新工科背景下机械类专业实践教学改革研究

［摘 要］ 推进传统工科专业转型升级是新工科建设的任务之一。实践教学作为衔接理论与实际的链条，是高校理工科教学的重要环节，应紧随新工科步伐，改变人才培养观念，构建教学与竞赛相结合的实践教学模式，推进产学研协同育人，优化校内工程训练模式，实行四层次实习环节改革，构建机械类专业实践教学质量监督与评价体系，以此大力培养适应地方区域经济发展需求的人才，有效提升人才培养质量，深入推进机械类人才培养模式改革。

［关 键 词］ 新工科；机械类专业；实践教学；改革

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）24-0117-04

新工科是为应对新一轮科技革命与产业变革，为“创新驱动”“中国制造2025”等提供支撑提出的工程教育改革方向。新工科建设的深入推进为我国成为世界教育强国提供了强根基，向社会输送了大量优秀人才，为经济高水平发展提供了人才与智力支持。2017年，教育部为促进新工科教育发展提出要重点强化实践教学环节，完善高等教育应用型人才培养体系。在此背景下，高校应积极探索机械类专业实践教学改革策略，强化高素质复合型新工科人才培养。

一、新工科内涵

在全新历史发展进程中，高等工程教育面临着新机遇、新挑战，世界各国均在推进新工科建设，各高校要在发挥自身独特优势的基础上，在区域经济发展、产业转型升级、新技术与新产业催化、工程科技与产业创新中发挥支撑作用、引领作用与促进作用，强化创新型工程人才培养，为国家产业发展与竞争力提升智力与人才支撑，这既是当前高校重要任务，也是实现可持续发展的基础[1]。因此，高等工程教育要积极围绕工科发展新方式，构建工科新结构，打造全新工科人才培养体系，创新工程教育方式，探索推进新工科自主发展的激励机制。新工科专业涉及范围广，既是为应对新型产业开设的与互联网、工业智能相关的工科专业，也是对传统工科专业的升级与改造。新工科发展、形成于科技与经济快速发展的时代，是重大教育战略决策，符合时代发展对教育提出的新要求，也是教育创新与改革的新开端，为我国教育事业战略性发展、产业转型与经济发展注入了引擎动能。

二、新工科对机械类专业人才的定位

新工科致力于培养工程实践能力与科研创新能力，符合社会需求的应用型人才，为国家新兴产业输送优质人才。近年来，科学技术的发展带动了制造业的进步，使其实现了质的飞跃。机械制造业制造模式开始由规模化、批量化转向敏捷化、多品种，高新技术机械制造成为其发展方向。在此背景下，机械工程学科也呈现出信息化、智能化、高效精确化、制造极端化等特质，机械类专业人才培养开始强调“多能”，要求高校培养基础开阔扎实、实践综合能力强、综合素质高的工程创新型人才。实践教学是机械类专业人才培养的重要分支，是拓展知识、提升能力的有效手段，高校应提高对实践教学的重视程度[2]。

三、新工科背景下机械类专业实践教学改革的重要价值

（一）培养适应地方区域经济发展需求的人才

新时代，各国竞争日益激烈，在新一轮科技革命与产业变革中，我国对具备创新能力与跨界整合能力的新工科人才需求量逐渐上升。为满足国家新工科人才需求，各高校应结合自身优势实行错位发展，如工科优势强的高校应在产业创新与工程科技创新中充分发挥自身优势；综合性高校应推动新产业与新技术发展；地方高校应服务地方经济发展，为地方产业转型升级提供支撑。新工科建设凝集了地方应用型高校办学经验，是彰显办学特色的历史机遇，高校应把握发展新契机，探索个性化办学模式，推动传统工科专业转型发展，深化实践教学改革，彰显自身在新工科建设中的特色，并实现创新性发展，培养更多符合地方区域经济发展需求的优秀人才[3]。

