地方高校机械类专业新工科建设特色发展与实现路径研究

韩建海，仲志丹，王晓强，彭建军

(河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳 471003)

新工科是我国高等工程教育在新科技革命、新产业革命和新经济背景下工程教育改革的重大战略与部署。随着新工科教育教学改革的深入推进，新工科建设已经从理论探讨进入到了人才培养具体方案的实施阶段。新工科建设包含两个方面的内容：一是申办新工科专业；二是改造传统工科专业。从建设内容方面来看，对传统工科专业的改造提升是建设重点和难点。原因在于，传统工科涵盖的工业生产领域宽广，办学历史悠久，基础扎实；新工科专业是在传统工科专业基础上，通过交叉、融合及衍生形成的，是对传统工科专业的深度改造，与传统工科专业紧密相关。因此，传统工科专业的新工科改造提升意义重大[1]。

虽然教育部把新工科改革高校分为三个类型[2]，但每所高校都有各自的办学历史与积累沉淀，不可能有统一的改革范式可以照抄照搬，不同层次的高校必须尝试与其自身相适应的改革措施。尤其是办学历史悠久、与地方区域结合紧密、行业办学背景明显的地方工科高校，如何立足自身的办学优势与特色，融入新工科建设理念与内涵，继承与创新、卓有成效地推进人才培养模式改革，是值得深入探索与实践的。

聚焦传统机械产业改造升级和新兴产业培育发展的需要，推动高新技术与传统机械类专业的知识、能力和素质要求深度融合[3]，立足长期办学形成的优势与特色，探索与实践机械类专业改造提升的实施途径，在新工科专业建设过程中，持续提升专业的优势与特色。本文结合河南科技大学承担的教育部首批新工科研究与实践项目的建设成果，就传统机械类专业新工科建设途径、新工科人才培养模式、课程体系构建及专业优势特色打造等方面的改革思路、做法、措施及成效进行总结梳理，以期对地方高校机械类专业的新工科建设有所帮助和借鉴。

一 传统机械类专业新工科建设路径

（一）办学基础与特色

人才培养特色是一所高校在长期办学过程中逐渐形成的，在人才培养方面所独有的，优于其他院校并为社会所认可的优良特性，是该校人才培养质量高低的一个主要标志。作为由原部属划转到地方管辖的传统工科强势专业高校，更应抓住国家新工科建设的发展机遇，立足自身长年办学形成的优势和特色，利用积累的基础和能量推动传统工科专业改造升级，使专业人才培养优势与特色适应新时代对人才的新要求，进而在改革和转型过程中获得新生，最终实现工程教育的可持续发展。

河南科技大学的机械类专业始办于1958 年洛阳工学院的机械制造工艺与设备专业，已有60 多年的办学历史，具有明显的机械行业办学背景。目前包含机械设计制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程3 个专业，涵盖机制、机设、轴承、液压、机电和车辆、卓越计划和新工科等专业方向，其中轴承专业方向全国唯一、办学特色明显。机械设计制造及其自动化和车辆工程专业是国家级一流专业建设点、3 个专业均为教育部“卓越计划”试点专业，2 个专业通过国家工程教育专业认证。机械类专业与澳大利亚悉尼科技大学机械工程专业学分互认，可获双方毕业文凭，是中国机械行业卓越工程师教育联盟和CDIO 工程教育联盟理事单位，教育部首批新工科研究与实践项目试点专业。

60 多年来，机械类专业为行业和地方经济建设输送了数万名高级工程技术人才，毕业生大多成长为机械行业的技术骨干或担任重要领导职务，为我国机械行业的技术创新与发展作出了重要贡献。

