面向工程教育專業認證的機械實踐教學

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摘要：隨著科學和技術的不斷進步、工程科學的發展完善，工程知識體系越來越龐大，機械行業對全方位人才的需求越來越多。為更好地適應工程教育認證的要求，提高學生解決復雜工程問題的能力，需對面向工程教育專業認證的機械專業實踐教學模式進行改革。因此，工程教育必須在很短的時間內，讓學生接受更多更深的理論知識和實踐經驗。我們需要對傳統機械專業實踐教學模式進行重大變革以應對這樣的挑戰。文章重點介紹了工程教育認證下機械專業本科實踐教學的現狀，結合與山東省科學院合并后的齊魯工業大學機械專業實際情況，對工程教育認證標準下的機械本科專業實踐教學方案進行探討和改進，從校內實踐和校外實踐兩方面進行了詳細介紹。將專業基礎課程、創新實驗平臺以及教輔支持平臺有機融合，旨在發掘工程教育認證標準對我校機械專業實踐教學模式改革的啟示，從而更好地指導專業建設。

關鍵詞：工程教育認證；機械專業；實踐教學模式改革

一、概述

實踐教學在高等學校工科教育的教學任務中占有重要地位，實踐教學的初衷是培養學生的創新意識和實踐能力，為他們以后更順利地踏上工作崗位做好堅實有力的基礎。各個高校均采取了相應措施，力求與工程教育專業認證更好地吻合[1]。其核心是確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價[2]。2017年，工程教育在國家工業化進程中，為廣泛、獨立且完整的工業體系的形成和發展提供了無可替代的前提條件。機械設計制造及其自動化是一門工科專業，是中國制造業從制造大國轉向制造強國，專業培養具有機械設計基礎知識和應用能力的高級工程技術人員[3]。中國牢牢把握新一輪技術革命和產業轉型這一重要歷史機遇，既有繼承又有飛躍發展，頒布《中國制造2025》。要創新，要實現綠色發展，優化中國產業結構，培育人才，是2025年中國制造業新要求。機械設計制造及其自動化作為高校為行業培養高素質的工程人才本科專業，滿腹經綸只懂得紙上談兵是遠遠不夠的。在當前工程教育認證的背景下，機械專業實踐教學模式存在的可實施性、成效性應充分符合工程教育認證的標準。

