彰顯信息化本科機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)特色人才培養(yǎng)模式研究

劉有余

【摘 要】針對(duì)機(jī)械類(lèi)本科教育和當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以培養(yǎng)符合社會(huì)需要、具有創(chuàng)新精神人才為目標(biāo)，頂層設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)方案，提出重構(gòu)課程體系、建設(shè)立體化教材思路，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，提出專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和專(zhuān)業(yè)認(rèn)證方法。系統(tǒng)構(gòu)建了信息化應(yīng)用型本科機(jī)械類(lèi)特色人才培養(yǎng)新模式，對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了有益的探索。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械類(lèi)；信息化；本科；專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；專(zhuān)業(yè)認(rèn)證

【Abstract】According to the development actuality of mechanical undergraduate education and industrial machinery， a personnel training program is designed from the top. The innovative talents are trained for the purpose of meeting the need of the society. The program puts into forward the ideas of restructuring its curricula system and three-dimensional teaching materials， innovates teaching methods. The content of professional criteria and the method of professional certifications are proposed in the program. A new mode of talents training of applied， mechanical， information undergraduate is structured systematically. Profitable trials are conducted on certification standards of mechanical engineering specialized education.

【Key words】Machinery； Information； Bachelor； Professional Standard； Professional Certification

機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)是“工業(yè)之母”，歷史悠久且生機(jī)蓬勃，1998年教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄》[1]將其統(tǒng)一命名為“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”，沿用至今已有16年之久。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)眾多高校在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)改革方面進(jìn)行了積極探索，但基本仍立足于1998年的專(zhuān)業(yè)模式，鮮有重大改革成效，專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)現(xiàn)狀難以符合《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[2]文件精神。自2000年來(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)經(jīng)歷了革命性的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級(jí)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）以數(shù)控機(jī)床替代傳統(tǒng)機(jī)床的制造技術(shù)革新；（2）以機(jī)器人替代人工作業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)革新。產(chǎn)生這些革新的原因是信息技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的高度融合，和國(guó)內(nèi)人口紅利的逐步消失。然而，國(guó)內(nèi)大多高校的機(jī)械類(lèi)本科培養(yǎng)方案中，數(shù)控技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)沒(méi)有得到應(yīng)有的重視，傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)仍占據(jù)了主導(dǎo)地位，與企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀脫節(jié)，嚴(yán)重滯后企業(yè)對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)需求的變化。

遵循教育部高校開(kāi)展專(zhuān)業(yè)建設(shè)綜合改革試點(diǎn)，筆者結(jié)合近年來(lái)教改實(shí)踐，以現(xiàn)代企業(yè)需求為導(dǎo)向，在人才培養(yǎng)模式、教師隊(duì)伍、課程教材、教學(xué)方式、教學(xué)管理等影響本科專(zhuān)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合改革，強(qiáng)化內(nèi)涵建設(shè)，構(gòu)建彰顯信息化特色的機(jī)械類(lèi)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式。

1 培養(yǎng)方案的構(gòu)建

基于“為學(xué)生未來(lái)的發(fā)展和適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)”的學(xué)生發(fā)展觀，我校本專(zhuān)業(yè)確定“以數(shù)控裝備為核心，以工業(yè)機(jī)器人為龍頭，以CAD/CAM/CIMS為主線，拓寬基礎(chǔ)，注重實(shí)踐”為指導(dǎo)思想，堅(jiān)持以?xún)?yōu)化應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才培養(yǎng)模式為目標(biāo)，將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等學(xué)科有機(jī)交叉、滲透、融合，凸現(xiàn)出應(yīng)用型信息化高級(jí)人才的培養(yǎng)特色。

