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“山”模式、“大”創(chuàng)新——新工科人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式的探索與實踐
近日，學(xué)校公布了2019年教學(xué)成果獎獲獎項目名單，學(xué)院李建勇、姜兆亮、朱振杰、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(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)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(xué)院多年來新工科人才培養(yǎng)模式的研究與應(yīng)用，也充分展現(xiàn)了機械工程學(xué)院教育教學(xué)工作的進展和創(chuàng)新。
成果依托機械工程國家級實驗教學(xué)示范中心、數(shù)字化設(shè)計與制造國家級虛擬仿真實驗教學(xué)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(xué)平臺，11個教學(xué)研究項目（分別來自國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目、教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目、科技部創(chuàng)新方法專項項目、創(chuàng)業(yè)類慕課建設(shè)項目、山東省高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)就業(yè)教育通識課程指導(dǎo)綱要研究項目、山東大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目等）,探索出一條“山”模式、“大”創(chuàng)新的新工科人才實踐能力培養(yǎng)之路。
“新工科”建設(shè)，引領(lǐng)機械教學(xué)發(fā)展改革
《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》（教高司函〔2017〕6號）把“新工科”建設(shè)的內(nèi)容歸納為“五新”：工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系，這是國家戰(zhàn)略。因此，傳統(tǒng)裝備制造業(yè)的人才培養(yǎng)急需轉(zhuǎn)型和發(fā)展，當前機械工程專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)，已越來越難應(yīng)對行業(yè)升級對人才創(chuàng)新實踐能力的要求，在梳理機械工程專業(yè)培養(yǎng)方案和實踐教學(xué)體系時，發(fā)現(xiàn)存在理論課堂教學(xué)與創(chuàng)新實踐能力教育脫節(jié)、專業(yè)實驗實踐平臺資源共享差和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)評價機制亟待完善和健全等問題，這使得新工科專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)理念和育人模式變革迫在眉睫。
“山”模式、“大”創(chuàng)新，領(lǐng)航人才培養(yǎng)新長征
教學(xué)團隊在機械工程學(xué)科開展教學(xué)改革，以“智能制造工程”新工科特色專業(yè)為示范點，經(jīng)過摸索和實踐，推出了系列創(chuàng)新舉措和解決方法。具體包括：
（1）構(gòu)建符合新工科人才培養(yǎng)要求的“知識—設(shè)計—實踐—創(chuàng)新”能力培養(yǎng)有機集成的“四位一體”創(chuàng)新實踐教學(xué)體系，開展基于項目牽引的培養(yǎng)方案改革，將畢業(yè)設(shè)計提前到大二開始，提前引入工程意識，實踐教學(xué)進行課程思政建設(shè)，把新工科人才的知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)有機結(jié)合。
建立明確的專業(yè)培養(yǎng)目標：面向國家智能制造戰(zhàn)略、國家和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需求、面向重大基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究、變革性技術(shù)、戰(zhàn)略性高技術(shù)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，面向“中國特色、世界一流”的建設(shè)目標，應(yīng)對以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟的挑戰(zhàn)，堅持“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強實踐、重創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)理念，培養(yǎng)能綜合應(yīng)用智能制造理論、人工智能、現(xiàn)代機械設(shè)計方法、計算機技術(shù)進行智能制造工藝與裝備開發(fā)和制造，掌握寬厚的基礎(chǔ)理論、扎實的專業(yè)知識和基本技能，具有較強的綜合創(chuàng)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(yǎng)、寬厚的專業(yè)基礎(chǔ)、開闊的國際視野、個性與人格健全發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新型新工科人才。