二、傳統機械專業實踐教學模式

傳統機械專業實踐教學模式為：理論教學為重，實踐教學為輔。注重學生的理論知識的培養，但會造成理論學習與實踐脫節，實踐教學是其他教學形式不可替代的。俗話說：三分理論，七分實踐。理論只有和實踐結合，才會有感性的認識，才會對以后的理論學習有更大的幫助。傳統機械專業實踐教學模式包括五個方面：金工實習、專業實驗課、專業課程設計、參觀實習、畢業設計。首先，學生到了大學二年級，學校會在工程實訓中心統一組織金工實習，并且在校內實踐教學中占有重要地位。金工實習可以培養基礎實踐操作能力，為學生們的后續理論課程打下了一個堅實基礎[4]。其次，學校也會注重學生對現代制造技術的技能訓練，充分利用學校實驗室設備，開設實驗課程，如機械原理實驗課、機械設計實驗課、測試技術實驗課和理論力學實驗課等。再次，各個高校會利用專業課程，設置課程設計實踐課。機械專業課程設計包括機械原理一級齒輪減速器課程設計、機械設計二級齒輪減速器課程設計等。另外安排學生統一去公司實習，考慮到學生安全問題，大多數高校采用參觀實習的形式。最后就是畢業生的畢業設計，根據自己興趣和畢業設計導師研究方向選題。但是，這五個方面的實踐教學在現代工業生產發展迅速，“新工科”不斷推動發展，技術更新和產業迭代不斷加速的背景下，存在很多問題。金工實習包括學習安全生產的重要性和工廠實習的安全制度，學習車、鉗、銑、刨、磨、鑄、鍛、焊等基本加工方法。老師在旁邊做指導的前提下，做簡單操作，可以使從沒有接觸過金屬加工工具的大學生的動手實踐能力得到顯著提高。金工實習可以掌握基本的機械加工流程和方法，可為以后學習設計相關機械產品和零件加工打下堅實的基礎。但是在短短的金工實習時間段內學生不可能完全掌握這門技術，只是簡單地了解一些機械制造的一般過程，熟悉了零件的常用加工方法。金工實習效果往往達不到預期，一方面學生們在這兩周金工實習時間內，可以不去上乏味枯燥的專業課程，抱著一種玩的態度、一種新鮮感去完成任務，學習態度不夠端正。另一方面實習老師們對于金工實習重視程度有所偏差，老師們出于安全角度考慮，大多數是講解演示教學，沒有給學生充分的機會去實際操作一些機床。而只有既與理論緊密聯系又相互獨立地進行實踐，才會學到真正屬于自己的東西。總的來說，金工實習范圍和學習深度不夠。實驗教學環節中重復性、驗證性的實驗占很大比例，而培養學生分析能力和創新思維的綜合設計性實驗比例過少。當下世界，新知識層出不窮，新科技突飛猛進，但是教學的實驗內容卻得不到及時更新，加上學生專業理論課程任務繁重，所學知識龐雜。所以，在這種情況下，傳統實踐教學模式中安排的陳舊實驗內容就顯得多余，而且學生應付實驗的現象較為嚴重。另外，傳統實踐教學所進行的課程實驗與實際生產脫節，課程的實踐性難以得到體現。傳統實踐教學模式中課程設計存在單一和過時的問題并且也沒有更好地與實際生產緊密結合；每一年級課程設計題目相似，缺乏創意；采用小組共同合作設計，存在學生偷懶情況。實習環節還有部分高等院校采取參觀實習的做法，這就使學生缺乏實踐機會，不能達到預期的教學目的。另外一些實習單位對涉及內部及企業技術秘密的內容，不對外展示，學生一般難以真正學習到相關技術。課程設計和畢業設計來源有限，一般以導師的實驗項目為準，設計題目老套，缺乏與實際工業生產項目的聯系。以導師研究方向為導向的畢業設計學生小組，往往在研究課題上比較接近，很難反映出學生的發散性思維，雷同設計現象很普遍。鑒于以上種種情況，畢業生僅僅進行這些實踐學習，欠缺實踐經歷，特別是創新能力。各個高校急需優化機械專業實踐教學模式，改革機械專業實踐教學方法和手段，研究探索多元化、全方位實踐教學模式。

三、機械專業實踐教學模式改革的機遇和挑戰

機械制造業是國家先進制造業的核心之一，國與國之間競爭的實質是以經濟和科技實力為基礎的綜合國力的較量。目前，全球制造業第三次革命正在進行中，機械制造業正在如火如荼地發展進步，這是中國制造業發展的關鍵時期。中國的社會經濟發展迅速，機械制造業也逐步建立了自己的體系，急需技術實踐型和技能實踐型人才。機械制造業技術水平的高低和發展速度取決于未來高端產業發展的人才，所以，需積極培養和儲備機械類相關人才。因此，各個高校在加強理論教學的同時更要注重提高學生的實踐創新能力。這對于中國各個高校實踐教學模式的改革是一個機會。但是，實踐教學在傳統教學模式中一直被定性為驗證理論的輔助性教學，各個高校對實踐教學的重視程度不高，這種情況在一定程度上不利于應用型人才的培養。機械制造行業，工程實踐人才短缺，急需在各個高校進行實踐教育模式的改革，以適應機械制造業的發展需要。同時，機械專業實踐教學模式改革也面臨著一些問題。機械專業在實踐教學中存在的問題有主觀上對實踐教學不夠重視，客觀上實踐教學資源相對匱乏。傳統機械專業實踐教學模式已經為大多數高校認可和實施，學生也適應了這種實踐教學模式。學校和學生已經形成思維定式，認為理論知識才是作為一名在校學生應掌握的，而動手實踐操作則是由公司培養，是公司的責任，在這種思維模式下，可能有部分高校和學生會不認可注重實踐教學的教學方法。同時，實踐教學中會需要實踐教學資源，而這需資金的大力支持和保證，這對高校來說，又是一種壓力。

