新工科背景下機(jī)械電子工程專業(yè)教學(xué)改革研究

王靜雯

（四川工業(yè)科技學(xué)院 智能制造與車輛工程學(xué)院，四川 德陽 618500）

一、新工科背景下專業(yè)教學(xué)新需求

2016年，新工科概念問世。隨后，部分工科高校在國家教育主管部門的召集引導(dǎo)下展開相關(guān)政策理論研究，另有“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”等一系列倡議性文件的出臺(tái)，旨在進(jìn)一步擴(kuò)大政策的影響范圍。新工科是我國工程教育發(fā)展的新思維、新方式，是工程教育改革的重大戰(zhàn)略選擇，一經(jīng)提出，便引發(fā)高校廣泛關(guān)注并獲得快速發(fā)展。無論是新學(xué)科或交叉學(xué)科的興起，還是傳統(tǒng)工科的轉(zhuǎn)型升級(jí)，目的均在于適應(yīng)全新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，培養(yǎng)新型科技工程人才?？偟膩碚f，新工科對(duì)專業(yè)教學(xué)有兩方面的主要影響：（1）專業(yè)設(shè)置方面。新工科屬于系統(tǒng)工程，涉及整個(gè)人才培養(yǎng)體系，絕不簡單意味著學(xué)校名稱或教育類型的疊加與更換。要想推行新工科建設(shè)，推動(dòng)新工科改革理念落地，必須將其貫穿專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐中，必須重視并強(qiáng)化專業(yè)教學(xué)工作。新工科專業(yè)的產(chǎn)生主要得益于社會(huì)的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步。一方面，在社會(huì)發(fā)展背景下，新產(chǎn)業(yè)與新業(yè)態(tài)產(chǎn)生，進(jìn)而形成新職業(yè)；另一方面，科技進(jìn)步為社會(huì)帶來了新技術(shù)與新經(jīng)濟(jì)。學(xué)科交叉作為新技術(shù)與新經(jīng)濟(jì)的主要特征，與新職業(yè)再次交匯形成了新工科專業(yè)［1］。新產(chǎn)業(yè)形態(tài)必將制造新的職業(yè)崗位，而新的職業(yè)崗位則勢(shì)必催生新工科專業(yè)。此外，伴隨著新技術(shù)與新經(jīng)濟(jì)的問世，倡導(dǎo)多學(xué)科交叉成為新工科的發(fā)展目標(biāo)，而不同學(xué)科實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合后又將誕生許多新專業(yè)。（2）專業(yè)人才培養(yǎng)方面。在國家工業(yè)化初級(jí)階段，知識(shí)屬性較弱且技術(shù)附加值偏低的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)是主要產(chǎn)業(yè)，而高校作為人才的“供應(yīng)商”，同樣以培養(yǎng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)人才為主，旨在推動(dòng)國家的工業(yè)化發(fā)展。比如，大部分高校在面向技術(shù)含量低且機(jī)械加工尚未實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)開設(shè)了機(jī)械類的相關(guān)專業(yè)。這種人才培養(yǎng)方式的確在一段時(shí)期內(nèi)滿足了機(jī)械類行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展需求，但是隨著科技的不斷進(jìn)步與企業(yè)和行業(yè)需求的不斷提升，其滯后性逐漸顯現(xiàn)出來，甚至嚴(yán)重阻礙了人才的發(fā)展。在新工科背景下，高校專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位發(fā)生了轉(zhuǎn)變。一方面，“制造強(qiáng)國”目標(biāo)提出了更高的職業(yè)需求；另一方面，實(shí)現(xiàn)“中國智造”目標(biāo)也要求知識(shí)含量與智能化水平的提升。因此，高校在延續(xù)以至強(qiáng)化新工科專業(yè)人才實(shí)踐性與應(yīng)用性的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)而培養(yǎng)新時(shí)期所需的專業(yè)人才，以期更好地服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

二、新工科背景下機(jī)械電子工程專業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

機(jī)械電子工程專業(yè)是工程科學(xué)的新生專業(yè)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性，致力于培養(yǎng)機(jī)電產(chǎn)品與系統(tǒng)等領(lǐng)域的專門人才，作為原機(jī)械類專業(yè)與其他學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，現(xiàn)已在一定程度上打破了學(xué)科界限，然而就其教育教學(xué)實(shí)踐來看，仍然存在諸多問題?？傮w來看，在新工科背景下，機(jī)械電子工程專業(yè)主要面臨以下幾方面的挑戰(zhàn)。

