机械类专业“课课协同 学科共融”教学模式探索

摘"要：多学科、多模式、多维度交叉融合是一个处于摸索阶段的创新型教学模式。针对机械类专业跨学科教师团队缺乏、课程易交叉难融合和学生水平一致性差等问题。依托河北工业大学机械工程学院，建立新老教师双向协同，多学科教师同参与、齐出力的跨学科教师培养机制;以人才需求、共建项目为导向，构筑双课堂协同教学模式;以学生为中心，实施分层化教学和开设开放性实验，形成从群体过渡到个体的渐进式培养体系。为机械类专业“课课协同，学科共融”教学模式探索与实践，打造出一支跨学科教师和校企双师深度联合的教师团队，开辟学生个体阶梯化提升路径，助力于高层次创新型人才培养和学科深度融合教学模式的探索。

关键词：机械类专业;跨学科;教学模式;人才培养;学科融合

中图分类号：G642"""文献标志码：A"""""文章编号：2096-000X（2025）03-0130-04

Abstract：Multi-discipline，multi-mode，multi-dimensionalcrossintegrationrepresentsapioneeringpedagogicalparadigmcurrentlyinitsdevelopmentalphase.Addressingcriticalissuessuchasthescarcityofinterdisciplinaryfaculty，challengesincurriculumintegration，anddisparitiesinstudentproficiencylevels，thisinitiativeharnessestheacademicinfrastructureoftheSchoolofMechanicalEngineeringatHebeiUniversityofTechnology.Themodelispredicatedonthedevelopmentofaninterdisciplinaryteachingcohort，promotingmentorshipbetweenseniorandjuniorfaculty，andencouragingtheengagementandcontributionsofscholarsfromdiverseacademicdisciplines.Alignedwithemergingindustrytalentrequirementsandcollaborativeresearchundertakings，adual-classcollaborativeteachingframeworkhasbeenestablished.Thisframeworkisstudent-centric，incorporatingstratifiedinstructionalstrategiesandopenlaboratorypracticestoestablishaprogressiveeducationaltrajectoryfromgroup-basedtoindividualizedlearning.Throughtheempiricalexplorationandimplementationofthe\"coordinatedclassandintegrateddiscipline\"instructionalmethodologytailoredformechanicalengineeringstudents，wehavesuccessfullyassembledaninterdisciplinaryfacultyrosterandforgedarobustuniversity-industryjointteachingconsortium.Thiscollaborativeeffortnotonlyfacilitatesindividualstudentadvancementbutalsofostersthecultivationofhigh-level，innovativetalent，therebypioneeringanadvancedpedagogicalconstructthatdeeplyintegratesmultidisciplinaryexpertise.

Keywords：mechanicalmajor;interdisciplinary;teachingmode;personneltraining;integrationofdisciplines

随着我国科技水平的提升和制造业的转型升级，机械类专业的学科互融已成为必然的发展趋势。2017年由教育部发起新工科建设计划，引发了广泛的学科融合创新热潮。2018年教育部、财政部、发展改革委制定的《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》，明确以培养复合型人才为目标。教育部推出“未来技术学院”计划，旨在持续推进新工科建设，强调交叉融合培养在新时期人才培养中的关键作用。

尽管政策环境日益改善，机械类专业的交叉培养体系仍面临严峻挑战[1]。党的二十大报告指出，加强基础学科、新兴学科、交叉学科建设，加快建设中国特色、世界一流的大学和优势学科。据统计，我国机械类本科专业涵盖多达20种，由于跨学科师资建设及教学体系不完善，多数现行教学体系单一且滞后于产业发展[2-3]。学校沿袭传统的堆叠式教学方案，导致学科间壁垒明显，学习任务繁重。如何有效整合多学科优势，培养适应新时代发展的创新型人才，仍是巨大挑战。基于此，本文探索“课课协同，学科共融”的教学模式，旨在打破传统教学模式的局限，通过打造跨学科教师团队、整合跨学科课程、实施分层化教学激发学生的创新思维和实践能力，培养适应社会发展需求的复合型人才。

一"“课课协同、学科共融”教学面临的困境

当前，加强跨学科人才培养，是培育高层次创新型人才的有效途径，而跨学科融合和多方协同的育人环境是高水平跨学科人才的必要条件，在推进机械类专业“课课协同，学科共融”教学模式探索过程中出现诸多阻碍[4-5]。

