新时代机械类基础平台课程体系建设调查与思考——以哈尔滨工业大学机电工程学院机械类培养方案修订为背景

迟关心，张 锋，李跃峰

（哈尔滨工业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

引言

在“双一流”建设背景下，我国高等教育进行了一系列的改革与探索，其中课程群、课程平台建设的探索、MOOC课程建设等均预示我国高等教育从精英式迈入普及化阶段［1-2］。从新中国成立到现在，哈尔滨工业大学（以下简称哈工大）以工程师摇篮而饮誉全国，为我国打造了一大批国之重器，培养了一代又一代的优秀人才，习近平总书记致信祝贺其100周年，给出了高度评价。

随着形势的发展，大数据、人工智能等热词已在无形中影响学生的成长，中国制造2025、德国工业4.0等都致力于实现信息技术与先进制造业结合，以信息化和工业化深度融合为发展动力，带动新一轮制造业发展。哈工大机电工程学院必须思考新形势下的教育模式，才能获得可再生的教育“新能源”，实现习近平总书记的殷切希望。

哈工大机电工程学院2022版培养方案将以原机械类培养方案为基础，融入网络化、数字化、智能化等方面的基础知识，凝练和优化原机械类基础知识体系。为此，本文以原机械类基础平台课程体系的知识点为基础，进行广泛问卷调查及面对面交流，为确立2022版培养方案机械类基础平台课程体系提供依据。

一、机械类基础平台课程体系建设的必要性

（一）学习负担

现代社会知识更新的速度快，许多知识都已具备完善的结构，但仍存在合理外壳包装下的传统的、僵化的、落后的经验的表达。这些知识对于工程师来讲多多益善，而对于新时代杰出人才来讲，反而成为创新力的禁锢力量。众多知识和技术的学习也极大地增加了学习负担，影响了思维模式的培养。如何在有限的时间里将学生培养为引领未来发展的新时代杰出人才是当代教育工作者的责任，也是培养方案修订的核心。

（二）知识结构

知识构成影响个体生命的意识观，决定其意识构成。学生接受怎样的知识，就会形成怎样的思维模式。爱因斯坦因生活在电工厂里，他接受到的是当时物理界最新的知识。在高中时学校的知识很落后，他觉得是浪费时间，于是退学；大学时，教师教的是经典物理学的知识，他同样认为是浪费时间、精力，所以经常逃学，在图书馆、咖啡店、寝室里自学电动力学及其他有用的知识（因爱而学）。爱因斯坦正因为学到最新的知识才有思维模式的突破，从而创建相对论。

（三）知识更新

在没有计算机的年代，徒手绘图是每一个工程技术人员必备的素质，这一技能现已基本被计算机绘图取代。过去的高级钳工也基本被高精度设备取代。因而，培养方案的修订也应遵循自然道法，剔除过时的知识，构建更为精简的知识体系。在此体系下，学生把知识归纳整理，通过思考和联想，衍生出新的奇思妙想，逐步建立起自己的知识框架，将漫无目的的阅读和收集变成有意识的搜集和整理，提高知识吸收转化效率。此体系使学生有更多的时间去接受新知识和新技术，筑牢构建创新力的基础，形成认知中创新、创新中认知的良性循环。

（四）人才需求

当今社会既需要社会的建设者，也需要引领未来发展的创造者。作为一流大学，培养方案的修订需要考虑认知与创新的平衡问题。狭义上讲，机械工程以制造满足人类社会需求的产品为目标，揭示产品开发设计、制造、安装、运用和维修等过程的本质。而机械工程创新是指创建新方法和新产品并揭示其本质。因而，培养方案的修订应以机械领域最新的知识为引领，梳理与归纳涵盖机械领域最新知识的基础知识点，形成既能满足优秀工程师培养又能满足新时代杰出人才培养的多轨道、精简的知识体系。

