机械工程专业“三阶三型三自主”人才培养模式改革与实践

曾良才 蒋国璋 汤 勃 陈新元 侯 宇 李公法

（武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081）

机械工程专业“三阶三型三自主”人才培养模式改革与实践

曾良才 蒋国璋 汤 勃 陈新元 侯 宇 李公法

（武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081）

为了适应新形势下国家对高素质、多层次人才培养的要求,武汉科技大学机械工程专业提出了“三阶三型三自主”的人才培养模式,构建了与多种培养模式相对应的培养方案和课程体系,建立了多层次、多元化、差异化的实践教学体系,进行了“一制三化”的研讨式课堂教学模式改革,并在教学实践中取得了明显的成效。

人才培养模式；改革；三阶三型；三自主；机械工程

目前,世界新技术的层出不穷、社会需求的多样性、学生个体素质的差异性和经济的全球化都要求人才培养先进化、多元化、个性化和国际化［1］。机械工程专业人才培养面临前所未有的新形势、新任务、新挑战和新机遇,机械工程专业学生不但需要掌握机械设计与制造、工艺与装备、计算与测试、控制和信息技术等方面的专门知识,而且更要注重工程观点、综合能力和创新能力的培养。对此,只有建立具有先进性、科学性、实践性的人才培养模式,方能适应新形势下国家和社会对高素质、多层次人才的需求［2］。

武汉科技大学机械自动化学院以湖北省试点学院改革为契机,以机械类人才培养模式改革为核心,以课堂教学模式改革为着力点,以学生为中心,以理论和实践为两翼,按“一条主线、五个平台”建立了“三阶三型三自主”的人才培养新模式。其特点是：培养方案上体现了系统性和个性化,课程体系打通了以往的模块分割而更具柔性化,教学方式采用“一制三化”体现了个性化,实践教学上实现了差异化,考核评价上注重过程化和多元化。同时,注重学校与企业的联合培养,全面提升课堂教学效果,培养个性化、多样化、国际化人才。

一、“三阶三型三自主”的人才培养模式

（一）总体思路

按照实事求是、循序渐进、因材施教的原则,以“一条主线”为目标,以“五个平台”为实践载体,探索创建“三阶三型三自主”的人才分类培养模式。“一条主线”即以机械工程类人才培养为主线；“五个平台”即以机械基础实验教学示范中心、冶金装备及控制教育部重点实验室、校企协同基地、创新工场和导师科研为平台；“三阶”就是人才培养的三个循序渐进过程,即基础知识培养阶段（2年）、专业能力培养阶段（1年）和综合素质培养阶段（1年）；“三型”指结合我校机械专业学生的实际、因材施教地分类培养工程应用型、综合能力型和科研创新型三种类型人才,且“三型”人才的比重分别占学生人数的60%、30%和10%；“三自主”是指培养人才过程中学生的自主学习、自主选择和自主创新。

为适应“三阶三型三自主”的人才培养模式,学院推行了弹性学分制,建立了以学生为中心的课程新体系,推行“一制三化”的教学模式,在卓越工程师人才班、新兴产业人才班和精益人才班全面实施双导师制,采用进校后二次选拔对学生进行个性化培养,推行“研讨式”课堂,在专业基础课中实行“大班授课,小班辅导”教学模式,同时探索国际化培养方式。在教学方式上大力支持教师的探索和尝试,鼓励个性化的教学方式；在教学内容上鼓励贴近工程实际、融入学科前沿以及多种学科交叉；在教学形式、场所、课程考核方式等方面形式多样,最大程度地激发学生的兴趣,实现良好的学习效果。

（二）“三阶三型三自主”的分类人才培养模式

在培养模式上,由传统的统一培养模式转为分类培养的个性化模式,在学生完成通识教育系列课程、学科基础系列课程和部分专业系列课程后,学生的学习能力、实践能力、综合能力在三年级初步分流,根据学生的课程成绩、课外科技活动等具体情况进行分类培养。

1.工程应用型人才培养

依托湖北省品牌专业、国家机械基础实验教学示范中心和校企协同基地,以企业和行业需求为导向,根据现代企业的用人要求,培养面向企业和行业的应用型机械专门人才。在完成相应课程学习、校内实验实践外,学生还可到校企实践基地进行见习。在双向意向选择的前提下,学生在四年级时,可到企业进行毕业实习和毕业选题,进而由校企两方导师进行毕业设计指导。