（一）迎合新形勢(shì)需要制訂人才培養(yǎng)方案

當(dāng)前，不少機(jī)械類專業(yè)在專業(yè)課程設(shè)置過程中尚不具備邏輯性與系統(tǒng)性思維，而是體現(xiàn)出較大的隨意性等特點(diǎn)，導(dǎo)致各門課程之間關(guān)系混亂，繼而引發(fā)兩點(diǎn)問題：一是課程獨(dú)立性較差，課程內(nèi)容重復(fù)度偏高；二是重要課程內(nèi)容缺失。從機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案來看，該專業(yè)目前仍然傾向于面向傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)而非機(jī)械行業(yè)新興業(yè)態(tài)進(jìn)行課程設(shè)置，導(dǎo)致人才難以滿足大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)與新材料，以及集成電路、智能制造等新產(chǎn)業(yè)的需求［2］。因此，在新工科背景下，機(jī)械電子工程專業(yè)有必要結(jié)合新形勢(shì)的需求設(shè)置課程體系，并制訂人才培養(yǎng)方案。

（二）結(jié)合工程創(chuàng)新人才需求選擇教學(xué)內(nèi)容

目前，部分高校機(jī)械電子工程專業(yè)在課程設(shè)置的過程中仍然堅(jiān)持以傳統(tǒng)學(xué)科為導(dǎo)向，構(gòu)建了包括學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課、公共基礎(chǔ)課、實(shí)踐性課程及素質(zhì)拓展課程等在內(nèi)的課程體系，具體包括“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械制造基礎(chǔ)”“機(jī)械制圖”“材料力學(xué)”“理論力學(xué)”“電子學(xué)”及“電工學(xué)”等課程。從名稱上來看，這些應(yīng)用型高校的課程設(shè)置與研究型高校一致，而從技術(shù)路徑角度來看，課程依舊是由機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)術(shù)權(quán)威結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，并借鑒其他大學(xué)課程體系設(shè)置而成。機(jī)械電子工程專業(yè)是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)升級(jí)后的結(jié)果，致力于培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才，因此其教學(xué)內(nèi)容必須能夠適應(yīng)新業(yè)態(tài)的發(fā)展需求。具體而言，需及時(shí)解決當(dāng)前存在的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)產(chǎn)業(yè)需求相脫節(jié)的問題，在實(shí)踐教學(xué)過程中積極應(yīng)用先進(jìn)的科技成果，通過對(duì)接教學(xué)內(nèi)容與工作內(nèi)容，確保高校人才培養(yǎng)工作適應(yīng)企業(yè)的需求。此外，還需統(tǒng)一規(guī)劃科創(chuàng)項(xiàng)目與案例，確保項(xiàng)目間保持密切關(guān)聯(lián)，有效提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目類型多元，具體包括循環(huán)式創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、分段式創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目及對(duì)應(yīng)式創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目等。因此，需結(jié)合具體訓(xùn)練目標(biāo)選擇訓(xùn)練項(xiàng)目類型，從而有效提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力與綜合素養(yǎng)。

（三）結(jié)合變革需求創(chuàng)新教學(xué)方法

作為工程科學(xué)的新生專業(yè)，機(jī)械電子工程專業(yè)仍然保有傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)的特點(diǎn)與屬性，具備較強(qiáng)的系統(tǒng)性與扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)，因此，該專業(yè)基礎(chǔ)課程體系相對(duì)穩(wěn)定成熟。然而，換個(gè)角度來看，該專業(yè)基礎(chǔ)課程存在靈活性較差等弊端，導(dǎo)致教師難以及時(shí)迎合需求完成轉(zhuǎn)換，未能做到理論聯(lián)系實(shí)際，仍然采用講授式教學(xué)方法，進(jìn)而使得該專業(yè)的實(shí)踐性發(fā)揮受阻，專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。因此，在新工科背景下，機(jī)械電子工程專業(yè)還需迎合變革需求創(chuàng)新教學(xué)方法。

三、新工科背景下機(jī)械電子工程專業(yè)教學(xué)改革路徑

（一）確立專業(yè)能力目標(biāo)

