新工科背景下机械类专业实践教学改革研究

陈雪辉，俞传阳，景甜甜，刘 伟，雷经发

（安徽建筑大学 机械与电气工程学院，安徽 合肥 230601）

近年来，为了积极应对新一轮科技革命与产业变革，服务支撑“创新驱动发展”以及“中国制造2025” 等一系列国家战略，教育部在积极推进的“新工科”建设[1]，而“新工科”建设的关键任务之一就是“工程实践与创新创业”，最终目的是为新时代的培养创新人才[2]。为了满足建设创新型国家、满足制造行业对工程创新人才的迫切需求，作为高素质、高层次人才培养重要承载体的高等学校，更是要积极顺应时代发展要求进行变革，在教学活动中加强学生工程实践素质和创新能力的锻炼，极力培养复合型、创新型人才，全面提升本科毕业生的国际竞争力水平[3]。由于机械类专业是特别注重实践性、创新性的工科专业，因此当前机械类专业实践教学改革与发展所面临的重要课题之一就是如何合理架构机械类专业学科的实践教学体系，从而不断切实提高实践教学水平与质量。本文以安徽建筑大学近年来在新工科背景下对机械类专业实践教学改革研究为例，总结介绍了在教学实践改革过程中的一些做法和取得的一些成果。

1 构建“教学-科研-竞赛”三位一体的人才培养模式，注重大学生创新能力和工程实践能力培养

建成机械类系列创新课程和多层次竞赛活动平台，形成“教学-科研-竞赛”三位一体的人才培养模式，实施从一年级到四年级贯穿整个大学本科阶段的项目式实践教学，在此基础上，采用“赛教融合、循序递进”的工程实践教学模式：课程实验（培育）→综合实践（训练）→项目实训（催化）→企业实习（提高）[4]。具体如图1所示的。

图1 “赛教融合、循序递进”的项目式实践教学模式

在项目式工程实践教学过程中，建立“零起点”的项目训练模式：指导教师全程指导学生进行项目调研和选题、设计产品方案、生产应用实现以及市场成果转化等；采用学科竞赛的实际案例以及所涉及到的专业知识进专业课程教学，将学科竞赛选题和教师个人科研项目合理分解作为科研训练项目；基于学科竞赛学习社团，建立了基于 KSA（Knowledge、Skills、Abilities ，知识、技能、能力）理论的“一体化”团队协作训练模式和高年级学长“传、帮、带”的辅导模式；建立“竞赛+项目”的教学模式，以“学科竞赛（项目）为主线、学生为主体、教师为主导”，规划制定一系列典型、易操作的“竞赛和项目”，通过 “广泛撒网”（校级竞赛）、“重点捕捞”（参加省赛）、“定向培养”（冲击国赛），让学生在完成“竞赛、项目”过程中理解基础理论知识、掌握工程技能和方法，培养学生的主动实践能力，既从根本上解决了创新实践活动不能惠及全部学生及能力培养效果不明显的问题，又切实地使学生从传统的“要我学”被动接受知识的教学模式改变为积极的“我要学”的主动学习知识的教学模式。

2 改革实验教学技术与手段，构建全方位、多层次的创新人才实践教学体系

遵循 “由浅入深，由低级到高级，梯次递进”和“实践、认识、再实践、再认识”的科学规律，构建“工程认知”、“工程实践”、“综合创新”三个层次的机械类类专业技术人才培养的实践教学体系[5]，如图2所示，同时为了保障实践教学质量，也制定了相应的教学质量监控体系。