培養(yǎng)方案需立足于現(xiàn)有成熟經(jīng)驗(yàn)，既要滿(mǎn)足教育部對(duì)政治理論課、文化素質(zhì)選修課、軍事訓(xùn)練課等的基本要求[3]，又要結(jié)合學(xué)分收費(fèi)改革規(guī)定的學(xué)分、學(xué)時(shí)，及實(shí)踐性環(huán)節(jié)學(xué)分的總體要求；同時(shí)，還要適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，符合教育部工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。首先，所有課程按培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)分為：通識(shí)教育課、學(xué)科基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)核心課、專(zhuān)業(yè)方向課、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，及綜合素質(zhì)課，總體達(dá)到180學(xué)分，各類(lèi)課程學(xué)分占比分別為29.0%、26.0%、6.5%、5.0%、32.0%、1.5%。為加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，彰顯信息化特色，增強(qiáng)數(shù)控技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)科目和教學(xué)內(nèi)容，將原“機(jī)床數(shù)控機(jī)床”（40學(xué)時(shí)）分解擴(kuò)充為“數(shù)控加工工藝與編程”（30學(xué)時(shí)）和“數(shù)控系統(tǒng)與裝備”（30學(xué)時(shí)）2門(mén)課程；將原“工業(yè)機(jī)器人”（40學(xué)時(shí)）分解擴(kuò)充為“工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體設(shè)計(jì)”（30學(xué)時(shí)）和“工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”（30學(xué)時(shí)）2門(mén)課程，擴(kuò)大知識(shí)范圍與掌握深度。壓縮學(xué)科基礎(chǔ)課時(shí)，將原“畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖”同“計(jì)算機(jī)輔助繪圖”合并為“機(jī)械制圖及CAD”，將原“理論力學(xué)”同“材料力學(xué)”合并為“工程力學(xué)”，研究合理的課程配置流程，確?？倢W(xué)時(shí)不超編。另外，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，探索全方位利用金工實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)和技能培訓(xùn)，充分?jǐn)U展實(shí)踐內(nèi)容。增加“數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)”和“工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)”課程，實(shí)施專(zhuān)業(yè)工程綜合設(shè)計(jì)，提高學(xué)生實(shí)踐能力和崗位能力?？傊?，培養(yǎng)方案秉持“厚基礎(chǔ)、寬口徑、信息化、重創(chuàng)新”為人才培養(yǎng)目標(biāo)，形成以“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、理論教學(xué)與科研實(shí)踐案例相結(jié)合、課內(nèi)教學(xué)與課外輔導(dǎo)素質(zhì)拓展相結(jié)合”的培養(yǎng)特色。

2 課程體系重構(gòu)及立體化教材建設(shè)

以培養(yǎng)方案為指導(dǎo)，課程體系重構(gòu)如下：“數(shù)控加工工藝與編程”側(cè)重?cái)?shù)控機(jī)床的工程應(yīng)用，主要講授零件的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控工藝規(guī)程制訂、數(shù)控車(chē)削編程、數(shù)控銑削編程、加工中心編程；“數(shù)控系統(tǒng)與裝備”側(cè)重?cái)?shù)控機(jī)床裝備原理，主要講授數(shù)控機(jī)床的工作原理、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、位置檢測(cè)裝置、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)等內(nèi)容?！肮I(yè)機(jī)器人機(jī)械本體設(shè)計(jì)”主要講授工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、典型機(jī)器人設(shè)計(jì)實(shí)例；“工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”主要講授機(jī)工業(yè)機(jī)器人感知技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人集成系統(tǒng)。為避免課程知識(shí)點(diǎn)交叉才重復(fù)，將“機(jī)械制造學(xué)”課程中“數(shù)控加工工藝規(guī)程”部分、“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)”課程中“工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)”部分刪除。基于信息化特征和知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)“機(jī)械制造學(xué)”中當(dāng)前企業(yè)已淘汰的傳統(tǒng)機(jī)床壓縮學(xué)時(shí)，僅講授各種機(jī)械加工方法，而將傳統(tǒng)機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)作為選修內(nèi)容。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的“數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)”課程中包含數(shù)控機(jī)床對(duì)刀方法；“工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)”包含機(jī)器人示教編程方法。

