面向新工科的機械設計制造及其自動化專業(yè)實踐教學體系改革研究

蔣東霖，邵麗穎，丁 頌

(長春師范大學工程學院，吉林 長春 130032)

“新工科”概念于2016年被首次提出。從“復旦共識”“天大行動”到“北京指南”，新工科的理念、內(nèi)涵越來越明晰。以立德樹人為引領，以應對變化和塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合及協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，成為時代賦予新工科的內(nèi)涵。新工科不僅指新的工科專業(yè)，更是指對工科的新要求——定位市場需求[1-2]。

市場需求是行業(yè)企業(yè)的工作崗位需求，也是行業(yè)企業(yè)的崗位能力要求。對于工科專業(yè)而而言，崗位能力更是指向?qū)嵺`能力。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》指出，實踐教學目前依然是高校人才培養(yǎng)過程中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，加強創(chuàng)新實踐教學工作已經(jīng)成為人才培養(yǎng)過程中亟待解決的問題。學校的培養(yǎng)過程不能與企業(yè)和行業(yè)發(fā)展脫節(jié)，邀請企業(yè)走進學校，全程參與專業(yè)人才的培養(yǎng)。本文將針對目前機械工程學科大學生實踐能力培養(yǎng)存在的問題，面向新工科專業(yè)建設要求，結(jié)合校企深度融合的產(chǎn)業(yè)學院建設，提出機械工程專業(yè)新實踐教學體系的建設方法[3]。

1 實踐教學體系構(gòu)建基礎

符合新工科培養(yǎng)要求并具有產(chǎn)業(yè)特點的實踐教學體系，是校企雙方建立穩(wěn)固、可持續(xù)性合作伙伴關系的前提。

新實踐教學體系面向新工科要求，高校需要與企業(yè)深度合作，進行現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)學院下的專業(yè)建設。首先，學校和企業(yè)就專業(yè)發(fā)展、人才培養(yǎng)和企業(yè)發(fā)展達成共識。校企實現(xiàn)雙贏，才能為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)學院及專業(yè)共建發(fā)展打下堅實的發(fā)展根基。通過調(diào)研可知，目前絕大多數(shù)校企深度融合共建停滯不前或者半道夭折。要想持續(xù)合作，校企雙方要充分溝通、取長補短。企業(yè)擁有專業(yè)技能、設備優(yōu)勢，學校則有科研攻關、人力優(yōu)勢。學校和企業(yè)要對自己有正確的認知，要“門當戶對”。對地方院校而言，不能強求合作企業(yè)是500強。中小企業(yè)有渴望合作的意愿，能把合作落到實處，就可以積極地開展合作洽談。校企在合作過程中總結(jié)經(jīng)驗，不斷自我提升，有了一個成功的案例，就不難發(fā)展更多的案例。校企合作也不一定實行“點對點”包干制，雙方都可以采用“單對多”的合作形式，即學?？梢院投嗉移髽I(yè)同時合作，這樣能夠拓展崗位的適應范圍，實現(xiàn)學生能力培養(yǎng)的多元化；企業(yè)則能夠從不同層次、不同特點的學校畢業(yè)生中，儲備更多的人才后備軍。

2 理論課程改革

理論與實踐是相輔相成的關系，沒有理論的指導，實踐將會變得盲目，沒有章法；反之，沒有實踐的檢驗，理論也如空中樓閣，不能服務于生產(chǎn)生活。理論教學體系與實踐教學體系更是唇齒相依，為了建立更好的實踐教學體系，理論教學體系必須進行改革。

2.1 教學模式改革

傳統(tǒng)的講授式教學模式應向理論與實踐相結(jié)合的理實一體化教學模式轉(zhuǎn)變。每門專業(yè)課都有自己的知識結(jié)構(gòu)特點，因此每門課的理實一體化教學都會有各自的特點。授課教師通過對合作企業(yè)的調(diào)研與合作企業(yè)的深入溝通，與企業(yè)共同建設課程?？梢哉埰髽I(yè)的工程技術人員講授部分課程，若條件允許，可以安排學生去企業(yè)，在生產(chǎn)一線進行實地的講解；或者企業(yè)能將部分設備放在學校，方便在學校進行教學。最理想的是高等院校與企業(yè)共建產(chǎn)業(yè)學院，學校提供一定空間，供企業(yè)建設駐住校科研實驗室。