2.综合能力型人才培养

以冶金装备及控制教育部重点实验室和创新工场为依托、湖北省高校试点学院改革为契机,对于积极参加机械创新大赛、工程训练大赛或机械产品三维数字化设计竞赛等课外科技活动的学生,结合其参加项目的具体内容,增设与之相适应的专业拓展和专业训练课程,还可在创新工场中完成其项目的仿真、制造等环节。其毕业设计（论文）可以技术项目开发的形式进行,培养其工程应用能力和综合运用知识的能力。目前,此类培养模式主要在机械工程国家卓越工程师教育培养计划班、机械电子工程湖北省战略性新兴（支柱）产业人才培养计划班、机械工程中澳国际班中进行。

3.科研创新型人才培养

以创新工场和导师科研为平台,对于表现突出的学生,由机械自动化学院经验丰富的导师进行个性化指导,按科研创新型人才进行培养。在导师指导下,学生了解科技前沿动态、加入导师科研团队、积极从事工程实践和科学研究,使其在能力和素质等方面得到全面发展,其毕业论文一般采用研究报告形式。现阶段,此类培养模式在拔尖人才班中推进,并实行动态化管理严进严出,以培养机械行业高素质的创新人才。

“三自主”贯穿于“三阶三型”的人才培养模式中。新的人才培养模式中,推行弹性学分制,建立以学生为中心的课程新体系,采取“一制三化”的研讨式教学模式,均体现了学生学习的自主性和选择的自主性；在多元化、差异化的实践体系中,学生可在创新工场等平台上进行自主创新创业。这种新的培养模式遵循教育规律和人才成长规律,关注学生不同特点和个性差异,有利于充分发挥学生特长、开发潜能、激发学习热情和提高学习效率。

二、实行弹性学分制,构建与多种培养模式相对应的培养方案

为构建和完善具有行业特色的本科多层次人才培养体系,结合工程教育专业认证及学分制改革全面实施弹性学分制,对培养目标、课程体系、教学方式、实践形式和评价体系进行全面改革。

弹性学分制更加注重学生的实践能力及与企业的衔接,允许学生以“学校+企业实习”、“学校+企业工作”等形式以4年为基础学制、在3～5年内完成全部学业。同时,联合武汉钢铁（集团）公司、东风汽车有限公司等企业制定与卓越工程师、新兴产业人才、国际拔尖人才和工业工程精益人才培养模式相对应的培养方案和课程体系。

根据“通识教育、大类教学、复合创新”的本科人才培养教育理念,改革过去模式化的人才培养方式,进一步梳理与整合课程板块,减少了必修课,增加了选修课,给予学生更大的选择自由；细分知识模块,将课程类型分为通识教育系列课程、学科基础系列课程、专业系列课程和素质拓展环节,实践教学系列环节和素质拓展模块穿插其中,构成完整而科学的理论与实践教学体系。其中,通识教育系列课程和学科基础系列课程主要在一、二年级进行,分为必修课程和选修课程,主要传授专业基础理论知识和培养分析计算能力。专业系列课程主要在三年级进行,分为专业核心课程、专业方向课程和专业任选课程,主要培养学生的综合应用能力和工程实践能力。素质拓展环节在三、四年级进行,主要培养学生的综合能力和创新能力。

针对不同培养目标实施差异化的实践教学,将整个实践环节划分为基本模块、综合提高模块、素质拓展模块。课程计划内的五个基本模块为：实验、课程设计、实习、实训、毕业设计。课程计划外的五个扩展模块为：专业能力系列竞赛、科研训练、企业见习、技能培训与认证。新增的素质拓展包括创新教育和第二课程,使学生了解本专业和相关专业的科技发展动态,培养其自学能力和创新意识。在此过程中,为推进学分制的需要,在人才培养方案中合理确定必修学分和选修学分的比例,扩大选修课程的比重,本专业实践学分（学时）不少于总学分（学时）的25%,为学生自主学习和研究创造条件。

三、“一制三化”下的大班授课、小班研讨式课堂教学模式改革

“一制三化”的研讨式课堂教学模式即实行“导师制”和“小班化、个性化、国际化”的“大班授课、小班讨论”研讨式课堂教学形式。

导师制即实施“素质导师+学业导师”制度。素质导师从学生入学开始即对学生进行生活引导、交往引导、人格引导,具体在学生的思想、心理、道德、情操、举止礼仪、表达能力等各方面进行指导,引导学生身心健康、学有所成,每个导师指导的学生不超过5人。学业导师又分为校内学业导师和校外学业导师,校内学业导师由具有高级职称、治学严谨的专职教师担任,因材施教对学生进行个性化培养,对学生提高综合素质与专业拓展能力提出具有针对性、导向性、建设性的意见；校外导师从大学三年级开始配备,由学院实习基地相关企业单位的中层以上管理人员或具有实践技能的优秀专业员工担任,主要指导学生的动手能力、工程实践能力,指导学生体验并形成初步的良好职业道德与管理能力,还可指导学生以企业实际课题进行课程设计和毕业设计。