（一）"教师理念不统一和融合经验不足

教师是立教之本、兴教之源，承担着学生成才的关键。高校教师的理念和能力直接影响着学生的学术成就、个人成长和社会责任感。高质量的教学离不开高水平的教师团队，随着高教事业的蓬勃发展，高校教师承担着教学与科研的双重使命。对于机械类专业教师，专业知识水平和实践能力是衡量教师教育质量和创新能力的重要指标。从年龄角度考虑，青年教师理论基础扎实但实践经验有限、教学方法不成熟、课堂管理困难等，年长教师教学与科研经验丰富但创新能力和精力下降等;从专业角度考虑，高校教师在各自领域内有深厚的专业知识和研究经验，但在跨学科背景下，跨学科知识浅薄，跨学科教学融合经验不足，不同学科教师的实践导向与理论导向都有明显差异。这种多维多元化的差异，给跨学科协同教学和多学科深度融合带来了巨大挑战。

（二）"课程内容割裂和教材更新滞后

随着工程教育的不断发展和学科交叉的日益增多，机械类跨学科课程的需求逐渐增加。机械工程涉及多学科，传统的学科边界在跨学科课程中较为模糊。跨学科课程要求整合不同学科的知识和技能，但各学科间的知识体系、教学方法和评价标准不同，导致课程设计的复杂性增加。现有的机械类跨学科课程目标较为宽泛，难以明确具体的教学成果和评价标准。机械类跨学科课程需要采用多种教学方法，如理论教学、实验教学和项目学习等，如何协调和整合这些教学方法，是跨学科教学的一项难题。跨学科课程需要及时反映各学科的最新发展，但现有教材缺乏及时更新，难以满足跨学科课程的需求，且不同学科的教材在内容、深度、广度上存在差异，如何实现教材适时性，在不同学科教材中找到相关联的结合点，形成有机整合的教学内容，是一项巨大挑战。

（三）"学生水平和适应性不一致

学生是跨学科教学的直接受益者，交叉型课程设计和学科间深度融合的成效将在复合型人才培养结果上加以体现[6]。在推进跨学科融合与教学过程中，学生在多学科学习方面，基础知识水平和技能掌握程度上会有显著差异，在同一学科内的知识深度和理解能力上也存在差异。学生在接受跨学科教学前往往接受的是单一学科教学模式，对多学科融合的教学模式适应感低，从单一学科学习到多学科融合学习方式转换困难，导致学生在跨学科学习中表现出不适应、不自信，影响学习的整体效果。同时，对于跨学科教学的评价方式与传统单一学科教学有明显差异，学生对评价机制的不适应会直接影响学习情感的投入程度，容易使学生群体差异化更加凸显。如何依据学生群体的不同表现形式，进行渐进式、差异化教学，提升学生跨学科学习效果与综合体验，是机械类学科融合与跨学科教学亟需解决的难题。

二"机械类专业“课课协同，学科共融”教学模式实施路径

机械类专业学科交叉融合与跨学科人才培养模式需要因地制宜，依据河北工业大学机械工程学院（以下简称“我院”）学科优势与校内优质资源，对学科交叉教师团队进行选拔培训、对跨学科课程进行合理重组[7]。从学生群体水平出发，实施精细化的分层教学，探索“课课协同，学科共融”的跨学科教学模式，推进机械类多学科交叉教学革新。

（一）"建立跨学科教师培养机制，打造跨学科教师团队

建立跨学科教师培养机制是一项系统化、综合性的工程。为提高教师整体教育水平，为跨学科教学奠定基础，机械工程学院实施“以老带新、以新促老”的交叉型教师的培养方式。定期举办学术经验与新技术、新方法交谈会，将年长教师丰厚的教学经验传授于青年教师，同时传授研究中的伦理和方法论知识;青年教师向资深教师传递现代教学技术，以及新兴科研方法和数据分析工具。为培养具备跨学科知识融合、创新教学能力、团队合作精神及实践应用能力的机械类专业教师。我院内设计涵盖机械、材料、电气等多学科领域的短期课程与长期研究项目，为教师铺设了一条全面的跨学科知识进阶路径。基于国家大学科技园建设，围绕机械类学科进行机械-材料交叉、机械-人工智能交叉、机械-电气交叉等以机械为主其他学科为辅的交叉型教师人才培养。机械类教师与其他专业教师共同组成课程组，定期开展学习总结与教学成果讨论会，相互交流教学方法和分享教学理念，增强专业教学能力。并以机器人可靠性、核燃料组件可靠性等前沿项目为依托，由多学科教师共同参与、共出力，共同完成项目问题提炼、问题解决和结果评估，形成“一项多科”协同创新的局面。跨学科教师培养和团队组建如图1所示。