構(gòu)建科學(xué)合理的新工科人才實踐能力培養(yǎng)體系：開展基于項目牽引的培養(yǎng)方案改革，將畢業(yè)設(shè)計提前到大二開始，提前引入工程意識，把握專業(yè)需求和教學(xué)特點，把本科生培養(yǎng)過程中的基礎(chǔ)理論課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課有機結(jié)合，結(jié)合知識（基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識）、設(shè)計（3個課程設(shè)計、1個畢業(yè)設(shè)計）、實踐（工程訓(xùn)練、實驗、實習(xí)、社會實踐等）和創(chuàng)新（創(chuàng)新設(shè)計、競賽等）能力培養(yǎng)，建立“知識—設(shè)計—實踐—創(chuàng)新”能力培養(yǎng)有機集成的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。實踐教學(xué)進行課程思政建設(shè)，把新工科人才的知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)有機結(jié)合。
圖1符合新工科人才培養(yǎng)要求的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系
（2）建立教學(xué)、實踐、科研相結(jié)合的新工科人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式：設(shè)計校內(nèi)“山”字（4+5+4）實踐教學(xué)環(huán)節(jié)模式，創(chuàng)建校外“大”字（一軸雙驅(qū)）創(chuàng)新實踐活動。
針對畢業(yè)生創(chuàng)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(xué)生創(chuàng)新實踐能力為目標，充分利用校內(nèi)外資源，組織豐富多樣的課外創(chuàng)新實踐活動，有機融合課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)與課外創(chuàng)新活動，構(gòu)建長效、多贏的創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺，設(shè)計校內(nèi)“山”字（4+5+4）實踐教學(xué)環(huán)節(jié)模式：
4門實驗：智能裝備綜合實驗+機械工程基礎(chǔ)實驗+創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練實驗+創(chuàng)新綜合實驗；
3實習(xí)+2實訓(xùn)：【認知實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)】+【工程訓(xùn)練（電子）、工程訓(xùn)練】；
4個設(shè)計：3個課程設(shè)計+1次畢業(yè)設(shè)計。
創(chuàng)建校外“大”字（一軸雙驅(qū)）創(chuàng)新實踐活動（一條產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新主軸，創(chuàng)新實踐、社會實踐雙驅(qū)，X項活動）：
創(chuàng)新實踐活動：各種創(chuàng)新設(shè)計、暑期學(xué)校、科技競賽、科研項目、創(chuàng)新論壇等；
社會實踐活動：社會調(diào)研、企業(yè)社會實踐、創(chuàng)業(yè)就業(yè)規(guī)劃等。
圖2教學(xué)、實踐、科研相結(jié)合的新工科人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式
（3）建立了“創(chuàng)新導(dǎo)向、團隊參與、滾動分流、綜合評價”的培養(yǎng)評價機制，將團隊評價、實踐訓(xùn)練成績、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和綜合素質(zhì)考核引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)工作。
以學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為目標，以有效性提升為原則，以“注重過程，淡化結(jié)果”為理念，以強調(diào)過程考核、表揚、激勵為主要方法，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主研究，指導(dǎo)學(xué)生制訂工作方案和工作進度，檢查督促學(xué)生分階段確立研究目標、分階段推進實施、團隊協(xié)作完成。探討適合的實踐教學(xué)活動考核方式與方法，重點考核各階段學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、實踐動手能力、綜合表達能力、知識應(yīng)用能力、人際溝通能力、團隊協(xié)作能力和獨立工作能力等。讓學(xué)生提早進入設(shè)計者、創(chuàng)新實踐角色，激發(fā)學(xué)生投入創(chuàng)新發(fā)明的熱情。盡可能肯定學(xué)生在創(chuàng)新實踐過程中的優(yōu)點，從而讓學(xué)生享受成功的樂趣，以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)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(yīng)用推廣師生受益
（1）實踐教學(xué)體系改革，構(gòu)建了特色鮮明的“平臺+模塊”學(xué)科主干實踐教學(xué)課程群。“平臺”——保證人才的基本素質(zhì)和全面發(fā)展的共性要求，“模塊”——實現(xiàn)不同專業(yè)方向人才的分流培養(yǎng)，體現(xiàn)個性差異。