小班化即“大班授课+小班研讨”的教学模式。大班课程的缺陷主要是难以适应学生的个别差异以及发展学生的个性与独创性,而在大班传授基础知识的基础上,辅以小班研讨,则大大促进了师生交流和学生参与机会,且不受课堂形式、上课地点等因素的限制,便于采用讨论式、启发式和探究式等多种师生互动的教学方法,教学氛围轻松活泼,老师对学生的具体情况掌握良好,有利于学生个性化的发展和培养。

“大班授课+小班研讨”的教学模式将原有大班教学单位根据学生的兴趣划分为小班进行研讨式学习,大、小班教师分工合作明确。大班课程由主讲教授讲授课程的理论体系和学习方法,传授知识的重点和难点,注重知识的系统性和层次性。小班研讨坚持启发式和引导式的教学方式,以教师为主导、学生为主体,阶段性地向学生提出相关的问题,引导学生积极思考和深入理解,强调学生的主体地位和学习的自主权,促使学生加深对知识的理解和实际运用。小班研讨采用多种模式,可以是对大班基础知识的“查漏补缺”或纵横拓延,也可以是调研报告、专项答辩、设计制作、研究项目、研究分析报告、科研论文、模型制作、软件开发和工程实践等多种形式。

以教师为中心的大班授课教学模式与开放式的、以学生为中心的小班讨论教学模式相互配合,其中大班授课为引导传输式学习,强调知识的导入、体系的构建；小班讨论为启发探究式学习,强调知识的应用、能力的培养。“大班授课、小班讨论”的教学模式是提高课堂教学质量的一个有效途径。

武汉科技大学《机械原理》和《液压传动》课程是国家级精品课程,在试点班内实行了小班化的教学方式,与之相适应,建立了多层次、灵活多样的考试方法,积极探索了阶段性过程测试和期末考评相结合的动态综合考核模式,结合多种形式,注重过程考核,对学生能力进行全面检验,目前取得了良好的效果［3-4］。

武汉科技大学以中澳合作办学为契机,引进澳大利亚迪肯大学机械学院16门国际化课程,吸收国外高校经典教学内容作为小班讨论课内容,大班理论课采用汉语教学,夯实知识基础；小班讨论课为双语或英语教学,吸收先进知识和理念。通过访问和游学、国际会议、合作研究与联合培养等途径为教育国际化搭建了平台,建立了国际化人才培养机制,实行了课程体系和教材的国际化、教师队伍的国际化以及学生实习实践方式的国际化。

四、多层次、差异化的实践教学体系和多元化分级考试改革

（一）实践教学改革的思路和原则

为适应“三阶三型”人才培养模式,实践教学体系必须进行相应改革,武汉科技大学建立了多层次、差异化的实践教学体系和多元化的分级考试制度。

在实践教学体系的改革过程中,既注重学生能力培养的广度,也注重其深度和力度。广度即覆盖全专业学生的基础实验、实习、实训、课程设计、毕业设计等实践环节；深度即为培养综合能力型和科研创新型学生创造各种有利条件进行课外科技创新、创业活动；力度即制定鼓励机制和动态多样的考核方式来保证实施的效果。

在实验环节的实施过程中,以“四个结合”为指导思想：真实实验与虚拟实验相结合,课内实验与开放性实验相结合,集中实验与预约实验相结合,校内实验与校外企业实践相结合。对实践环节管理进行整体改革,形成相关培养制度,使规划更系统、管理更灵活、选题更广泛、考核更动态、激励更给力。

总体规划上依托国家级机械实验教学示范中心,整合相关软硬件资源,建立了基础实验室、专业扩展实验室、开放实验室和大学生创新基地,进行基础型、综合型、设计型、研究创新型等多层次实验项目。创建了创新工场,为学生课外学科竞赛活动、科学研究活动、创新创业活动提供条件。打造多元化实践教学平台,构建了机械类专业大学生创新平台,形成了机械创新设计室、产品数字化设计室、创意制作室、机器人创新室、软件开发与虚拟仿真室等系列化特色实践平台。这样多管齐下,建设具有较强的先进性、示范性和影响力的实践中心。

实验室打破条块分割,实行开放性、预约性管理,充分激发学生的课外实践热情,实现以学生为中心,将能力培养与素质培养真正落到实处。在培养方案中设置创新学分,在培养手段上设立创新基金。

课程设计和毕业设计等实践环节的选题比以往更加广泛和灵活。例如,机械原理、机械设计的课程设计,打破了以往老师统一给定设计题目的约束,选题可以是学生参加课外活动的作品,也可以是导师的科研课题,并可在毕业设计时进一步做深入研究,实现多课一体化的课程设计。