四、機械專業實踐教學模式改革的思路與啟示

工程教育專業認證要求圍繞學生畢業能力達成這一核心任務展開，并強調保證專業教學質量和活力。為此，我們必須從思想認識上給予高度重視，一方面注重校內課程實踐教學，另一方面注重與校外企業合作實踐教學。下面以齊魯工業大學機械專業的實踐教學模式為例。齊魯工業大學是山東省人民政府2017年5月28日整合原齊魯工業大學、山東省科學院等優質教育科研資源組建而成的省屬重點高校。是首批山東特色名校工程學校和“山東省2011協同創新中心”牽頭單位，被主流媒體評為山東省十大“最具社會口碑學校”、山東省“最具就業競爭力本科院校”。齊魯工業大學是山東省目前唯一一所工業大學，致力于建設國內一流、國際上有重要影響的工科院校。機械設計制造及其自動化專業是省級特色專業、山東省卓越工程師培養計劃試點專業，專業設立時間長，具有較強的科研實力。近年來山東省特色名校重點建設項目、應用型人才培養支持計劃項目也給予本學科大力投入，開辦有“增材制造與3D打印技術”、“工業機器人應用技術”專業。具有“機械工程”碩士授予權，研究方向廣泛，致力于培養學生自主創新能力和促進產業結構調整和發展方式轉變。目前，我校機械專業畢業生人才濟濟，理論基礎深厚，已在山東省各經濟發達城市從事研發設計工作。本校機械專業在保證完善學科理論建設的前提下注重學生實踐，在培養應用型工程類人才方面成果顯著。根據工程教育專業認證具體標準，機械專業實踐教學模式改革需結合自身特色，朝著有利于學生實踐鍛煉、就業和為社會服務的方向切實定位，實現專業價值最大化。因此，我校結合機械專業實際，從校內實踐教學和與企業聯合實踐教學兩方面改革，提出了建設性意見。

（一）校內實踐教學方式

校內實踐教學既包括傳統教學實踐模式下的一系列實踐教學活動也包括一些新的內容。1.加強實踐教學隊伍建設加強實踐教學師資隊伍的建設，增強實踐教學的指導能力，首要的是加強教師對實踐教學地位和作用的認識[5]。其次，要創建有主動性、創新性的實踐教學新機制。再次，需要吸引鼓勵高水平教師從事實驗教學和管理工作，重視實驗人員的培養和提高。最后，保障和監督校內實踐教學的質量和標準。我校機械專業教學隊伍治學態度嚴謹、學術水平高、結構合理，是注重學生創新設計和實踐能力培養的一大批高層次人才。我校老師們注重實踐教學培養模式研究，系統梳理實踐教學模式，教學改革成效顯著。組織、帶領學生親身參加國家級、省級項目的研發過程，創造機會接受一線科學家的指導，在理論教學基礎上，大力鼓勵、引導學生動手實踐。2.優化整合實踐教學資源，建立實驗基地學校對于機械專業大力投入實踐教學資金，在課程實驗方面，已建設成為集科研、教學、自主高新技術研發、高級人才培訓等一體化基地。學校機械工程實驗教學中心有34個實驗室，包括機械電子技術山東省高等學校骨干學科教學實驗中心和高端輕工裝備與智能制造協同創新中心等人才培養平臺。學校堅持“以學生為中心”，利用實驗室資源，開設數控電火花成型機、電火花切割機、雕刻機和數控銑床、車床實驗課等。學校堅信高質量的實踐基地、充實的科研活動、開放的研發平臺，可以使學生的動手操作實踐能力得到提升，可以更好地與畢業后的工作相接軌。另外，為提高學生分析、解決問題的綜合能力，學校也增加實驗儀器設備，提高開設設計性、綜合性、研究性和創新性實驗的比例，為學生接觸精密儀器和先進的實驗手段創造機會。3.積極鼓勵創新，參加機械類比賽我校為加強實踐教學投入力度，鼓勵老師們申報和組織實施國家及省級大學生創新實驗項目，組織本科生積極投入。整合和優化各種科技創新和實踐項目，創造機會為學生展示實踐創新小產品，并幫助學生對優秀機電產品進行申報專利和發表文章。學校鼓勵和引導機械專業優秀學生參加省內及國內一些機器人比賽和機電產品創新設計大賽。學生們完全自主完成包括機電作品方案構思，機電作品方案確定，機電作品加工制作，機電作品裝配，機電作品聯機調試。在老師們的指導下，學生們發散思維，尋找創新點，主動參與意識進一步增強，在各項比賽中也都取得了優異的成績。