（二）满足社会发展需求

高校是培养专业型人才的主阵地，是为社会发展提供人才支撑的基础。因此，高校应着重培养能够紧跟社会发展脚步、满足社会人才需求的新型人才，关注教育质量提升，深化课程改革，打造全新人才培养模式，全面提升人才培养质量。机械类专业涵盖现代新技术、新工艺，在我国工业领域发展中发挥着重要基础作用，如智能化机械设备、智能机器人等均离不开机械理论的延伸应用，是机械理论与智能化技术融合转化的成果。由此可见，新工科背景下，机械类专业占据重要位置，开展实践教学改革既是新工科建设发展的新抓手，也是确保工程教育紧跟社会发展脚步的有力手段。除此之外，相较于理论型人才来说，综合实践能力强的人才更是现代社会的“必需品”与“紧俏品”。如随着我国制造业逐步走向强大，某些零件仍需从国外进口，对我国机械工业发展速度产生了不利影响，迫切需要综合能力较强的机械类人才为我国机械类核心技术发展注入新动能，推动我国技术快速发展。由此可见，通过改革机械类专业实践教学，加大应用型、技术技能型人才培养力度是满足社会技术发展要求的关键。

（三）深入推进机械类人才培养模式改革

机械类专业在人才培养中习惯沿用普通高校培养模式，即学制四年，其中3.5年开展理论学习，最后半年开展毕业实习，进行毕业设计。通过教学实践发现，现有机械类专业人才培养模式难以培养实际生产所需的应用型人才。具体表现在：首先，课程内容与地方机械制造业脱节，学生只能在教师的指导下了解与产业有关的部分知识[4]。其次，实践教学安排缺乏合理性，无法为学生顺利就业夯实基础。实践教学通常由基础实训与数控机床操作构成，前者主要围绕普通的车、铣、钳的基本操作开展，后者主要进行简单的编程操作，且均借助校内实训室开展，各环节与内容无法衔接。生产实习与毕业实习虽在企业开展，但两者联系松散，学生仅能通过参观制造过程开阔视野，并未深入参与到实践操作环节，无法满足新工科应用型人才培养要求。最后，学生主动性不足，需在教师的推动下开展学习与实践，导致部分学生始终处于“知其然不知其所以然”的状态。在此背景下，推进实践教学改革，弥补课程内容不足之处，提升实践教学的科学性与合理性，充分调动学生的积极性至关重要。

四、新工科背景下机械类专业实践教学改革的策略

（一）改变人才培养观念

机械类专业人才培养以能够扎实掌握理论知识与实践技能的优秀人才为目标，是向社会输送应用型工程人才的主渠道。高校应做好顶层设计，推动学生群体与教师群体共同形成“理论与实践同样重要”的观念。具体来说，可从以下几方面推进：首先，引导教师在课余时间组织学生参加机械类创新大赛、创新设计大赛、数字化制造大赛等国家级、省级竞赛，推动学生主动关注、积极参与实践教学。其次，改变学校教师工作量计算方法，打破传统以理论课与实践课区分教师工作量的方法，打造具有科学性、合理性与客观性的计算方法，必要时组织教育管理部门、理论课教师与实践课教师开展相关讨论活动，充分调动实践教师教学的积极性。再次，提高对实践教师的要求，并给予其优厚待遇。要彻底改变传统“重理论轻实践”的观念。高校在引进机械类专业实践教师时应在基本条件考察上重点考核其实践能力与水平，并提高实践教师薪资待遇，调动其工作的积极性，为逐渐形成“理论与实践同样重要”的观念夯实基础[5]。最后，重新规划实践课程，根据其实际情况制定教学管理制度，推动实践课程有序开展，通过规范化、制度化的管理提高实践教学在人才培养体系中的站位，从而提升师生对实践的重视程度。

（二）构建教学与竞赛相结合的实践教学模式

高校应着力打造教学与竞赛融为一体的实践教学模式，将项目式实践教学贯穿于学生在校学习各阶段，落实“赛教融合”的实践教学模式。具体来说，指导教师应指导学生自主开展项目调研、选题、产品方案设计、产品生产、市场推广等工作；围绕真实学科竞赛案例及其涉及的专业知识开展专业课程教学，帮助学生巩固理论知识；成立学科竞赛学习社团，将学生划分为若干小组，定期围绕“知识与技能”开展团队训练，并邀请高年级学生为其提供辅导，在朋辈群体的“传、帮、带”中提升学生的综合专业素质；构建“竞赛+项目”教学模式，以开展学科竞赛为主线，以学生为主体，以教师为主导，制定典型、简单的校级竞赛项目，并组织学生参加具有代表性的省级竞赛，在参加竞赛、自主完成项目过程中深入理解理论知识、提升专业技能，综合锻炼学生的实践能力，从源头解决创新型实践活动无法覆盖全体学生的问题，有效提升实践能力培养效果，并充分调动学生学习的积极性[6]。