考试制度进行改革,建立多元化的、动态的、开放性的考试及评价体系,力求做到目标细化、内容多元、方式多样、过程监控、效果评估［5］。

（二）“三阶三型”实践模块

建立多层次、多元化、差异性的实践教学体系与工程应用型、综合能力型和科研创新型人才培养模式相适应,实践教学体系也分成三个层次模块：基本模块、综合提高模块、素质拓展模块。

1.基本模块

基本模块包括课程实验、机械零部件测绘、实习实训、课程设计、毕业设计,要求所有学生都必须理解和掌握,以达到工程应用型人才培养的要求。

2.综合提高模块

在完成基本实践内容的基础上,鼓励学生积极参与系列课外竞赛活动。课外竞赛活动也具有层次性,既有院校级的竞赛活动,主要是机械零部件测绘竞赛、创新设计点子竞赛、创业计划竞赛、创新实验技能竞赛等；也有先经过院校初赛进行选拔然后参加行业、省级与国家级的竞赛活动,主要包括机械创新设计大赛、工程训练大赛、机械产品三维数字化设计竞赛、机构学和机器科学大学生国际奥林匹克大赛、挑战杯课外科技活动竞赛、大学生科技创新基金项目。此模块主要适用于综合能力型人才培养目标,同时也鼓励所有学生参与,以争得创新学分。

3.素质拓展模块

对专业基础扎实、积极参加课外科技活动且成绩优异的学生,由相关导师进行个性化指导,可参与导师的课题进行科学研究,同时,设置创业基金,鼓励他们进行创业实践。

（三）“大班授课、小班讨论”教学方式下的多元化分级考试制度

探索“大班授课、小班讨论”教学方式下的多元化分级考试模式,促进终结性考试向过程性考试转化。加强教学过程中的动态信息反馈,使教与学的过程密切相连、相互促进。通过多元化的考试模式,促进学生自学能力、自主学习习惯的养成［6］。

基于学生水平与能力的差异性,在综合考试中设计分级考试制度,一方面适应不同学生的学习需求,另一方面可以激发学生学习热情,鼓励不断钻研,促进学生知识能力的不断提高。

分级考试制度根据任务难度,由易到难分级别、分阶段实施。鼓励学生在完成课程Project的基础上,挑战更高难度的任务,充分挖掘自身潜能。这样,学生的学习过程就从课程内延伸到课程以外,也更进一步激发了学生更大的学习热情,形成良性发展。

五、结语

“三阶三型三自主”的人才培养新模式正在武汉科技大学机械自动化学院全面试行,“一制三化”的研讨式课堂教学模式也在机械工程及自动化卓越工程师试点班、机械电子战略新兴产业试点班、工业工程精益人才试点班、中澳合作国际化人才班和拔尖人才班中进行。

“三阶三型三自主”的人才培养新模式试行以来,本科教学成效显著,在全国高校第三轮学科评估中,武汉科技大学机械学科教学方面指标位居全国第12名。学生在“挑战杯”全国大学生创业设计竞赛、全国大学生机械创新设计、机器人竞赛、机械产品三维数字化设计竞赛、机构学和机器科学学生国际奥林匹克大赛等国际国内各级别大赛中获得奖项近200项,学生撰写并发表论文30余篇,申请并获得专利30余项,相对以往均有显著提高。

对教学质量的追求是永无止境的,只有在培养模式、教学方法、教学实践、考核方式、教学管理等方面不断探索,才能培养适应新时期、新时代、新形势下的优秀人才。

［1］ 杨建锋.基于中外合作办学的机械专业人才培养模式研究［J］.中国电力教育,2014（14）：32-33.

［2］ 张莉,陈奎,郑喜贵,等.机械类应用型人才培养模式与教学体系构建研究［J］.中国电力教育,2014（11）：24-25.

［3］ 曾良才,蒋国璋,付连东,等.机械类专业毕业实习与毕业设计期间教学改革研究［J］.长江大学学报：自然版,2014（19）：106-108.

［4］ 孔建益,侯宇,杨金堂,等.“五横五纵”矩阵型机械原理教学模式的探索与实践［J］.武汉科技大学学报：社会科学版,2009,11（1）：101-104.

［5］ 蒋国璋,汤勃,侯宇,等.高校机械类专业课程考试改革与考核评价体系研究［J］.大学教育,2016（5）：138-140.

［6］ 朱红,马莉萍,熊煜.“大班授课、小班研讨”教学模式效果研究［J］.中国高教研究,2016（1）：42-47.

［责任编辑 彭国庆］

TH；G642

A

1009-3699（2016）05-0563-05

2016-07-08

湖北省教学研究项目（编号：2014219,2013221）.

曾良才,武汉科技大学机械自动化学院教授,博士,主要从事电液伺服系统及智能控制、机电一体化系统设计研究.