图2 全方位、多层次的创新人才实践教学体系

在强化课内理论知识传授的基础上，借鉴采用了如图3所示“学科竞赛驱动”的机械类学科专业分阶段、模块化和多层次、个性化相结合的实践教学模式结构[6]，与课内理论教学相呼应，创造条件并且鼓励、引导学生开展形式多样的课外科学研究及工程实践活动；在实验课程教学活动中引入研讨式、自助式和开放式教学模式，不仅在验证型实验学习中，而且在创新型、综合型实验教学学习中也强调体现学生的主体地位，学生可以自己提出实验方案、设计实验方案、经过实际动手操作后分析数据结果、得出结论，并且通过横向对比，对不同方案得到结论和结果进行综合评价，可以深刻理解课本理论知识及相应实验原理，从而达到提高工程实践能力和科研素养的目的；利用新技术、新手段改革实践教学的方式方法，充分利用网络教学资源、多媒体技术以及虚拟实验教学资源等开展形式多样的教学等，这种“虚实结合”的学习及教学方式可以极大促进理论知识向实践应用的转化，非常有助于学生的自主学习。

图3 机械大类专业实践教学模式结构

3 以本为本，强化专业基础，开展基于OBE理念的实践教学及考核，提升学生的实践创新能力

OBE（Outcome based education），即成果导向教育，倡导以学生为中心，“清晰地聚焦和组织教育系统，使之围绕确保学生获得在未来生活中获得实质性成功的经验”[7]。因此，我们在工作中探索以学生为中心、以学生的能力培养为导向开展实践教学的方式方法，加强工程教育与工业界的紧密结合，努力提升本科教育的教学质量，将机械专业知识与工程生产实践紧密的结合起来，在课堂教学中引入行业工程实际的产品生产题材，根据典型的工程案例，讲解理论基础知识、传授工程解决办法，使学生能够较为容易的将专业知识建立在相应的产品实物或者工程模型上；积极探索实践教学环节多角度评价方法，鼓励本科生参与到指导教师的项目课题组开展探索性、研究性的学习，鼓励支持学生以发表论文、申请专利以及参加省级以上学科竞赛获奖等方式取得学校社会实践与课外创新学分；实验课程的成绩评定强调过程与结果并重，每门实验课程成绩均由实验预习、实验过程具体操作、实验报告以及总结反思等综合评价构成；开展了部分课程设计以及毕业论文的多样化改革，鼓励支持学生将生产实践、学科竞赛、科技创新等工程实践活动中取得的初步成果进一步深化形成课程设计或毕业论文的内容。

4 以“新工科”理念为牵引，将学科竞赛与实践教学相融合，全面提升本科教学质量

顺应“培养多元化、创新型卓越工程人才” 的“新工科”建设目标，将机械学科竞赛对学生所需知识、能力以及素质要求分解到实践教学的各环节中去，针对机械创新设计大赛以及工程训练综合能力竞赛等机械学科竞赛所依赖的基础自然知识、工程知识、专业知识，利用现代教学理念、方式方法和教育技术手段强化机械工程专业基础，将专业知识与工程生产实践紧密联系起来，在实践教学环节中，始终贯穿 “提高工程素质”和“培养创新能力”这一主线；在校内利用相关学科的各级科研实验室和实践教学实验室作为本科生工程实践、科研训练、创新型实验项目以及学科竞赛开展的平台，在校外与安徽合力股份有限公司、合肥锻压集团有限公司、安徽建筑机械有限责任公司以及 中科院（合肥）技术创新工程院有限公司等建立校企合作实习实践教育基地，增强理论与实践的紧密联系，夯实本科教学基础，联合培养各类复合型、学科交叉型的创新人才。

5 结束语

在机械类专业人才培养过程中，学生工程实践创新能力的培养是及其重要的一个环节，本文针对这一现状，根据新工科教育改革的要求，以提升本科教育为目标，以全国典型机械类学科竞赛为载体，介绍了安徽建筑大学机械类专业实践教学改革研究中所取得的一些心得体会和经验总结。实践表明，通过上述实践教学改革的研究与实践，可以充分发挥学生的主观能动性，从课内到课外始终处于积极自觉、主动参与的学习氛围中，较为明显的提高了实践创新能力和工程素质。