（三）推进产学研协同育人

产学研协同育人可有效将理论与实践相融合，是培养新工科人才的有效手段。高校应了解行业、企业在创新发展中诞生的人才新需求，结合自身学科特色，针对性地深化与地方行业企业、政府部门、国内外优秀院校、科研院所的合作，落实研学结合、产教融合、特色发展的发展战略，在彰显自身特色的基础上形成产学研协同育人。一方面，高校应与地方知名企业深入合作，与企业共同制订实践教学方案，充分考虑企业需求与高校实际情况，确保实践教学方案能够培养满足市场需求的优秀人才。同时，应将企业生产实践融入实践教学，帮助学生直观了解企业生产过程、所应用的设备、新工艺与新技术等，并聘请企业工作经验丰富的工程师担任实践指导教师，通过搭建学生与工程师沟通的桥梁强化学生的职业素养，并邀请工程师参与到毕业设计环节，为学生提供优秀指导，更好地提升学生运用知识与技能解决问题的能力。另一方面，高校可面向区域重点发展产业与特色产业打造“研学结合”跨学科创新创业实践平台，与企业共建工程研究所，如工业创新设计研究所、数控技术与智能制造集成应用研究所等，以其为载体定期组织学生开展实践活动，切身参与企业真实项目，全面落实产教融合。同时，高校应与企业携手建设特色产业学院，如人工智能学院、工程机械智能制造学院等，推动优质学科与行业优质资源协同发挥作用，帮助企业突破技术升级难关，并培养企业需要的工程技术人才。

（四）优化校内工程训练模式

为帮助学生形成高阶层工程思维，高校应打造全新工程训练课程内容体系，分阶段、循序渐进地开展高阶层工程思维训练活动，并结合学生兴趣爱好灵活制定训练内容。新工程训练应将重点置于帮助学生整体了解产品设计与制造方面，并精准衔接理论课程与实践活动。具体来说，高校应组织大学一年级、二年级学生参加基础性工程训练，了解产品基本制造工艺与设计原理；组织大学二年级与三年级学生开展产品研发，在进阶性工程训练中充分运用自身理论知识，同时，应将此阶段的工程训练分为必修环节与选修环节，必修环节增设典型零部件生产制造训练、模拟数控机床考级训练等，提高工程训练实用性，学生在完成必修环节的训练后，可根据自身兴趣爱好与发展需求针对性开展机械产品开发训练活动，在此阶段的训练中，教师应根据训练需求组织学生前往有助于产品开发的场所开展实践；组织大学三年级与四年级学生开展拓展性工程训练，此阶段的学生专业理论知识扎实，且掌握了交叉学科的理论知识，因此拓展性工程训练应以锻炼学生运用交叉学科理论知识解决工程问题为重点。在此种工程训练模式中，高校应强化工程训练技能创新实验室，为工程训练提供开放性平台，教师应借助此平台灵活组织学生开展训练，并做好监督与指导工作。同时，高校应加大校企合作力度，将更多企业项目实战引进工程训练中，有效培养学生的创新与工程实践能力[7]。