高校機(jī)械電子工程專業(yè)開展新工科建設(shè)工作需要基于新工科的理念，立足于企業(yè)需求、崗位要求及職業(yè)能力要求，積極借鑒國內(nèi)外高水平應(yīng)用型院校工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)工作理念，革新人才培養(yǎng)方案與模式，堅(jiān)持以能力為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)能力輸出，著力提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程應(yīng)用能力、實(shí)踐能力及專業(yè)綜合素養(yǎng)。另外，高校機(jī)械電子工程專業(yè)還需在確立具體方法的基礎(chǔ)上確立能力目標(biāo)。關(guān)于方法，可以邀請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員與工程師等進(jìn)入高校召開企業(yè)專家研討會(huì)，為該專業(yè)學(xué)生講授工作崗位類型、工作任務(wù)內(nèi)容及職業(yè)能力要求等；也可以采用調(diào)研的形式，廣泛且深入地調(diào)查適合該專業(yè)畢業(yè)生從事的崗位群及其對(duì)畢業(yè)生提出的知識(shí)、能力和素質(zhì)等要求；還可以安排專業(yè)建設(shè)人員采用梳理歸納法確立專業(yè)能力目標(biāo)。采用上述方法，可以得出機(jī)械電子工程專業(yè)的能力培養(yǎng)目標(biāo)：符合國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)，具備正確“三觀”與愛國情懷，能夠自覺遵守國家法律法規(guī)；能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，以及機(jī)械基礎(chǔ)、電工電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等專業(yè)知識(shí)解決機(jī)電工程技術(shù)問題；能夠運(yùn)用專業(yè)知識(shí)技術(shù)并合理使用專業(yè)工具設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)，并進(jìn)行安裝調(diào)試與維護(hù)改造等工程活動(dòng)；能夠使用常用設(shè)備工具完成測試測量任務(wù)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析及改進(jìn)工作；能夠設(shè)計(jì)制造機(jī)電產(chǎn)品及其零部件；能夠識(shí)別分析機(jī)電系統(tǒng)工程的實(shí)際問題，具備機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成及運(yùn)行能力；能夠應(yīng)用法律、經(jīng)濟(jì)及管理等相關(guān)知識(shí)管理機(jī)電產(chǎn)品項(xiàng)目；具備團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，能夠充分發(fā)揮自身的積極作用；能夠使用正確的方法檢索文獻(xiàn)資料，具備良好的書面與口頭表達(dá)能力；具備良好的自主學(xué)習(xí)能力與技術(shù)創(chuàng)新能力，能夠規(guī)劃自身學(xué)業(yè)與未來職業(yè)發(fā)展路徑，實(shí)現(xiàn)自身在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展；具備社會(huì)責(zé)任感與良好的職業(yè)道德；具備實(shí)效意識(shí)，能夠持續(xù)精進(jìn)自身。此外，還需進(jìn)一步確立專業(yè)能力目標(biāo)，包括機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造能力、機(jī)電系統(tǒng)控制集成能力、機(jī)電設(shè)備裝調(diào)維護(hù)能力及項(xiàng)目管理與技術(shù)服務(wù)能力等四大核心專業(yè)能力。其中，機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造包括機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝編制、設(shè)備操作加工及產(chǎn)品質(zhì)量等四項(xiàng)工作任務(wù)；機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備控制集成主要包括控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一項(xiàng)工作任務(wù)；機(jī)電設(shè)備裝調(diào)維護(hù)包括機(jī)電產(chǎn)品零部件采購、機(jī)電產(chǎn)品安裝與調(diào)試、機(jī)械設(shè)備維修等三項(xiàng)工作任務(wù)；項(xiàng)目管理與技術(shù)服務(wù)主要包括機(jī)電產(chǎn)品項(xiàng)目管理、技術(shù)支持及機(jī)電設(shè)備營銷等三項(xiàng)工作任務(wù)。

（二）構(gòu)建以能力模塊為導(dǎo)向的專業(yè)課程體系

高校機(jī)械電子工程專業(yè)需要結(jié)合四大核心專業(yè)能力及其細(xì)化要素，構(gòu)建能力模塊化課程體系，解決傳統(tǒng)學(xué)科體系存在的課程內(nèi)容短缺或重復(fù)的問題，實(shí)現(xiàn)課程系統(tǒng)化與關(guān)聯(lián)化。具體來說，可在機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造模塊當(dāng)中增設(shè)智能制造課程，推動(dòng)專業(yè)教學(xué)與前沿技術(shù)之間的有機(jī)融合。在機(jī)電系統(tǒng)控制集成模塊中增設(shè)“自動(dòng)化技術(shù)”“機(jī)器視覺”“生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集”及“網(wǎng)絡(luò)通信”等課程，凸顯控制集成技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值；在機(jī)電設(shè)備裝調(diào)維護(hù)模塊當(dāng)中增設(shè)“機(jī)電設(shè)備”“機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試維護(hù)綜合實(shí)驗(yàn)”及“機(jī)電一體化技術(shù)”等課程，有效培養(yǎng)并提高學(xué)生的實(shí)操能力；在項(xiàng)目管理與技術(shù)服務(wù)模塊中增設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)”“大數(shù)據(jù)”及“云計(jì)算”等課程，實(shí)現(xiàn)智能制造與管理技術(shù)能力之間的有機(jī)融合。教師應(yīng)在確定課程能力要求的基礎(chǔ)上明確專業(yè)授課的目的，使用多元化教學(xué)方法開展專業(yè)課教學(xué)，并采用合理的考核方式，確保學(xué)生達(dá)成專業(yè)能力的要求。以能力模塊為導(dǎo)向的專業(yè)課程體系包括通識(shí)教育課程平臺(tái)與專業(yè)能力課程平臺(tái)兩個(gè)部分。其中，通識(shí)教育平臺(tái)課程又分為必修課程與選修課程，具體包括“高等數(shù)學(xué)”“大學(xué)英語”“物理”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”及“形勢(shì)與政策”等自然學(xué)科與素質(zhì)拓展課程，基本安排在第一、二學(xué)年。專業(yè)能力課程平臺(tái)由產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、系統(tǒng)控制集成、設(shè)備裝調(diào)維護(hù)、項(xiàng)目管理與技術(shù)服務(wù)四個(gè)能力模塊組成，各模塊內(nèi)部均設(shè)有數(shù)門必修課程與選修課程。傳統(tǒng)的機(jī)械電子工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建以學(xué)科為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)各門課程知識(shí)的系統(tǒng)性與完整性，旨在提高學(xué)生的知識(shí)水平。新工科背景下的專業(yè)課程體系構(gòu)建則以能力模塊為導(dǎo)向，注重以能力反推知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生掌握各項(xiàng)專業(yè)能力與各門專業(yè)課程知識(shí)。