（二）新工科建设路径

适应新时代特点、适应新发展对人才培养的新要求，进行传统机械类专业升级改造意义重大。以立德树人为根本，传承、创新、融合为新工科建设着力点，提出了“立足行业办学背景与自身优势及特色，走传统机械类专业改造升级”新工科建设路经，而非匆忙申报新工科专业。以设立机械类新工科专业方向(机器人创新实验班、智能制造实验班和卓越计划2.0 提升班)为突破点，从新工科专业方向和卓越计划2.0 的建设改革做起，有序带动传统机械类专业整体提升的新工科建设框架。从办学理念、课程体系、实践环节和师资队伍等方面，逐步推进传统机械类专业的新工科升级改造，从而达到全面提升人才培养质量和持续改进、提升专业的优势与特色的办学目的。

二 构建“创新创业教育相融”人才培养新模式

（一）调整才培养目标和培养标准

研究分析新经济对传统工科专业人才培养提出的新要求，拓展传统机械类专业的内涵和建设重点，对接国际工程教育专业认证标准，结合自身专业定位、经济社会发展需求和专业特色，制定科学合理的人才培养目标和毕业要求，明晰对毕业生知识、能力及素质要求，尤其关注对工程伦理、社会、环境和可持续发展的意识，沟通与交流和终生学习能力等非技术素质的要求，调整传统机械类专业人才培养目标和培养标准[4-6]。

（二）设计人才培养新模式

通过分析新经济、新技术对人才知识能力素质提出的新要求，树立人才培养新理念，突出企业在人才培养中的作用，使企业由单纯的用人单位变为共同培养的主体单位，形成“校企协同育人、利益共享”的多主体办学模式。明晰“分享人才红利”是企业参与办学的主要内在驱动力，以“专业优势与特色为吸引力”，建立校企深度合作长效机制[7]。将创新创业教育融入专业教育中，构建“校企协同育人，创新创业教育相融”的人才培养新模式，树立创新创业意识，提升学生专业领域的创新创业能力。

适应地方工科院校的办学定位与目标，提出“厚基础、精专业、重实践、强能力”的办学指导思想，优化设计通专兼顾的人才培养方案，解决好学科通识教育与专业教育比例适中、协调的问题。充分体现通专融合人才培养理念，形成“按专业大类招生、按专业分流培养、按专业方向细分培养”三阶段的人才分流培养流程。学生入校后按大类接受通识课程教育，一年后可根据自己的兴趣和未来职业规划，选择机械类下某一专业；根据自己的职业喜好，瞄准行业职业细分，进而选择某一专业方向。

（三）构建人才培养新方案

构建由“通识教育课程平台、学科基础教育课程平台、学科专业教育课程平台、实践创新教育平台”四位一体、层次分明、通专兼顾的人才培养新方案，实现通识教育和专业教育的良好兼顾、协调发展。

低年级统一开设通识教育课程和学科基础教育课程模块，构建高素质创新应用型人才的完备知识结构，以利于学生长远发展。在通识教育和学科基础教育模块中，开设课程主要包括科学基础、人文社科基础、创新创业基础、工程学基础和专业基础，占总学分的60.8%，强化创新创业教育融合，实现厚基础教育。高年级根据学校办学优势和企业对人才的需求，设置特色专业方向。专业方向课程包括专业必修课和专业选修课2 个模块，占总学分的12.2%，实现精专业工程培养，使学生就业后能迅速胜任企业的管理和生产技术工作。同时，淡化专业方向边界，打通专业模块选修课程，学生可跨专业方向选择选修课程，注重学生个性化培养和学科交叉知识的获取。

实践创新教育平台包含课内实践创新和课外素质能力拓展两部分，课内实践创新部分由以三级项目式为核心的课程项目设计，以及进行的校内金工实训、企业工程实习等部分组成，占总学分的27%，实现工程实践创新能力培养。

课外素质能力拓展依托课外培养体系来实施，贯穿于四年整个教学过程中，激发学生的学习动力、培养学生的创新精神和提高实践动手能力[8]。该模块中增设了6 个课外素质能力学分，包括创新创业实践(2 学分)和其他课外素质培养实践(4 学分)，并以学校课外培养(第二课堂)成绩单形式展现。创新创业实践包括挑战杯、大学生科研训练、学科竞赛、大学生创业大赛、论文、专利、创新创业就业培训及创业实践等活动，学生必须参加活动并达到项目要求，才能取得创新创业实践学分。其他课外素质培养实践包括思想成长、志愿公益、文化艺术、社会工作及技能特长等活动，学生必须参加活动并达到要求，才能取得课外素质培养学分。创新创业实践学分可替代素质教育课外培养实践学分、专业选修课程学分。