機械原理課的授課可以在實驗室進行,教師結(jié)合機械原理講解連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪傳動等機構(gòu)，學生通過動手實踐驗證理論知識。在講授機械制造技術基礎課程中的機械加工裝備相關內(nèi)容時，可以利用透明機床演示設備進行講解，也可以在金工實習車間或校企合作企業(yè)機加車間進行實地講解，邊演示操作邊講解，可以使學生印象深刻，達到教學目標。講解先進制造的多軸加工時，可以在高精密加工檢測中心進行演示和講解，講解5軸數(shù)控加工中心、高精密平面磨床、三坐標測量儀和高精密慢走絲數(shù)控線切割機床相關知識，使學生對先進制造裝備有更加感性的認識。

2.2 教學方法

改變傳統(tǒng)的灌輸式的授課方法，采取線上或線下線上混合式教學，還可以探索智慧課堂的形式，利用手機所進行課堂互動教學。

比如，在材料力學課的教學過程中，利用行動導向教學法，結(jié)合慧魚創(chuàng)新套件，讓學生動手搭接力學模型，了解力學特性，變被動學習為主動學習，使課堂教學氛圍更活躍，提高了學生的課堂參與度。認知實習可以采用線上線下混合式教學。一方面，線上組織學生學習機械學科的前沿科技領域報告，了解機械工程領域的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，培養(yǎng)學生的前瞻意識，增強他們學習機械專業(yè)的興趣；另一方面，線下組織學生實地參觀企業(yè)的加工生產(chǎn)車間，初步培養(yǎng)學生的工匠精神，讓學生深刻體會專業(yè)的現(xiàn)狀、特點及發(fā)展前景。

2.3 教學內(nèi)容

結(jié)合產(chǎn)業(yè)學院的主要辦學方向，鎖定新能源汽車和高端裝備制造業(yè)中的實際生產(chǎn)問題，修訂理論課的教學內(nèi)容，把工程實例引入教學課堂。比如在講解生產(chǎn)線的機械結(jié)構(gòu)時，講解間歇傳動機構(gòu)、齒輪傳動機構(gòu)等知識；在進行可編程序控制器及其應用課程教學時，可以結(jié)合生產(chǎn)線的傳輸控制，講授電機的控制等；在進行工程圖學、二維和三維CAD的教學時，可以結(jié)合企業(yè)給定的某具體車型的車身結(jié)構(gòu)特殊構(gòu)件或高端裝備的特定零部件進行實例講解，縮小學校理論知識與企業(yè)實踐知識的距離。

3 課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)改革

課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在課內(nèi)實驗方面。課內(nèi)實驗以往都是驗證性和演示性的，教師在課前講解實驗的原理和步驟，學生完成實驗的預習報告。在實驗課上，教師按照實驗步驟完成實驗，學生通過觀察、了解和記錄實驗過程，總結(jié)理論規(guī)律。這樣的課內(nèi)實驗導致學生注重抽象理論，不能把理論和實踐很好地結(jié)合起來，實踐應用能力較弱。新的實踐環(huán)節(jié)要求課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)更重視實踐性、創(chuàng)新性，激發(fā)學生的主觀能動性，例如在理論力學教學中，通過虛擬樣機平臺，設計并驗證空間力矩可以在作用面內(nèi)任意移動；在機器人基礎課程教學中，可以利用慧魚套件和機器人搭接套件進行多足機器人空間運動的實驗研究；在機械原理課程教學中，利用虛擬樣機搭建虛擬仿真平臺，鼓勵學生設計新的教學演示模型及模型的運動仿真動畫；在工程力學課程教學中，利用CAE、虛擬樣機等建模軟件指導學生進行理論模型的設計及計算，使理論知識更形象、更易理解。