（三）開展以能力模塊為基礎(chǔ)的專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐

在新工科建設(shè)背景下，機(jī)械電子工程專業(yè)教師需要結(jié)合各項(xiàng)專業(yè)能力要素，采用多元化的教學(xué)方法，借助能力驅(qū)動(dòng)模式開展專業(yè)課程教學(xué)工作，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力［3］。具體來說，教學(xué)實(shí)踐包括以下幾方面：（1）使用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方法的教學(xué)實(shí)踐，如“機(jī)電控制系統(tǒng)”“機(jī)電設(shè)備”“經(jīng)濟(jì)分析”及“工程項(xiàng)目管理”等課程均可使用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的專業(yè)能力。以自動(dòng)化技術(shù)課程教學(xué)為例，教師首先設(shè)計(jì)電梯運(yùn)行、恒溫控制、人機(jī)界面等一系列學(xué)習(xí)任務(wù)，然后安排學(xué)生設(shè)計(jì)電器原理圖、預(yù)算總體成本并購買電器元器件，最終完成硬件接線圖與PLC控制程序。這類教學(xué)實(shí)踐尊重學(xué)生的主體地位，使其得以在工作現(xiàn)場完成項(xiàng)目，能夠有效提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。（2）使用現(xiàn)場教學(xué)方法的教學(xué)實(shí)踐。為了增加學(xué)生對(duì)專業(yè)課程知識(shí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)，許多機(jī)械電子工程專業(yè)往往采用現(xiàn)場教學(xué)法開展具體的教學(xué)實(shí)踐。以“機(jī)械制造過程”課程為例，該課程涉及傳統(tǒng)機(jī)加工、數(shù)控加工、特種加工、加工工藝及工藝裝備等多方面的內(nèi)容，采用現(xiàn)場教學(xué)法可使學(xué)生在遵循制造環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)范的基礎(chǔ)上，觀察基本材料切削過程與各類機(jī)床加工過程，了解工藝裝備組成部分與使用方式，掌握速度、進(jìn)給量及切削深度等數(shù)據(jù)計(jì)算方法，并使學(xué)生獨(dú)立完成部分基本材料的切削加工任務(wù)。（3）開展具體工程項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)踐。鑒于機(jī)械電子工程專業(yè)課程僅能培養(yǎng)學(xué)生部分專業(yè)能力的局限性，可將工程技術(shù)大賽、創(chuàng)造杯及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)融入人才培養(yǎng)體系中，并將創(chuàng)新想法與設(shè)計(jì)圖紙實(shí)物化，以進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)能力與創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力。另外，學(xué)生需在具備設(shè)計(jì)開發(fā)能力與專業(yè)技術(shù)問題解決能力的基礎(chǔ)上，具備項(xiàng)目管理能力、交流能力、社會(huì)責(zé)任感、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及時(shí)效意識(shí)等，并做到持續(xù)改進(jìn)。

結(jié)語

新工科是我國高等教育改革的重要舉措，機(jī)械電子工程專業(yè)是典型的新工科專業(yè)，并且發(fā)展目標(biāo)與新工科理念高度契合。在新工科建設(shè)的背景下，高校機(jī)械電子工程專業(yè)有必要明確并進(jìn)一步確立專業(yè)能力目標(biāo)，鎖定四大核心專業(yè)能力；改變傳統(tǒng)學(xué)科導(dǎo)向，轉(zhuǎn)而以能力為導(dǎo)向構(gòu)建專業(yè)課程體系；以能力模塊為基礎(chǔ)，使用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法、現(xiàn)場教學(xué)法，并通過開展具體工程項(xiàng)目開展專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐。