原文鍊接: https://www.view.sdu.edu.cn/info/1023/137231.htm
“山”模式、“大”創新——新工科人才創新實踐能力培養模式的探索與實踐
近日,學校公布了2019年教學成果獎獲獎項目名單,學院李建勇、姜兆亮、朱振傑、畢文波、馬金平、宋清華、霍志璞、周詠輝,共同完成的《新工科人才創新實踐能力培養模式的探索與實踐》獲得一等獎。這份榮譽極大肯定了機械工程學院多年來新工科人才培養模式的研究與應用,也充分展現了機械工程學院教育教學工作的進展和創新。
成果依托機械工程國家級實驗教學示範中心、數字化設計與制造國家級虛拟仿真實驗教學中心和山大——臨工國家級工程實踐教育中心三個國家級教學平台,11個教學研究項目(分别來自國家虛拟仿真實驗教學項目、教育部産學合作協同育人項目、科技部創新方法專項項目、創業類慕課建設項目、山東省高等學校創新創業就業教育通識課程指導綱要研究項目、山東大學教育教學改革研究項目等),探索出一條“山”模式、“大”創新的新工科人才實踐能力培養之路。
“新工科”建設,引領機械教學發展改革
《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》(教高司函〔2017〕6号)把“新工科”建設的内容歸納為“五新”:工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系,這是國家戰略。因此,傳統裝備制造業的人才培養急需轉型和發展,當前機械工程專業的傳統教學,已越來越難應對行業升級對人才創新實踐能力的要求,在梳理機械工程專業培養方案和實踐教學體系時,發現存在理論課堂教學與創新實踐能力教育脫節、專業實驗實踐平台資源共享差和創新實踐能力的培養評價機制亟待完善和健全等問題,這使得新工科專業可持續發展的教學理念和育人模式變革迫在眉睫。
“山”模式、“大”創新,領航人才培養新長征
教學團隊在機械工程學科開展教學改革,以“智能制造工程”新工科特色專業為示範點,經過摸索和實踐,推出了系列創新舉措和解決方法。具體包括:
(1)構建符合新工科人才培養要求的“知識—設計—實踐—創新”能力培養有機集成的“四位一體”創新實踐教學體系,開展基于項目牽引的培養方案改革,将畢業設計提前到大二開始,提前引入工程意識,實踐教學進行課程思政建設,把新工科人才的知識、能力、素質培養有機結合。
建立明确的專業培養目标:面向國家智能制造戰略、國家和區域經濟社會發展需求、面向重大基礎與應用基礎研究、變革性技術、戰略性高技術、戰略性新興産業,面向“中國特色、世界一流”的建設目标,應對以新技術、新産業、新業态和新模式為特征的新經濟的挑戰,堅持“寬口徑、厚基礎、強實踐、重創新”的人才培養理念,培養能綜合應用智能制造理論、人工智能、現代機械設計方法、計算機技術進行智能制造工藝與裝備開發和制造,掌握寬厚的基礎理論、紮實的專業知識和基本技能,具有較強的綜合創新意識、獨立工作能力和團隊精神,具有高度社會責任感、良好的文化素養、寬厚的專業基礎、開闊的國際視野、個性與人格健全發展的高素質創新型新工科人才。
構建科學合理的新工科人才實踐能力培養體系:開展基于項目牽引的培養方案改革,将畢業設計提前到大二開始,提前引入工程意識,把握專業需求和教學特點,把本科生培養過程中的基礎理論課、專業基礎課和專業課有機結合,結合知識(基礎理論、專業基礎和專業知識)、設計(3個課程設計、1個畢業設計)、實踐(工程訓練、實驗、實習、社會實踐等)和創新(創新設計、競賽等)能力培養,建立“知識—設計—實踐—創新”能力培養有機集成的創新實踐教學體系。實踐教學進行課程思政建設,把新工科人才的知識、能力、素質培養有機結合。
圖1符合新工科人才培養要求的創新實踐教學體系
(2)建立教學、實踐、科研相結合的新工科人才創新實踐能力培養模式:設計校内“山”字(4+5+4)實踐教學環節模式,創建校外“大”字(一軸雙驅)創新實踐活動。
針對畢業生創新實踐能力與用人單位需求之間的差距,以強化提升工科學生創新實踐能力為目标,充分利用校内外資源,組織豐富多樣的課外創新實踐活動,有機融合課内實踐環節與課外創新活動,構建長效、多赢的創新實踐教學平台,設計校内“山”字(4+5+4)實踐教學環節模式:
4門實驗:智能裝備綜合實驗+機械工程基礎實驗+創新設計訓練實驗+創新綜合實驗;
3實習+2實訓:【認知實習、生産實習、畢業實習】+【工程訓練(電子)、工程訓練】;
4個設計:3個課程設計+1次畢業設計。
創建校外“大”字(一軸雙驅)創新實踐活動(一條産學研用協同創新主軸,創新實踐、社會實踐雙驅,X項活動):
創新實踐活動:各種創新設計、暑期學校、科技競賽、科研項目、創新論壇等;
社會實踐活動:社會調研、企業社會實踐、創業就業規劃等。
圖2教學、實踐、科研相結合的新工科人才創新實踐能力培養模式
(3)建立了“創新導向、團隊參與、滾動分流、綜合評價”的培養評價機制,将團隊評價、實踐訓練成績、創新創業能力和綜合素質考核引入創新創業人才培養工作。
以學生創新實踐能力培養為目标,以有效性提升為原則,以“注重過程,淡化結果”為理念,以強調過程考核、表揚、激勵為主要方法,引導學生自主學習和自主研究,指導學生制訂工作方案和工作進度,檢查督促學生分階段确立研究目标、分階段推進實施、團隊協作完成。探讨适合的實踐教學活動考核方式與方法,重點考核各階段學生的創新思維能力、實踐動手能力、綜合表達能力、知識應用能力、人際溝通能力、團隊協作能力和獨立工作能力等。讓學生提早進入設計者、創新實踐角色,激發學生投入創新發明的熱情。盡可能肯定學生在創新實踐過程中的優點,從而讓學生享受成功的樂趣,以此激發學生的創新欲望。推行以能力為中心的開放式、全程化考核方式。
成果有效落地,應用推廣師生受益
(1)實踐教學體系改革,構建了特色鮮明的“平台+模塊”學科主幹實踐教學課程群。“平台”——保證人才的基本素質和全面發展的共性要求,“模塊”——實現不同專業方向人才的分流培養,體現個性差異。
課程體系覆蓋全環節、全流程、全知識領域,将各種技術綜合運用,涉及智能制造、信息、大數據及物聯網等多個産業領域,實現設計、制造、裝配、管理、維修等階段的數字化、信息化、和智能化。智能制造課程體系形成6個課程群:學科平台基礎課程群、智能設計課程群、智能制造課程群、智能制造信息課程群、智能制造管理(決策)課程群、智能制造實踐教學課程群。實踐教學課程群由四大部分組成:課程教學、實踐性教學、科技創新活動、課外實踐活動。課程設置貫穿“知識—設計—實踐—創新”的創新實踐教育模式。
學科主幹實踐教學課程建設發揮輻射帶動作用。教師科研成果促進了實踐教學内容改革、開展以賽促學的教學實踐、教研項目建設成效顯著。開展基于項目牽引的實踐教學培養方案改革,将畢業設計提前到大二開始,結合項目教學法,采用研究性學習方式進行學習。使學生從單一性的學習轉向綜合的以解決工程實際問題為主的學習:本着“需求重構、本碩打通、夯實基礎”的原則,以導學、自學和項目研究為主。主幹課程的學生課堂評價優秀率達到100%。
(2)2016年,機械工程學院新增“數字化設計與制造國家級虛拟仿真實驗教學中心(山東大學)”,依托山東大學機械基礎國家級實驗教學示範中心和山東大學-山東臨工國家級工程實踐教育中心開展建設,以典型現代制造企業為虛拟環境,以數字化設計和制造為知識主線,以企業生産過程中的各個生産環節為内容,建立了以培養學生創新實踐能力為核心,構建數字化設計仿真平台、數字化制造仿真平台、數字化工廠平台、創新實踐平台(四平台)的虛拟仿真實驗教學體系,努力提高學生的綜合素質、知識結構、創新能力和工程實踐能力。
建設智能制造工程專業實驗室,設立智能設計實驗平台、智能加工實驗平台、智能共融機器人實驗平台、智能物流實驗平台、大數據與物聯網實驗平台和智能管理實驗平台等6個實驗平台。
近幾年以山東大學為依托,以機械工程學院為承建單位,建立了山東大學-臨工研究院、山東大學日照智能制造研究院,學院集中全院精幹力量對接臨工、日照裝備制造企業,緊密圍繞智能化産品及制造開展項目建設和技術開發,實現優勢互補,共同開發智能制造和先進制造共性技術,新增國家自然科學基金優秀青年科學基金項目1項、橫向課題164項,共同發展人才培養和學科建設,把雙方的合作推向更大範圍、更高層次、更深程度。
(3)本科人才培養質量持續提高。近三年,機械工程學院學生在各級各類競賽中表現優秀,在挑戰杯大學生課外學術科技作品競賽、大學生數學建模競賽、智能車競賽、機器人比賽、機械創新競賽等諸多競賽中,本科生先後獲國家級一等獎28項、二等獎19項、三等獎26項,省級一等獎100項、二等獎67項、三等獎70項。連續三年來一直是就業熱門專業,就業需求比例超過8:1,實際就業率一直在95%以上。近三年共有畢業生688人,畢業生一次就業率在97%以上,其中,2016年97.07%,2017年97.19%,2018年97.39%。在本專業方向上就業人數占75%以上,達到了專業學習與培養的目标,實現了本專業對學生的教育和規劃。
回首前路,機械工程學院在教育教學改革上取得了一些成績,展望未來,任重道遠。正所謂“雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越”,教學團隊将以習近平新時代中國特色社會主義思想為指引,繼續探索人才培養模式,為國家和社會培養更多具有高度社會責任感、良好文化素養、寬厚專業基礎和開闊國際視野的高素質創新型新工科人才。