結(jié)合課程體系，制定課程說(shuō)明、教學(xué)大綱，及授課計(jì)劃；同時(shí)建設(shè)立體化教材，包括紙質(zhì)教材、CAI課件、音像媒體、虛擬仿真系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、電子教案、多媒體教學(xué)軟件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)、習(xí)題試題庫(kù)及考試系統(tǒng)等。紙質(zhì)教材公開(kāi)出版，電子教材上網(wǎng)推廣，形成特色的立體化教學(xué)模式。充分利用包括微課在內(nèi)的新型教學(xué)手段，頂層設(shè)計(jì)整體教學(xué)解決方案，加強(qiáng)對(duì)教師的應(yīng)用培訓(xùn)，做好網(wǎng)絡(luò)答疑與互助，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)成為教師、學(xué)生、同行和出版社共享共用的交流互助平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)使用、更新和發(fā)展的實(shí)時(shí)交互。

3 教育教學(xué)方法創(chuàng)新

機(jī)械類(lèi)課程理論與實(shí)踐聯(lián)系密切，內(nèi)容覆蓋面寬廣。課程建設(shè)中，根據(jù)本科教育特點(diǎn)和學(xué)校資源情況，積極探索并靈活應(yīng)用多種教育方法和教學(xué)手段。

講練結(jié)合教學(xué)：將“教、學(xué)、練”融為一體，適于需要較強(qiáng)邏輯思維、在傳統(tǒng)教學(xué)中較難進(jìn)行的課程內(nèi)容。教師在講清基本概念、基本理論與方法后，布置學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。如在講解“機(jī)器人編程指令”時(shí)，教師介紹了一類(lèi)編程指令后，給出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡，由學(xué)生應(yīng)用編程模擬器編制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序，通過(guò)軟件仿真檢驗(yàn)所編程序是否正確。這種即學(xué)即練的教學(xué)方式，可提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

師生互動(dòng)教學(xué)：教師授課中，善于提出問(wèn)題，學(xué)生可進(jìn)行討論或爭(zhēng)論，提出解決方案，教師適時(shí)引導(dǎo)，使學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)教師思路，掌握分析解決問(wèn)題的能力。這種方法體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教育理念。如在講解“刀具補(bǔ)償”時(shí)，教師可讓學(xué)生思考使刀位點(diǎn)沿工件輪廓正確運(yùn)動(dòng)的方式有哪兩種，并分別展開(kāi)討論，從而領(lǐng)會(huì)“刀具補(bǔ)償”的作用。

案例剖析教學(xué)：工業(yè)機(jī)器人類(lèi)別繁多，應(yīng)用領(lǐng)域不甚枚舉，我們通過(guò)介紹典型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，使學(xué)生能做到舉一反三，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。如介紹“典型機(jī)器人設(shè)計(jì)實(shí)例”時(shí)，我們僅剖析“關(guān)節(jié)型機(jī)器人”、“并聯(lián)機(jī)器人”、“直角坐標(biāo)機(jī)器人”三個(gè)典型實(shí)例，使學(xué)生能做到對(duì)同類(lèi)機(jī)器人的觸類(lèi)旁通。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物教學(xué)：對(duì)概念抽象難懂的內(nèi)容，可組織學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)看、聽(tīng)、思、悟，在體驗(yàn)中接受教育、解疑解惑、啟發(fā)交流、開(kāi)闊思路。有利于學(xué)生深刻理解理論知識(shí)，豐富教學(xué)效果，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如“數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系”、“對(duì)刀”、“換刀”等，可把教學(xué)地點(diǎn)選到“數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心”，面對(duì)具體的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行講解和操作，有利于抽象概念具體化，降低學(xué)習(xí)難度。

項(xiàng)目教學(xué)法：在教師的指導(dǎo)下，將獨(dú)立完整的項(xiàng)目交由學(xué)生自己設(shè)計(jì)研究。信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)施及最終評(píng)價(jià)，都由學(xué)生自己實(shí)施。學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，了解并把握整個(gè)過(guò)程及每一環(huán)節(jié)的具體要求。先練后講，先學(xué)后教，有利于加強(qiáng)對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

雙語(yǔ)教學(xué)：根據(jù)課程內(nèi)容采用中英文雙語(yǔ)教學(xué)，打破過(guò)去沿用的單門(mén)課程雙語(yǔ)教學(xué)慣例。如“數(shù)控加工編程”和“機(jī)器人編程”，內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單易懂，可結(jié)合相關(guān)英文操作系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)。既不會(huì)造成學(xué)生理解上的困難，也有利于培養(yǎng)學(xué)生閱讀最新英文資料的能力。