（五）实行四层次实习环节改革

首先，认知实习。认知实习可帮助学生更好地探索新事物，应用于知识学习初始阶段，以帮助学生深入了解专业内容为重点。具体来说，高校应与企业共享资源，增设通识课程，并携手落实认知实习，为学生学习专业知识提供良好的起点。在认知实习中，高校应先带领学生开展学习与观摩，再进行巩固学习与实训，在实训阶段安排教师提供指导，帮助学生全面、深入认识所学专业，并在实践中深层次理解专业知识，最终达到稳固学习根基的目的。其次，金工实习。金工实习通常仅面向机械类专业学生开展，是培养学生实操能力与工程素养的关键阶段，应以基础制造技术实习、机械零部件测绘实习、电工与电子工艺实习、机械拆装实习等为主要内容，帮助学生巩固所学专业知识。同时，在金工实习阶段，应鼓励学生参加机械创新设计大赛、创新创业竞赛等，进一步锻炼学生的思维与判断能力。再次，生产实习。在新工科建设深入推进中，生产实习已成为机械类专业理论联系实际的重要一环，是高校规模较大的实践课程，在培养学生生产实践能力与创新能力中发挥着关键性作用。在生产实习中，高校应深化与企业的沟通交流，结合企业用人需求制订实习方案，并携手制定岗位实习制度，安排一名企业技术人员指导一组学生开展实习，实习内容以了解企业文化、了解生产工艺、参与企业生产环节与工程项目等为主，着重培养学生产品生产能力。为保证生产实习的实效性，在实习过程中，高校应构建企业技术人员、辅导员与学校实践指导教师三方联合的多方位管理模式。其中，企业技术人员应做好学生实习指导与安全教育工作；辅导员应深化与学生的沟通交流，给予学生关怀与温暖；学校实践指导教师应定期到企业了解学生实习情况，向学生讲解实习政策，与企业技术人员沟通学生在实习中存在的问题。以此通过三方联动提升企业实习实际效果。最后，毕业实习。毕业实习为最后一阶段的实习，重点在于带领学生梳理、总结所学知识与技能，将理论与实践融会贯通，为日后进行毕业设计夯实基础。同时，应设置创造性思维训练、创新创业实践、职业素养培养、数控加工工艺与数控机床调试等实习内容，并开展职业生涯规划讲座、企业专家讲座、制造工程专题讲座等，进一步培养学生的创新意识、职业素养等，帮助学生更好地适应社会与企业人才需求[8]。

（六）构建机械类专业实践教学质量监督与评价体系

机械类专业实践教学质量不仅直接影响学生发展情况与就业质量，还关乎高校社会认可度、招生质量与数量、能否实现可持续发展等。因此，新工科背景下，高校应将提高实践教学质量作为核心工作来抓，不断完善实践教学质量标准与管理制度，在制度约束与激励中做好教风、学风建设，以此提高实践教学中心地位，全面优化提高实践教学质量的制度与政策。同时，高校应邀请优秀学生代表、机械类专业学科带头人、学校管理部门、就业指导教师、企业等开展实践教学监督与评价工作，定期开展自我评估，以此打造内部质量保障体系。除此之外，高校应围绕以学生为中心、持续优化改进的理念在内部质量保障体系的基础上构建专业评估指标体系，并与校外评价机构合作开展毕业生培养质量评价工作与毕业生发展评价工作等，打造培养过程与培养质量相结合的专业评估体系。高校还应提高对评价结果的重视程度，根据评价结果针对性优化实践教学体系。

五、结束语

新工科建设的深入推进要求工程人才进一步提高自身综合素质。实践教学作为人才培养工作的重要分支，是深入推进新工科建设的主阵地。为适应新技术改革，实现新工科人才培养目标，机械类专业实践教学改革刻不容缓。高校应深入认识新工科内涵，明确新工科对机械类专业人才的定位，积极探索机械类专业实践教学改革策略，在强化培养理论基础知识与基本技术的基础上，锻炼学生的实操能力与创新实践能力，提升其核心技术水平，向社会输送能够满足地方经济发展与建设实际需求的复合型机械类人才。

参考文献：

［1］ 李峰，秦晓峰，李秀红，等.新工科机械类创新人才培养模式下实践教学体系构建［J］.机械设计，2023，40（11）：135-140.

［2］ 孟宏君.新工科背景下高校机械电子专业人才培养路径探析［J］.教育理论与实践，2023，43（12）：17-19.

［3］ 柳建安，李立君，廖凯，等.新工科导向下设计类专业的机械原理课程教学探索与实践［J］.家具与室内装饰，2023，30（4）：136-140.

［4］ 田亚平，朱喜锋，李爱姣，等.新工科背景下的机械原理一流课程建设探索［J］.机械设计，2022，39（S2）：27-30.

［5］ 王书亭，谢远龙，尹周平，等.面向新工科的智能制造创新人才培养体系构建与实践［J］.高等工程教育研究，2022（5）：12-18.

［6］ 张桂昌，洪振宇.新工科背景下面向机械类课群的机电系统综合设计研究［J］.机械设计，2020，37（S2）：293-295.

［7］ 邹光明，刘源泂，肖涵，等.面向解决复杂工程问题的机械工程专业实践教学体系［J］.实验室研究与探索，2020，39（9）：221-226.

［8］ 宋士华，黄强，张文娟，等.机械类专业应用型人才核心能力培养研究［J］.教育理论与实践，2020，40（3）：19-21.

◎编辑 尹 军