工程教育专业认证与学科竞赛双驱动下的实践创新人才培养模式

李彬　宋伟志　朱德荣　张旦闻　王荣先

［摘 要］在工程教育专业认证背景下，专业学生新的毕业要求和培养目标的达成需要实践与创新课程的有效支撑。文章根据机械类工程教育专业认证对实践创新环节的要求，重构了实践类课程的教学内容和教学方法，确保学生达成所需的毕业要求；同时介绍了示范应用性大学通过学科竞赛进行实践型创新人才培养的理念、规划与途径等。基于工程教育专业认证与学科竞赛双驱动下的实践创新人才培养模式，提高了学生分析与解决复杂机械工程方面问题的创新能力，激发了学生的探索兴趣和竞争意识，为培养具备国际竞争力的工程技术人才奠定了坚实基础。

［关键词］工程教育专业认证；学科竞赛；毕业要求；培养目标；人才培养模式

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）04-0119-05

洛阳理工学院（以下简称我校）是河南省首批五所转型发展试点院校之一，作为全国唯一一所坚守建材特色专业的高等院校，肩负着为建材行业转型升级提供智力支持和人才培养的使命。2014年我校以优异成绩通过教育部本科教学工作合格评估；2016年我校被评定为河南省示范性应用技术本科院校，同年还获批教育部数据中国“百校工程”产教融合创新项目首批试点院校；2019年我校获批河南省硕士学位授予立项建设单位。

我校的智能制造学院（原机械工程学院）成立于1956年，现拥有机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械电子工程、过程装備与控制工程、汽车服务工程5个本科专业，其中机械设计制造及其自动化专业是省级特色专业建设点、省级专业综合改革试点、省级卓越计划试点专业，2019年被评为省级一流专业，2022年被评为国家一流专业建设点，所属实验室是河南省工程实验室、洛阳市重点实验室，机械制造及其自动化学科被评为省级重点学科，机械设计制造及其自动化系获批河南高校省级优秀基层教学组织。

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，是实现工程教育国际互认的重要基础，是针对高等教育工程类专业开展的一种合格评价。学科竞赛是面向大学生开展的课外科技活动，可以改善学生过度“专注”于课本、理论知识牢固但实践操作中能力欠缺的问题[1]，不仅对提升学生的逻辑思维能力和独立解决问题能力有很大的帮助，还对培养学生的创新思维能力、团队合作精神具有非常重要的作用。

在坚持“以本为本”、推进“四个回归”、加快建设高水平本科教育的背景下，我校智能制造学院的机械设计制造及其自动化专业结合本校的专业特色与行业背景，围绕工程教育专业认证与学科竞赛开展了实践创新人才培养模式的探索。

一、工程教育专业认证的现实意义

工程教育专业认证是一种导向型的教育（Outcome?Based Education，OBE）理念，最初由美国工程教育认证协会（ABET）于1992年引入工程认证体系中，并在1997年正式颁布了其国际标准，这标志着国际工程教育专业认证从“输入导向”转为“产出导向”[2]。实际上，我国从2005年也开始构建工程教育专业认证体系，经过十年的发展，到2015年，我国的《工程教育认证标准》已经完全采用了《华盛顿协议》最新版本的毕业要求和职业能力标准，其余子项指标也与其基本一致。可以说，我国2015 版《工程教育认证标准》的发布，标志着我国的工程教育专业认证从形式和内容上由“课程导向”转为“成果导向”[3]。2016 年， 国际工程联盟大会一致同意我国成为《华盛顿协议》正式成员。此后，我国的工程教育专业认证得到“井喷式”发展。截至2017年底，教育部公布已通过专业认证的全国198所高校的846个工科专业，并称这些专业进入全球工程教育“第一方阵”；同时公布“卓越工程师计划1.0”升级成“卓越工程师计划2.0”的前提和基础是通过国家工程教育专业认证[4]，如上海高校联盟规定，2020年以后上海高校未通过国家工程教育专业认证的专业不能进行招生。

事实上，我国的工程教育如果想在国际上有所建树，就必须主动学习与借鉴国内外高校先进的办学理念，并且在拔尖创新人才的培养模式和专业建设上与国际工程教育专业认证标准接轨。多年的全球教育实践表明：工程教育专业认证理念在教学管理体制改革与创新的进程中起到重要的推动作用。比如，以学生为中心，可以充分发挥学生在教育教学活动中的主体作用；以人才培养成效为导向，可以充分挖掘学生的学习主动性并培养学生的学习能力、实践能力和创新能力；建立学校持续改进机制，可以改进教学质量监控机制、教学评价反馈机制，实现学校培养目标并持续推动改进良性循环机制。在工程教育专业认证的背景下，学校可以探索出一条适应国家战略性新兴产业要求的新工科专业创新人才培养的有效路径。

二、建立工程教育专业认证背景下的实践创新课程体系

国际工程教育专业认证的三大核心分别是：以学生为中心的教育理念、成果导向的教育取向、持续改进的质量文化。其中，持续改进的质量文化包括对学校本专业学生的培养目标和毕业要求等方面进行评价。本文以我校智能制造学院的机械设计制造及其自动化专业为例，基于工程教育专业认证理念对学校实践创新类课程进行研究。

我校机械设计制造及其自动化专业的培养目标是：培养适应中原经济区发展的人才，使他们具有良好的政治理论素质和思想道德品质，德智体美劳全面发展，熟悉掌握数学与自然科学基础知识、工程基础知识以及机械设计、机械制造、自动化等领域的专业知识和技能，并具有运用机械设计制造及其自动化的理论与方法解决机械领域中的复杂工程问题的能力，同时具备相应的人文素养、职业道德、沟通能力、团队精神和国际视野，能够在机械、建材等领域从事设计、制造、技术开发、应用研究、运行维护与管理等工作，成为社会责任感强、专业基础理论扎实并具有较强实践能力和创新精神的高层次应用型人才。总的来说，该专业的毕业生应具备相应的专业知识和独立解决机械领域中复杂工程问题的能力[1]。学生专业知识掌握程度主要通过每个学期末的课程考试来测评，而学生独立解决复杂工程专业问题能力的强弱则是通过参与学科竞赛项目、实践创新类课程学习去评判。在我国的高等教育中，实践创新课程起到举足轻重的作用，特别是在以工科为主的高校尤为明显。实践创新课程相关成果往往能够反映一所学校的教学质量，在申请工程教育专业认证的过程中，其是审核时重要的材料证明。因此，把握好工程教育专业认证标准，落实其指标体系的新要求，对指导和培养学生实践能力与创新精神都具有十分重要的意义。

我校机械设计制造及其自动化专业结合学校办学特色及人才培养定位，高标准地响应社会经济发展对高素质工程人才的需求及社会评价，制定了专业培养目标，并根据认证的通用标准和专业培养目标，制定了本专业的毕业要求，毕业要求的内容完全覆盖认证通用标准12 条，共包含38条二级指标点。机械设计制造及其自动化专业实践创新课程支撑毕业要求矩阵表（局部）如表1所示。

根据我国的《工程教育认证标准》，实践创新类课程大纲的制定主要依据本课程在专业课程支撑毕业要求矩阵表中的支撑点。换而言之，就是教师从其矩阵表中领取任务，而教学体系、内容、方法都是为了完成任务而量身定制的。从其矩阵表上可以看出，在整个培养体系中，实践创新课程大体可以分为以下三类。

第一类是实践创新理论类课程，如职业生涯与创新创业思维等课程。从表1可以看出，课堂教学环节主要支撑毕业要求的6.1、8.3、10.3三项指标；实践教学环节主要支撑毕业要求的6.3、9.1、11.2三项二级指标点，学校以此为依据来制定本课程教学大纲。

职业生涯与创新创业思维课程的主要任务是让学生掌握开展创业活动时所需的基本知识。认知和理解创新创业的基本内涵与创业活动的特殊性，可以帮助学生辩证地认识和分析创业者、创业机会、创业资源、创业计划与创业项目。我校通过课堂教学和实践教学等环节，不仅将培养创新创业思维能力与机械工程专业知识紧密结合，还将创新创业的基础知识与人文精神关怀、人格素质培养有机结合，使学生牢固掌握机械工程创新创业的基本理论知识，提高分析与解决复杂机械工程专业问题的创新思维能力。我校根据以上教学定位设定本课程的教学目标。