二、现有机械类基础平台课程体系调查

（一）问卷对象与问卷内容

1.问卷对象。问卷对象首选在校学生，主要是大三、大四本科生、硕士研究生和博士研究生，他们对知识点使用频次和对思维培养的影响有较为深刻的认知。还有企业、科研院所的专家，他们大多为研究生学历，会从自己从事的方向上判定知识点的重要程度。

2.问卷内容。根据目前培养方案的内容，本次问卷内容为机械制图与表达、机械原理、机械设计、互换性与测量技术基础、机械制造技术基础、机电控制技术基础、机械工程材料及成形技术基础、数控技术基础和先进加工技术等9门课程的知识体系，涵盖了机械类学生所需要的全部知识内容，对学生工作研究、继续深造、能力提升等方面有重要作用。

（二）在校学生问卷结果

本次调查问卷有效人数1 266人，其中大三本科生238人，大四本科生437人，硕士研究生460人，博士研究生131。根据结果将相关数据列于表1中。

表1 机械类基础平台课程体系在校学生问卷结果 %

表1中序号1—4为机械类专业最基础的知识，学生普遍认为在学习及后续深造中起到了重要作用；序号6—9为偏重于专业方向的知识，认可度也较高，但也能看出其作用取决于学生后续的研究方向。序号7机电控制技术基础的认可度明显高于其他课程，表明学生对控制知识的渴望及未来智能化、网络化、数字化的认可；序号5比较特殊，哈工大的机械类学生几乎不从事材料方面的研究，这部分知识仅为知识的扩展，且由于这部分知识已经成熟，自学资源较多，因而重要程度相对较低。

仔细分析问卷结果，可以发现知识点与时代特征和实用特征存在相关性。如知识点“徒手绘图技巧”较重要以上的比例仅为48.87%，计算机三维设计则为88.35%，表明徒手绘图技巧已经悄然失色，同时计算机绘图和三维设计的广泛应用也使得可由三维模型直接导出的立体、轴测图、组合体等知识点弱化。知识点“数控伺服系统”非常突出，比例为75.94%，这是因为它几乎是控制系统中必用的部件，与实用相关。而其他知识点应用频率相对较低，如数控插补原理和计算机数控装置仅仅在数控装置研发时才有意义，CAD/CAM可以直接生成数控程序，数控程序编制也仅在解决特殊工艺时才得以应用。

（三）行业专家问卷结果

此次问卷选取了北京空间飞行器总体设计部、北京卫星制造厂等6个单位的20名一线专家参与问卷调查活动，他们分别从事生产管理、制造工艺、机械设计（产品研发）等工作，采用实名问卷。问卷结果归纳如下。

1.所有专家均认为机械制图与表达、机械原理、互换性与测量技术基础和机械设计中常用的知识点都很重要。

2.多数专家认为适应时代特征的知识点重要，如计算机三维设计比徒手绘图技巧重要。

3.多数专家认为工程中常用的知识点重要，如螺旋传动、齿轮传动比带传动重要。当今的设备都已经普遍应用高精度的螺旋传动和齿轮传动，带传动的应用已经很少了。

4.从事产品研发的专家更偏重于设计部分的知识点，从事制造工艺的专家则偏重于机械制造技术基础中常用的知识点以及先进加工技术和数控技术基础中的应用部分知识点，而从事生产管理的专家较为中庸。