三 形成“知识、能力、素质一体化培养”特色课程体系

根据人才培养目标及培养标准，全面梳理课程体系，合理设置课程(环节)及学分要求，确定每门课程或每个培养环节的目标和作用，注重它们之间的内在联系，明确每门课程所承载的知识、能力和素质培养的具体要求。建设与之配套的专业教育系列特色教材，有机融入“课程思政”相关元素，弘扬大国工匠精神、国家情怀和责任担当。

（一）形成新技术融入的课程体系

新工科专业建设的核心是要适应新科技革命、新产业革命、新经济对高等工程教育提出的新要求，聚焦传统机械产业改造升级和新兴产业培育发展的需要，推动高新技术与传统机械类专业的知识、能力及素质要求深度融合。以“卓越2.0”建设和设立新工科专业方向为抓手，探索传统机械类专业信息化、数字化、智能化改造以及多学科交叉的途径与方式，推进新技术课程的有效融入，形成新课程体系和教学内容。

（二）推进项目式为链条的课程设计实践教学体系

面对不断膨胀的知识、能力要求，简单对传统课程体系进行压缩学时、增加新课程，不能从根本上改变存在的问题。融入专业认证、CDIO 教学理念，以工程问题为驱动，压缩整合课程，减少理论知识，增加工程应用，模糊基础课、学科基础课和专业课的界限，建立贯穿四年以专业特色项目为链条的1 级课内项目、2 级课程群项目及3级毕业设计组成的三级项目式实践教学体系[4]。在三级项目式实践教学体系中，2 级课程群项目设计是改革的重点和难点，要从专业知识综合获取的角度出发，科学设计、融合多门相关专业课程。以机器人创新实验班为例，以机电一体化系统知识学习为主线，提出了“从单个机电产品的小系统认知，到由多个数控机电设备构成的机电大系统概念的建立，再到融入智能传感、智能控制技术的智能机电系统的创新设计”的三阶段2 级项目式课程设计体系。该2 级项目式课程设计体系由浅入深、能力递进，贯穿于机器人技术人才培养全过程。让学生在课程理论知识学习过程中，穿插实践环节，在实践中体悟、理解和应用理论知识，推动理论与实践相互交融、实践创新能力和工程素养螺旋上升。

（三）实施“以赛促学、学以致用”为主线的课外实践教学体系

课内培养与课外培养构成了人才培养的两条主要轨道，课内培养是课外培养的前提和基础，课外培养是课内培养的拓展和延伸，两者紧密配合，互相补充，贯穿于大学教育的始终。实现课内、课外双轨并行，协调发展，全面提高学生的创新创业、综合素质和解决复杂工程问题的能力[8]。

为了达到全员参与的目的，提出了“一系一比赛”的学院层面竞赛要求，着重拓宽学院层面参加比赛学生的受众面，同时，也为校级、省级和国家级比赛提供良好的群众基础，形成了以“以赛促学、能力递进”为主线的课外创新创业能力培养体系。同时，投入专业建设经费集中搭建学院层面的大学生创新创业基地，为学生动手制作提供了加工设备和调试场地。

依托“七系一室一基地”，构成了8 个学院层面的学科竞赛：机设系的机械创新设计大赛、机制系的无碳小车比赛、机电系的小型智能机器人、工业工程系的创新方法设计大赛、制图教研室的三维建模与3D 打印大赛、测仪系的虚拟仪器设计大赛和双创基地的“互联网+”大赛等，使参赛学生的受众面达到了85%以上。

同时，注重课外实践能力培养的多样性，引导学生积极参加各种公益活动、暑期社会调查和科技服务夏令营等面向低年级同学开展的课外活动，对于高年级同学吸引参加教师的科研课题，激发科学探究的好奇心和提高学习的主动性。