课程目标1：理解创新创业在机械工程领域发展中的作用、地位及前景，具有在机械工程领域实习和进行社会实践的经历（支撑毕业要求6.1）。

课程目标2：理解机械工程师的职业性质和责任，在机械工程领域的创新创业实践中能自觉遵守职业道德和规范，具有相关法律意识（支撑毕业要求8.3）。

课程目标3：具备一定的国际视野，在机械工程领域的创新创业实践中能使用专业语言进行有效的跨文化沟通和交流（支撑毕业要求10.3）。

实践目标1：能够合理分析和评价机械工程领域中创新创业实践和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，理解并承担相应的责任（支撑毕业要求6.3）。

实践目标2：具有良好的实践创新表达能力、较强的社交能力、良好的团队合作精神和一定的协调能力（支撑毕业要求9.1）。

实践目标3：能够将工程管理原理与经济决策方法应用到机械工程领域实践创新环节的相关工程设计、运行和管理中（支撑毕业要求11.2）。

我校依据《工程教育认证标准》进行规范教学以来，发现提高学生解决复杂机械工程专业问题的创新思维能力是实践创新理论类课程最为核心的内容，高校应积极利用本校、社会和企业三方面的资源，共同提高学生的职业分析能力和职业适应能力，同时促进大学生科技园、创业学院和大学生创业孵化园等大学生创新创业平台的建设。2017年，我校建成了大学科技园，形成了“一园三区、北京离岸创新中心、宜阳加速器两个辐射点”的战略布局，是省级科技企业孵化器、省级大学科技园。大学科技园运行以来，成功孵化科技型中小微企业150余家，专利授权150余项，累计收入1.2亿元。2018年，我校成立创业学院，累计投入300万元专项经费支持30个大学生项目和团队建设，其中12个项目获批省级科技型A类中小企业，并获批知识产权60余项。

第二类是实践创新设计类课程，如机械原理课程设计等。从表1可以看出，机械原理课程设计主要支撑毕业要求2.2、5.2、9.2三项二级指标点，我校以此为依据来制定本课程教学大纲。

机械原理课程设计是机械原理教学中的一个重要环节，是机械类专业学生在机械原理课程学习后进行的全面系统且深入的实践创新性活动，培养学生在机械系统运动方案设计、创新设计及应用计算机进行机构分析和工程设计方面的能力。机械原理课程设计的主要内容是对机械系统进行总体方案设计、机构设计、运动分析和动态静力分析，编写课程设计说明书。我校根据以上教学定位设定该课程的教学目标。

课程目标1：在课程设计中，能够应用数学、自然科学与机械工程领域的基本原理，创新地设计出一个机械原理复杂问题的解决方案（支撑毕业要求2.2）。

课程目标2：在课程设计中，能够开发、选择与使用恰当的技术、资源和工具来进行机械原理复杂工程问题的创新性设计、仿真、预测与模拟（支撑毕业要求5.2）。

课程目标3：在课程设计中，能够正确地认识个体在团队中的地位和责任，积极承担机械原理课程设计团队中的职责（支撑毕业要求9.2）。

我校的機械原理课程设计按照《工程教育认证标准》，不仅要求学生提交相关的课程设计说明书，而且要求学生全方位提升实践创新能力。我校自主研发的机械原理齿轮实验平台，是基于数字散斑检测技术的最新研究成果来建立的齿轮传动综合实验系统，在机械原理的理论教学、实践教学与课程设计中发挥着重要作用。我校针对涵盖整个机械原理课程内容三分之一的齿轮传动章节，开拓创新性实验项目，包括6个齿轮传动和力学实验项目。同时，本课程还注重创新实践和工程应用，从实践环节入手，培养学生的创新能力和工程设计能力。

针对应用型人才培养的定位，我校在机械原理课程设计中加入实践环节，引导学生通过实物模型和试验测试分析来实现课程设计的真实性论证，且对其理论进行试验验证，提高了学生的实践创新能力。我校在AutoCAD环境下自主研发了机构运动仿真设计及加工仿真一体化设计的软件，并且自主产生加工代码，与线切割、激光切割基础进行无缝数据传输和加工。我校还利用自主研发的机构运动检测系统对机构的实际运动规律进行测定，对机械原理课程的理论设计进行验证，其实验水平达到国内领先。2019年，我校召开了全国机械设计课程教学改革与实践经验交流会，与会专家对我校通过产学研创的途径，在机械设计课程教学中培养学生实践能力、工程能力、创新能力的做法给予了充分肯定。

