、具有国际化视野、适应经济社会发展迫切需要的研究型创新人才方面，力争取得成效。

参考文献：

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