4 獨立實踐環(huán)節(jié)改革

獨立實踐環(huán)節(jié)主要包括課程設計、技能實訓、實習等。原則上，獨立的實踐環(huán)節(jié)應按照集中的模式進行，極特殊的可以安排分散模式。分散是指學生分散，但是指導教師要在實踐環(huán)節(jié)計劃的時間內(nèi)在指定的地點進行全天候的指導。獨立的課程設計環(huán)節(jié)要求為一個學生安排一個題目或一組不重復參數(shù)，讓學生梳理理論課程中所學的知識，并應用在課程設計環(huán)節(jié)。機械創(chuàng)新實訓模擬企業(yè)工作實踐，團隊合作，共同完成目標任務，由此訓練學生的團隊合作精神。每個團隊的任務由與產(chǎn)業(yè)學院合作的企業(yè)生產(chǎn)實際抽象簡化而來，或者來自于學科的專業(yè)競賽，因為學科競賽的題目也是人們生產(chǎn)生活中亟需解決的焦點問題。

實習環(huán)節(jié)主要包括認知實習、金工實習和專業(yè)實習。認知實習的目的一方面在于讓學生了解專業(yè)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和未來趨勢，進行初步的個人發(fā)展規(guī)劃；另一方面，在產(chǎn)業(yè)學院校企合作平臺的基礎上，邀請共建企業(yè)的人力資源管理人員進行企業(yè)文化、崗位及管理等方面的介紹及宣講，讓學生直面企業(yè)招聘、管理以及未來的崗位就業(yè)，拉近學生與社會的距離。金工實習是工科專業(yè)的必修實習環(huán)節(jié)，以往的金工實習都是進行車、鉗、銑、刨、磨和焊等工種的實踐學習和操作，最終的成形作品一般是一個錘子。這樣可以鍛煉學生的動手實踐能力，使學生對機械加工設備及加工工藝有初步認識，但實習的結(jié)果缺乏創(chuàng)新型和應用性，因為錘子一般沒有經(jīng)過熱處理，硬度不夠，不能應用于實際工作。新實踐教學體系改革金工實習的操作內(nèi)容，增加增材制造環(huán)節(jié)和注塑模具環(huán)節(jié)，調(diào)整實習的加工零部件：根據(jù)學院配套的機加設備，經(jīng)過篩選，能夠覆蓋四種以上機加過程的適合學生在金工實習期間完成的零部件；后續(xù)理論課程及實踐環(huán)節(jié)，如機械設計、機械制造技術基礎及相關的課程設計環(huán)節(jié)所需的演示教具等；全國大學生工程訓練綜合能力競賽和全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽的實物組機械系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)件。這樣既培養(yǎng)學生的實踐操作能力和創(chuàng)新能力，也使實習成果具有應用性，為后續(xù)課程及學科競賽提供支撐，一舉多得。

專業(yè)實習是時間跨度最長的獨立實踐環(huán)節(jié)，一般時間為3個月以上。長春師范大學工程學院建立了以世界500強和國內(nèi)知名企業(yè)為核心的實習就業(yè)平臺，通過新實踐教學體系的前期培養(yǎng)，學生已經(jīng)對相關企業(yè)的部分工作和崗位要求有所了解，實習開始后能夠比較快地進入角色，適應具體崗位工作。

5 結(jié)語

建立新實踐教學體系需要對理論課程、課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)和獨立實踐環(huán)節(jié)進行一系列有針對性的改革。改革以立德樹人為本，以校企高度融合共建為基礎，以行業(yè)發(fā)展要求為方向，以具體崗位能力要求為標準，目標是培養(yǎng)學生的品德、職業(yè)操守、創(chuàng)新精神以及工作能力、工匠精神、職業(yè)技能。經(jīng)過新實踐教學體系的實踐檢驗，長春師范大學機械設計制造及其自動化專業(yè)學生各方面能力都有所提高，考取專業(yè)技能認證的學生人數(shù)占80%以上，獲得省級以上專業(yè)學科競賽獎項30余項，獲批國家及省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目26項，實習就業(yè)單位為世界500強和大型國有企業(yè)的占30%以上，面向新工科的機械設計制造及其自動化專業(yè)實踐教學體系初步建成，在推廣校內(nèi)機械類專業(yè)的同時為吉林省內(nèi)相關機械類專業(yè)的實踐教學體系建設提供了參考。