（二）"完善跨学科课程整合，形成教材与课程动态更新体系

完善的跨学科课程机制和与时俱进的教材体系是培养复合型创新人才的基石。我院以学生为主体，基于校内校外不同教学形式，开设双课堂模式。其中“第一课堂”主要发挥机械工程学科优势，以未来人才需求为导向，由跨学科教师团队共同制定跨学科课程，例如开设机械-材料交叉的材料选择与设计、机械-电气交叉的机器人技术、机械-计算机交叉的机器学习与工程应用等课程，内容既包含核心学科知识，又强调学科间联系。依据课程规划合理编写跨学科课程教材，结合当代前沿领域，将热点问题的研究与创新性解决方案融入到教材当中，实现传统教材与新案例、新方法的融合。在“第一课堂”中将课程设置为线上线下相结合的方式，线下除理论课程外，增加跨学科实验课程。如在机械与电气工程的跨学科课程中，设置智能机器人动力学实验，学生从机械结构搭建、电气控制系统设计、传感器选型等多方面进行实验设计与测试，在实验过程中不断解决跨学科的问题。线上建设在线学习平台，集成视频课程、电子教材、互动论坛等功能，为学生提供丰富的学习资源和灵活的学习方式[8]。同时收集学生线上学习数据，通过多元化的评估方式，实现实时了解学生的学习情况。

“第二课堂”主要以校企联合共建项目为导向，基于“机器人可靠性校企平台”，打破传统多学科间简单叠加和交叉，不局限于校内封闭式资源，构建学校-企业共同参与的双师型队伍[9]。将企业工程师的前沿实践经验纳入到跨学科课程教学中，与跨学科课程基础理论深度融合，进一步优化跨学科课程设计。利用平台项目，整合我院与企业优势资源，驱动跨学科学生的科研训练计划、毕业设计、专业方向课程设计等，最终形成从设计方案→三维仿真虚拟产品→基于TRIZ理论的优化设计→机器人/零部件样机的纵向实践过程。目前，我院已与长城汽车、河北维赛特科技、天津航天机电设备研究所等企业建立了校企合作，利用学校内学科群优势，在企业新技术、新方法的加持下，不断丰富跨学科课程，增强跨学科课程的时效性和实用性。

我院设立专项调研团队，通过定期调研企业，了解最新的技术需求和行业动态，形成行业趋势报告，为课程设置和教材更新提供数据支持。每季度开展校企联合人才培养交谈会，邀请企业高管、技术专家、教师代表和学生代表参与，重点讨论企业当前的人才需求、技术发展趋势、课程设置的优化建议以及学生实践能力的培养等议题，建立校企师生常态化沟通方式。以学生和项目为纽带，将校内跨学科教师团队和校企双师深度绑定，建立由校内教师、企业专家和学生共同参与的课程评估机制和学生反馈平台，每学期进行课程效果评估，根据评估结果及时调整和优化教学内容，确保课程内容与实际需求同步，跨学科课程、教材整合与更新体系构建如图2所示。构建一个动态、互动的教育生态系统，实现“第一课堂”和“第二课堂”的协同，培养具备理论基础和实践能力的复合创新型人才。

（三）"实施分层化教学，增强学生内生动力

在跨学科课程教学过程中，考虑不同专业、不同接受能力学生的初始条件，通过测试、作业评估等方式，收集学生对跨学科课程的适应性和理解能力，对学生的学习水平进行诊断[10]。依据学生群体的诊断结果，进行分层次教学设计和过程化考核，分层化教学与个体能力培养方案如图3所示。基于各专业学生的群体分析结果，将跨学科课程分为基础层、应用层和创新层三个层次。基础层课程旨在为所有学生提供必备的基础知识和技能训练，确保学生掌握最基本的学科内容;应用层课程针对具备一定基础知识的学生，通过案例分析和实践项目，进一步提升其在实际应用中的能力;创新层课程则面向具有较强学科背景和研究潜力的学生，通过前沿课题研究和创新实验，培养其解决复杂问题的能力。为了确保分层次教学的有效实施，本研究还利用线上线下结合的教学模式，通过在线资源和网络课程等，基于不同专业学生群体自主推送和供学生个人自主选择。通过定期评估与反馈机制，实时调整教学方案，确保各专业学生能在最适合自己的层次内取得进步。