企業(yè)應(yīng)用技術(shù)講座：現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅猛，課程教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用水平之間存在著滯后性。課程組每年定期從“奇瑞汽車(chē)有限責(zé)任公司”、“安徽埃夫特智能裝備有限公司”等技術(shù)先進(jìn)企業(yè)邀請(qǐng)專(zhuān)家來(lái)校舉行“企業(yè)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用講座”，以適應(yīng)技術(shù)的快速發(fā)展。

4 專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及專(zhuān)業(yè)認(rèn)證

教育部在2014年工作要點(diǎn)中[4]，要求研究制訂本科專(zhuān)業(yè)類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)省、行業(yè)部門(mén)（協(xié)會(huì)）和高校聯(lián)合制訂專(zhuān)業(yè)人才評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)高校根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和學(xué)校實(shí)際制訂各專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。我們認(rèn)為專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是培養(yǎng)高素質(zhì)的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力人才的保障體系，能使培養(yǎng)的機(jī)械工程師獲得國(guó)際認(rèn)可的。專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂中，我們充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)、專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)等中介機(jī)構(gòu)的作用，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)業(yè)認(rèn)證委員會(huì)，吸收領(lǐng)域?qū)＜液透咝９芾砣藛T、宏觀管理專(zhuān)家、企業(yè)技術(shù)人員等參加，基本原則是：全面貫徹黨的教育方針，堅(jiān)持育人為本，德育為先；以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，注重學(xué)生個(gè)性發(fā)展；知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)課程體系整體優(yōu)化；加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)；遵循專(zhuān)業(yè)發(fā)展規(guī)律，發(fā)揮專(zhuān)業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)。制訂的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵包括：

（1）掌握一般性和專(zhuān)門(mén)的機(jī)械工程技術(shù)知識(shí)，立足現(xiàn)有技術(shù)，了解新興技術(shù)；

（2）應(yīng)用適當(dāng)?shù)睦碚摵蛯?shí)踐方法，解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的初步能力；

（3）具有參與項(xiàng)目及工程管理的能力；

（4）具有有效溝通與交流的能力；

（5）具有職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任。

按照《工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》[5]的規(guī)定，引入先進(jìn)的工程教育模式及專(zhuān)業(yè)認(rèn)證理念，適應(yīng)地方產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整需要，我們逐步建立完整的教學(xué)質(zhì)量管理體系和專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系。機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證內(nèi)容主要包括：適用范圍、培養(yǎng)目標(biāo)與要求、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件、學(xué)生發(fā)展、管理制度、質(zhì)量評(píng)價(jià)。全方位規(guī)范教育教學(xué)過(guò)程。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)歷史悠久且生機(jī)蓬勃，機(jī)械類(lèi)行業(yè)面臨重大技術(shù)升級(jí)及結(jié)構(gòu)調(diào)整。針對(duì)本科教育改革要求和當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整現(xiàn)狀，以培養(yǎng)信息化應(yīng)用型本科機(jī)械類(lèi)特色人才為目標(biāo)，本文構(gòu)建人才培養(yǎng)方案，重構(gòu)課程體系并建設(shè)立體化教材，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，制定專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)認(rèn)證。達(dá)到主動(dòng)適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，主動(dòng)符合教育部工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，主動(dòng)配合學(xué)分制人才培養(yǎng)模式改革，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提升本科教育教學(xué)質(zhì)量。相關(guān)研究成果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可為工科其他專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革提供有益借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1]教育部.普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄（1998年頒布）[EB/OL]. [1998-07-06]. http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3882/201010/xxgk_109699.html.

[2]顧明遠(yuǎn)，石中英.國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）解讀[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010.

[3]教育部.教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn) [EB/OL]. [2012-03-16].http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6920/201301/xxgk_ 146673.html.

[4]教育部. 教育部關(guān)于印發(fā)《教育部2014年工作要點(diǎn)》的通知 [EB/OL]. [2014-05-14]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7049/201402/xxgk_ 163889.html.

[5]教育部.工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）[EB/OL]. [2011-10-08]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3861/201110/125419.html.

[責(zé)任編輯：湯靜]