第三类是实践创新实训类课程，如智能设计与制造操作实训等。从表1可以看出，智能设计与制造操作实训主要支撑毕业要求3.3、5.3、7.3三项二级指标点，我校据此制定本课程教学大纲。

智能设计与制造操作实训课程通过现场参观、学习，查阅文献资料和操作训练等方式，引导学生了解有关智能设计与制造的理论、技术、工艺、工程及管理概况，使他们获得有关智能设计与制造的实际感性认识，并将理论联系实际，印证、巩固和加深所学基本理论知识，拓展知识面，加深其对有关智能设计与制造的理解，了解和掌握智能设计与制造技术的各种新思想、新方法、新技术，为学生今后从事技术或管理工作打下基础。我校根据以上定位设定本课程的教学目标。

实践目标1：能通过图纸、说明书、报告或实物等形式进行设计表达，相关智能设计成果能够实现机械系统、控制系统的设计和加工制造（支撑毕业要求3.3）。

实践目标2：了解技术、资源和工具的特点和适用范围，能够综合多种技术、资源和工具的优势来解决复杂智能设计与制造中的工程问题，并能理解其局限性（支撑毕业要求5.3）。

实践目标3：能够合理评价智能设计与制造实践对环境保护和社会可持续发展的影响（支撑毕业要求7.3）。

我校的智能设计与制造操作实训课程按照《工程教育认证标准》设立。为了更好达到课程教学目标，学校投入500余万元项目经费，引入国际一流企业西门子股份公司的最新技术，建立了“洛阳理工学院-西门子”智能设计与制造实训中心。该中心采用数字化产品开发的设计软件UGNX，是业界涉及面最广的集成套件，其涉及机械产品的设计、性能仿真和加工制造在内的整个开发过程。

基于《工程教育认证标准》，我校智能制造学院实践创新环节对学生的现行学科基础（机械设计制造、控制工程基础、三维设计、工程图学等）、工具技能（PLC控制系统、机器人编程、电路CAD、数控技术）、专业综合能力（机电一体化系统设计、智能制造系统设计）和专业竞争力进行全面培训，以培养高素质现场工程师为目标，贯彻推进智能制造学院的新工程师培养模式，如图1所示。

三、建立学科竞赛背景下的实践创新教育体系

机械工程专业的学生在学校往往过多注重理论知识的学习，而仅仅依靠学校课程设计和专业实训项目，其自主实践及动手操作能力还是无法满足当今的社会需求。学科竞赛是学生在大学里接触到的最好的课外科技活动，能多方位提升学生的逻辑思维能力和独立解决问题能力，对培养学生的创新能力、团队合作精神和动手操作能力也具有非常重要的作用。尤其是机械工程类学科竞赛以机械设计为主，充分结合电子、液压、计算机、数学、物理、仿生学、工程管理等多门学科来开展。通过参加学科竞赛活动，学生对专业知识的掌握更加牢固、印象更加深刻，从而促进了自身的全面发展，今后更容易成为社会需要的创新型复合人才。

目前，机械工程专业的学生参与的国家级学科竞赛活动主要有中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、国家级大学生创新创业训练计划、“创青春”全国大学生创业大赛等。这些学科竞赛不仅能激发学生的创新精神、团结合作精神，培养学生的创新能力，而且能使学校通过比赛发现具有培养前途的拔尖创新性人才。

我校智能制造学院学科竞赛指导下的实践创新体系，实际上是第二课堂实践创新创业育人体系的重要组成部分。我校智能制造学院以全面提升学生的实践创新意识为主线，将实践创新教育主动渗透到整个教育教学过程中，形成了以第一课堂为基础、以第二课堂为重点、以品牌建设为依托、以校外实践为补充的实践创新创业教育模式。我校智能制造学院注重在第一课堂教学中融入实践创新教育，一方面充分将行业转型升级和地方经济社会发展中遇到的问题与相关的专业课程知识点进行融合；另一方面充分挖掘行业和校友创业的案例，把它们融入专业课程教学环节中。我校智能制造学院打造精品化的第二课堂实践创新创业育人体系，如图2所示。