5.专家对“机械工程材料及成形技术基础”的看法是机械工程材料知识点重要、成形技术知识点中等，可能是参与的专家均不从事材料加工方面的研究所致。

可以看出，从事不同工作的专家对问卷结果影响较大，但结论还是与在校生非常相似，均体现出时代特征和实用特征。

（四）现有机械类基础平台课程体系存在的问题

通过调查和分析，发现现有基础平台课程体系还存在一些问题。

1.基础平台课程体系庞大细致，导致过于关注知识传授，轻于思维和能力培养。

2.存在过时的知识和技能传授，新知识、新技术等内容没有很好地融入课程体系。

3.成熟技术及其理论浪费了学生较多精力，导致学习负担较重。

三、“厚基础弱专业”的多元化轨道式培养体系建设思路

目前，机械领域研究方向众多，支撑研究方向的基础知识深浅要求不同，导致知识体系庞大，这种现象在目前的培养方案中体现明显。学生如果能够学会那么多专业基础知识，就可以很快融入工作环境，体现其价值。这种专门人才的培养模式一定程度上将学生的思维局限在该专业现有知识体系之中，虽然培养方案中增加创新创业、个性化等课程，但是由于时间有限和精力不足，会使学生负担过重，不利于杰出人才的培养。解决该问题的方法是减少基础课程和专业课程的内容，由此提出“厚基础弱专业”的多元化轨道式培养体系建设思路。

所谓“厚基础”是培养学生扎实的机械领域相关基础知识，保证在学生发展过程中起到重要作用的知识深度和广度，将与研究方向紧密相关的知识融入研究方向课程中。“弱专业”则是建立以研究方向为轨道的专业课程体系，形成多元化轨道式的培养体系，其中包括与该方向紧密相关的基础知识内容。例如，将机械设计制造及其自动化专业设计成机械设计、机械制造、机械自动化三个方向轨道，将智能化、网络化、数字化的基础知识融入相应轨道基础课程中。学生只需完成任一轨道的学习即可形成专业研究中的基本方法与思维习惯，领会专业实践中知识体系提升及应用方法。

“厚基础”的关键是凝练出各研究方向所必需的基础知识内容，形成精简而又有一定深度的知识体系。基础知识体系与研究方向弱相关，意指在提升学生基础理论和思维习惯，尤其是将基础理论应用于国家重大项目中的思维培养，应以各方向共性知识点为单位、以时代需求为准绳进行合理规划。

“弱专业”的关键是每条轨道的设计以热点研究为背景凝练理论与实践内容，形成精简而完整的理论与实践课程体系。关注基础知识应用与创新能力、实践能力、专业研究与技术应用能力以及能够提升自我发展的自学能力、思维模式的培养。创建因需自学、因喜自学的氛围，培养学生自学能力，形成终身学习习惯。

四、结论与展望

近几年，用人单位对学历要求越来越高，进入国企、高校的标配学历是硕士以上，进入500强企业的学历是“985”“211”硕士以上。由此，本科培养仅仅是杰出人才培养的基础，是理论、能力和思维形成的关键阶段，应关注理论水平、综合应变能力、科研创新能力和实践操作能力、新知识、新方法、新思维的接收速度和自主学习能力的提升。

所谓人才，决不是全才，只能是某一方面的人才。理论上，“厚基础弱专业”的多元化轨道式培养思路可以解决学生负担与能力培养之间的矛盾，使学生有充足的精力去掌握现代科学技术的新成果，建立广博而合理的知识结构，提升获取知识的能力、科学的思维能力、卓越的实践能力。但实现该思路还要与很多工作相互支持，才能营造杰出人才的培养氛围。

第一，基础知识体系的凝练。始终从站在巨人的肩膀上快速发展的角度，建设具有时代特征和实用特征的基础知识体系，时代特征体现了知识的先进性，实用特征体现了学以致用。

第二，分阶段能力培养设计。在基础知识体系建设中要明确设计理论学习和自主学习元素、研究与实践元素、创新与合作元素等，不同元素对应不同能力的培养，勿求全面。

第三，综合实践能力培养设计。以实用技术为媒介，以问题为引导，设计综合实践项目，提升学生的实践能力、分析问题和解决问题能力，强化理论与实践关系的理解，推动以新知识、新方法、新思维为导向的实践体系建设。

第四，学科交叉合作能力设计。以学科交叉合作的工程实践为载体，淬炼思辨思维、团队协作思维和主动学习思维。

第五，专业能力提升设计。探索以知识体系为核心、以科研成果为支点的专业选修课集群建设和实施，贯通硕士阶段的专业能力的培养。