課程體系覆蓋全環(huán)節(jié)、全流程、全知識領(lǐng)域，將各種技術(shù)綜合運用，涉及智能制造、信息、大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)等多個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，實現(xiàn)設(shè)計、制造、裝配、管理、維修等階段的數(shù)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(xué)科平臺基礎(chǔ)課程群、智能設(shè)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(xué)課程群。實踐教學(xué)課程群由四大部分組成：課程教學(xué)、實踐性教學(xué)、科技創(chuàng)新活動、課外實踐活動。課程設(shè)置貫穿“知識—設(shè)計—實踐—創(chuàng)新”的創(chuàng)新實踐教育模式。
學(xué)科主干實踐教學(xué)課程建設(shè)發(fā)揮輻射帶動作用。教師科研成果促進了實踐教學(xué)內(nèi)容改革、開展以賽促學(xué)的教學(xué)實踐、教研項目建設(shè)成效顯著。開展基于項目牽引的實踐教學(xué)培養(yǎng)方案改革，將畢業(yè)設(shè)計提前到大二開始，結(jié)合項目教學(xué)法，采用研究性學(xué)習(xí)方式進行學(xué)習(xí)。使學(xué)生從單一性的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向綜合的以解決工程實際問題為主的學(xué)習(xí)：本著“需求重構(gòu)、本碩打通、夯實基礎(chǔ)”的原則，以導(dǎo)學(xué)、自學(xué)和項目研究為主。主干課程的學(xué)生課堂評價優(yōu)秀率達到100%。
（2）2016年，機械工程學(xué)院新增“數(shù)字化設(shè)計與制造國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心（山東大學(xué)）”，依托山東大學(xué)機械基礎(chǔ)國家級實驗教學(xué)示范中心和山東大學(xué)-山東臨工國家級工程實踐教育中心開展建設(shè)，以典型現(xiàn)代制造企業(yè)為虛擬環(huán)境，以數(shù)字化設(shè)計和制造為知識主線，以企業(yè)生產(chǎn)過程中的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)為內(nèi)容，建立了以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力為核心，構(gòu)建數(shù)字化設(shè)計仿真平臺、數(shù)字化制造仿真平臺、數(shù)字化工廠平臺、創(chuàng)新實踐平臺（四平臺）的虛擬仿真實驗教學(xué)體系，努力提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新能力和工程實踐能力。
建設(shè)智能制造工程專業(yè)實驗室，設(shè)立智能設(shè)計實驗平臺、智能加工實驗平臺、智能共融機器人實驗平臺、智能物流實驗平臺、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺和智能管理實驗平臺等6個實驗平臺。
近幾年以山東大學(xué)為依托，以機械工程學(xué)院為承建單位，建立了山東大學(xué)-臨工研究院、山東大學(xué)日照智能制造研究院，學(xué)院集中全院精干力量對接臨工、日照裝備制造企業(yè)，緊密圍繞智能化產(chǎn)品及制造開展項目建設(shè)和技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，共同開發(fā)智能制造和先進制造共性技術(shù)，新增國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目1項、橫向課題164項，共同發(fā)展人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)，把雙方的合作推向更大范圍、更高層次、更深程度。
（3）本科人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)提高。近三年，機械工程學(xué)院學(xué)生在各級各類競賽中表現(xiàn)優(yōu)秀，在挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、智能車競賽、機器人比賽、機械創(chuàng)新競賽等諸多競賽中，本科生先后獲國家級一等獎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(xù)三年來一直是就業(yè)熱門專業(yè)，就業(yè)需求比例超過8:1，實際就業(yè)率一直在95%以上。近三年共有畢業(yè)生688人，畢業(yè)生一次就業(yè)率在97%以上，其中，2016年97.07%，2017年97.19%，2018年97.39%。在本專業(yè)方向上就業(yè)人數(shù)占75%以上，達到了專業(yè)學(xué)習(xí)與培養(yǎng)的目標，實現(xiàn)了本專業(yè)對學(xué)生的教育和規(guī)劃。
回首前路，機械工程學(xué)院在教育教學(xué)改革上取得了一些成績，展望未來，任重道遠。正所謂“雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越”，教學(xué)團隊將以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指引，繼續(xù)探索人才培養(yǎng)模式，為國家和社會培養(yǎng)更多具有高度社會責任感、良好文化素養(yǎng)、寬厚專業(yè)基礎(chǔ)和開闊國際視野的高素質(zhì)創(chuàng)新型新工科人才。
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