在第二课堂的具体任务执行上，应做到以下三点。其一，鼓励学生参与教师的科研与服务项目，以导师为主组建学校机械科技制作协会等平台，根据学生的学习进度和学习能力来安排项目，结合单项赛事开展以赛代练的活动。目前，我校智能制造学院共搭建了先进制造协会、3D协会、汽车爱好者协会、虚拟仿真设计协会、创客协会、大学生科技协会共6个平台。这些平台的活动经费采用学校、学院及教师主持项目相结合的方式配套解决，其活动场地主要以学院的省、市重点实验室为主，指导教师由智能制造学院5个基层教学组织的10位专业教师来担任。其二，组织好大学生校外科技制作和3D设计大赛，通过第二课堂培养学生的实践应用能力和创新能力。其三，加强对大学生科技协会等平台的支持与指导，树立一批精品化的创新创业文化品牌活动，注重科技制作长效机制建设，建立学生自我组织、以老带新、教师指导的科技制作长效机制，鼓励学生从大学二年级开始报名参与实践，相信经过学校2～3年的培养，他们会具备较强的科技制作能力。

近几年，我校智能制造学院的学生参加各类国家级“挑战杯”和创新创业大赛累计200余次，共获国家级特等奖4项、一等奖32项、二等奖45项。其中，李彬教授指导的“自润滑刀具碳纳米涂层”项目获得了2019年国家级大学生创新创业训练计划项目，同时实现了我校在国家级大学生创新创业项目历史上的突破。目前，智能制造学院学生利用洛阳市先进制造与刀具重点实验室自主研发的多功能刀具，在YG8硬质合金刀具表面成功高效制备石墨烯涂层，如图3所示，相关学术成果已经发表在SCI收录的2区期刊Journal of Materials Science上[5]。

四、结语

当前，对于地方应用型高水平大学来说，基于工程教育认证与学科竞赛双驱动下的实践创新人才培养模式无疑为学校发展提供了新思路。我校经过不懈的探索和努力，综合实力取得了极大的提升。特别是我校在河南省转型发展示范院校考核中排名第一；连续3年荣获河南省高校知识产权综合能力提升专项行动十强高校；在“武书连2019中国大学本科生就业质量排行榜”中，我校在河南省排名第八位，其中多项指标在河南省示范高校中均排名第一。

我校在工程教育专业认证与学科竞赛双驱动下，以学生为中心，以创新能力培养和素质全面提升为教育目标，结合学校传统的教研互长、创新大赛、深入企业、综合教改等多项实践内容，创新性地改进了学校的教学环节和培养模式。此项改革使我校在培养目标与培养效果的达成度、办学定位和人才培养目标与国家和地方经济社会发展需求的适应度、教师和教学资源条件的保障度、教学和质量保障体系运行的有效度、学生和社会用人单位的满意度等方面都达到了应用型高水平大学的要求。随着地区行业与社会需求的不断变化，基于工程教育专业认证与学科竞赛双驱动下的实践创新人才培养仍将继续砥砺前行。

［ 参 考 文 献 ］

［1］ 贾卫平. 工程教育认证背景下的应用型机械类人才工程能力培养体系的构建[J]. 实验技术与管理， 2015，32（1）： 38-40.

［2］ 李志义. 对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一：我们应该坚持和强化什么[J]. 中国大学教学，  2016（11）： 10-16.

［3］ 李志义. 对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之二：我们应该防止和摒弃什么[J]. 中国大学教学， 2017（1）： 8-14.

［4］ 朱正伟， 李茂国. 实施卓越工程师教育培养计划2.0的思考[J]. 高等工程教育研究， 2018（1）： 46-53.

［5］ LIU K，REN E Z，MAJ，et al. Controllable preparation of graphene?based film deposited on cemented carbides by chemical vapor deposition[J]. Journal of materials science， 2020， 55（10）： 4251-4264.

［責任编辑：钟 岚］