（二）校外實踐教學方式

1.加強國際交流與合作走國際化、開放式的辦學道路，采用合作辦學、本科生互換、海外實習就業、暑期訪學等形式，進一步拓寬學生視野。我校機械專業包括有中德合作教學專業、中加合作教學專業。為響應國家“一帶一路”戰略，學校充分發揮科技和成果轉化優勢，共建國際科技合作前沿平臺。目前，建有中外聯合實驗室，政府間科技合作平臺及省級以上國際合作平臺，引進國家“外專千人計劃”專家。這些國際間的交流與合作，可以吸收和借鑒國外先進成果，有利于緊跟世界潮流，傳授先進制造技術，開闊學生們的視野，調動學生們積極探索的興趣。2．進一步加強卓越工程師培養計劃的實施為進一步做好“卓越工程師教育培養計劃”培養工作，校企聯合培養卓越工程師，我校設有卓越工程師試點班。卓越工程師計劃是按照通用標準和行業標準在企業的切實參與下，強化了企業實習實踐環節，共同培養具有工程能力和創新能力的人才[6]。學校組織帶領卓工班學生們去工廠實習，切實感受制造加工機電產品的樂趣；帶領學生參觀第十五屆中國國際機床展覽會等類似的機床展，參觀全球最先進實用的機床工具產品。卓工班學生在校期間就能夠深入工程車間一線，全面接受產業的最新要求，可實現人才培養校企雙向反饋。我校以卓越工程師教育培養計劃為契機，造就和培養一大批適應社會需要的高質量工程技術人才。3.學生自主分散實習和畢業設計自主選題以增加畢業生的就業為導向，采用分散實習方式。學校一方面固定安排一段時間，鼓勵學生自主尋找實習單位。為確保學生實習質量，采用實習單位蓋章，單位評價和單位打分的制度。另一方面為切實解決學生實習難與實習效果差的問題，學校加大校外實習實訓基地的建設。學校利用社會、校友資源，加強與企、事業單位聯系，為學生就業實習提供后備選擇。這種辦法也可以進一步提高學生實習的興趣和積極性，有利于培養學生勤于思考和創造性思維，幫助理解零部件的加工工藝。對于畢業設計，學校鼓勵學生多進行自主選題、自主研發的創新實踐活動，并可以將此運用于畢業設計。

五、結束語

本文結合齊魯工業大學實際情況，基于工程教育認證標準，對機械專業實踐教學模式改革進行了研究，提出了機械專業綜合實踐教學新模式。從校內專業實踐學習和校外專業實踐學習兩反面給出了建議，對機械設計制造及其自動化專業實踐教學模式改革起到非常大的推動作用，旨在完善機械設計制造及其自動化專業建設，為新形勢下機械專業本科生實踐能力培養探索出一條新路[7]。具有示范作用和借鑒意義，可以更好地實現專業價值。

參考文獻：

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[7]高鐵紅，張爭艷，孫立新，等.面向工程教育認證的機械專業綜合實踐教學新模式[J].高教學刊，2016，20（2）：170-171.

作者:張靜婕 杜勁 郝甜妹 單位:齊魯工業大學機械與汽車工程學院