为使跨学科教学从群体惠及到个体，坚持以学生为中心，以培养学生解决复杂工程问题为导向，开展交叉型开放性实验。针对机械类跨专业学习的学生开设了“机构运动方案创新设计”“测试技术与信号处理”“嵌入式控制”等开放性实验。如“机构运动方案创新设计”实验可利用多功能零件、电机、电磁阀、调速阀和气缸等元器件，进行机构运动方案设计与组装，构建实物机构模拟整体模型。学生能够模拟真实的工程环境，动态地操控并持续优化机构设计方案。最终，学生将在实验中掌握灵活性与可靠性兼备的设计技能，能够高效完成各类设计任务，从而在工程实践中展现出卓越的设计能力和创新思维。该开放性实验模式在内容上颠覆了传统的演示性、操作性和验证性实验为主的结构，侧重于综合设计性实验和创新性实验，同时保留对专业基础性的考虑。在形式上，实验模式从传统的以班级群体为单位的统一实验安排，转变为学生根据个人兴趣和时间自由度，通过实验室开放管理系统自主选择实验。这一灵活的选修机制不仅增加了实验的多样性和个性化，还提高了资源的利用效率，更有效地支持了学生的个性化学习和专业发展。

三"结束语

针对现有学科交叉培养模式中“易交叉，难融合”的痛点问题，基于河北工业大学机械工程学院机械类专业，开展机械类专业“课课协同，学科互融”教学模式的探索与实践。通过系统性的教学改革，建立“以老带新、以新促老”双向型教师培养模式，组建跨学科教师团队，打破学科壁垒;实施双课堂教学模式，将理论教学与实践应用紧密结合，整合不同学科教师和企业工程师资源，优化跨学科课程设置;根据学生群体差异，实施分层化教学，并设立开放性实验室，鼓励基于兴趣和能力的跨学科探索。通过这些举措，助力教师团队的协同发展、课程间的紧密结合与学科间的深度融合，实现“课课协同，学科互融”的跨学科、深融合良性机制，为新工科背景下创新型人才的培养提供有力支持，为多学科交叉融合、多方位协同育人提供借鉴。

参考文献：

[1]张立强，蒋有录.基于学科交叉、产科教融合的资源勘查工程一流专业改革研究与实践[J].中国大学教学，2024（6）：43-47.

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[3]刘巍巍，丁子健，王海军.成果导向下“精益”教学模式的构建与实践[J].高等工程教育研究，2022（1）：169-174.

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[5]宁滨.以专业认证为抓手推动“双一流”建设[J].中国高等教育，2017（3）：24-25.

[6]张旭，王承堂.地方综合性大学重构一流本科人才培养体系探究[J].扬州大学学报（高教研究版），2022，26（3）：23-28.

[7]范唯.深化评估分类改革助力本科教育高质量发展[J].中国高等教育，2020（22）：4-6.

[8]韩筠.以在线课程为重要抓手，促进一流本科专业建设[J].中国高等教育，2019（18）：26-28.

[9]徐群.高校卓越教师培养机制的创新研究[J].江苏高教，2019（12）：98-101.

[10]陈雅茜，张建华，谈文蓉，等.分层分类、融合开放：面向民族高校应用型人才培养的课程建设探索[J].软件导刊，2024，23

（8）：78-81.

基金项目：河北省高等教育教学改革研究与实践项目“基于机器人可靠性校企平台的机械类多学科交叉教学模式探索与实践”（2022GJJG047）;河北工业大学本科教育教学改革研究项目“基于学生主体选择-项目带动教、学、研的贯穿式教学模式研究”（201902036）

第一作者简介：刘水清（1989-），女，汉族，河北石家庄人，博士，副教授。研究方向为装备失效机理及可靠性设计。