四 企业以多种方式积极主动参与人才培养

高质量的人才培养效果，吸引越来越多的企业，以多种方式主动参与到学校人才培养的过程中，形成了多主体办学的利益共享体。

（一）校企共建实验室

校企共建了“矿山重型装备国家重点实验室”“中国轴承陈列馆”“固高科技(深圳)运动控制实验室”“广数工业机器人实验室”“NTN 轴承材料实验室”“临西县轴承技术研发实验室”等一批教学科研基地，为学校开展专业教学和课题研究提供了高水平的科研平台。

（二）企业工程师校内开课

邀请企业工程技术人员共同开课，强化工程创新和工程素养培养。例如，轴承应用技术课程由著名轴承企业德国舍弗勒公司每年选派技术骨干来校授课，已达10 年之久。企业老师们将理论知识和最新轴承技术与风电、汽车等行业的工程应用紧密结合，学生不仅学到了工程实际中的轴承技术和学科前沿知识，同时浸润工程伦理、职业道德和生产安全等职业素养。

著名运动控制企业固高科技公司以“企业核心技术培训”为载体，共同开设11 年的“智能机电产品设计”梦工场课外培训课程，不仅讲授先进运动控制核心技术，同时强化与学科竞赛或科研课题具体项目相结合，有多项设计作品获得校级优秀毕业设计奖、省级和国家级学科竞赛奖，形成了知识、能力和创新于一体的综合素质培养效果。

（三）科研课题合作

以科研项目为纽带，校企之间紧密融合，合作承担国家重点科研项目，协同创新解决行业共性技术难题。校企联合既解决了企业面临的技术难题，也使许多科研成果转化成产品，给企业带来巨大的经济和社会效益，同时也提高了教师的科研水平。例如，仅就轴承润滑方面，近几年与德国舍弗勒投资(中国)有限公司开展了“特殊油脂弹流实验”合作项目，与日本NTN(中国)投资有限公司开展了“特种轴承钢疲劳寿命实验和轴承油脂寿命实验”合作项目，与瑞典SKF 中国研发中心开展了“油脂拖动力曲线实验”合作项目。

（四）建设了一支专兼结合的教师队伍

学校为企业举办不同层次、模式的先进制造技术学习班；聘任企业工程技术人员为学校的兼职教师，定期来校做讲座和指导实践教学；学校的教师到企业进行技术指导、讲学或短期工作、实践进修和做博士后工作。校企双方互动，相互渗透，形成一支了解社会需求、理论水平高、实践经验丰富和热爱教学工作的高水平专兼结合的教师队伍。

五 取得的培养效果

新版培养方案从2017 级在我校机械类专业开始实施，随着新工科建设的快速推进，先后设置了“机器人技术创新实验班”“智能制造技术实验班”新工科专业，升级改造了“轴承卓越班”“液压卓越班”“车辆卓越班”，不断改进、完善新的培养方案，取得了明显的人才培养效果。

大学生创新创业能力的提高，提升了学科竞赛获奖的数量和层次。2018—2021年，本专业学生在全国和河南省“互联网+”、“挑战杯”、机械创新设计、数学建模和英语演讲等大赛中获奖50 多项。例如，在2019 年第六届全国工程训练综合能力竞赛中荣获特等奖1 项、二等奖1项，第十一届“高教杯”先进成图技术大赛连续十年获团体一等奖；在近两届全国“互联网+”大赛中获金奖1 项、银奖2 项和铜奖5 项；在第八、第九届全国机械创新设计大赛获一等奖1 项、二等奖4 项；在2021 巴哈越野汽车大赛中，参赛车队获得全国巴哈大赛一等奖。

毕业生创新创业精神、实践动手能力和综合素质明显提高，毕业生成为企业的争抢对象。专业优势与特色和社会影响力进一步提高，企业分享了优秀人才带来的红利，参与人才培养过程的积极性更高。校企协同育人取得的实效被《中国教育报》《大河报》《洛阳日报》等多家媒体进行广泛报道。