面向新工科的机械设计制造及其自动化专业实践教学体系改革研究

蒋东霖，邵丽颖，丁 颂

(长春师范大学工程学院，吉林 长春 130032)

“新工科”概念于2016年被首次提出。从“复旦共识”“天大行动”到“北京指南”，新工科的理念、内涵越来越明晰。以立德树人为引领，以应对变化和塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合及协调与共享为主要途径，培养多元化、创新型卓越工程人才，成为时代赋予新工科的内涵。新工科不仅指新的工科专业，更是指对工科的新要求——定位市场需求[1-2]。

市场需求是行业企业的工作岗位需求，也是行业企业的岗位能力要求。对于工科专业而而言，岗位能力更是指向实践能力。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》指出，实践教学目前依然是高校人才培养过程中最薄弱的环节之一，加强创新实践教学工作已经成为人才培养过程中亟待解决的问题。学校的培养过程不能与企业和行业发展脱节，邀请企业走进学校，全程参与专业人才的培养。本文将针对目前机械工程学科大学生实践能力培养存在的问题，面向新工科专业建设要求，结合校企深度融合的产业学院建设，提出机械工程专业新实践教学体系的建设方法[3]。

1 实践教学体系构建基础

符合新工科培养要求并具有产业特点的实践教学体系，是校企双方建立稳固、可持续性合作伙伴关系的前提。

新实践教学体系面向新工科要求，高校需要与企业深度合作，进行现代化产业学院下的专业建设。首先，学校和企业就专业发展、人才培养和企业发展达成共识。校企实现双赢，才能为后续的产业学院及专业共建发展打下坚实的发展根基。通过调研可知，目前绝大多数校企深度融合共建停滞不前或者半道夭折。要想持续合作，校企双方要充分沟通、取长补短。企业拥有专业技能、设备优势，学校则有科研攻关、人力优势。学校和企业要对自己有正确的认知，要“门当户对”。对地方院校而言，不能强求合作企业是500强。中小企业有渴望合作的意愿，能把合作落到实处，就可以积极地开展合作洽谈。校企在合作过程中总结经验，不断自我提升，有了一个成功的案例，就不难发展更多的案例。校企合作也不一定实行“点对点”包干制，双方都可以采用“单对多”的合作形式，即学校可以和多家企业同时合作，这样能够拓展岗位的适应范围，实现学生能力培养的多元化；企业则能够从不同层次、不同特点的学校毕业生中，储备更多的人才后备军。

2 理论课程改革

理论与实践是相辅相成的关系，没有理论的指导，实践将会变得盲目，没有章法；反之，没有实践的检验，理论也如空中楼阁，不能服务于生产生活。理论教学体系与实践教学体系更是唇齿相依，为了建立更好的实践教学体系，理论教学体系必须进行改革。

2.1 教学模式改革

传统的讲授式教学模式应向理论与实践相结合的理实一体化教学模式转变。每门专业课都有自己的知识结构特点，因此每门课的理实一体化教学都会有各自的特点。授课教师通过对合作企业的调研与合作企业的深入沟通，与企业共同建设课程。可以请企业的工程技术人员讲授部分课程，若条件允许，可以安排学生去企业，在生产一线进行实地的讲解；或者企业能将部分设备放在学校，方便在学校进行教学。最理想的是高等院校与企业共建产业学院，学校提供一定空间，供企业建设驻住校科研实验室。

机械原理课的授课可以在实验室进行,教师结合机械原理讲解连杆机构、凸轮机构、齿轮传动等机构，学生通过动手实践验证理论知识。在讲授机械制造技术基础课程中的机械加工装备相关内容时，可以利用透明机床演示设备进行讲解，也可以在金工实习车间或校企合作企业机加车间进行实地讲解，边演示操作边讲解，可以使学生印象深刻，达到教学目标。讲解先进制造的多轴加工时，可以在高精密加工检测中心进行演示和讲解，讲解5轴数控加工中心、高精密平面磨床、三坐标测量仪和高精密慢走丝数控线切割机床相关知识，使学生对先进制造装备有更加感性的认识。

2.2 教学方法

改变传统的灌输式的授课方法，采取线上或线下线上混合式教学，还可以探索智慧课堂的形式，利用手机所进行课堂互动教学。

比如，在材料力学课的教学过程中，利用行动导向教学法，结合慧鱼创新套件，让学生动手搭接力学模型，了解力学特性，变被动学习为主动学习，使课堂教学氛围更活跃，提高了学生的课堂参与度。认知实习可以采用线上线下混合式教学。一方面，线上组织学生学习机械学科的前沿科技领域报告，了解机械工程领域的发展现状和未来发展方向，培养学生的前瞻意识，增强他们学习机械专业的兴趣；另一方面，线下组织学生实地参观企业的加工生产车间，初步培养学生的工匠精神，让学生深刻体会专业的现状、特点及发展前景。

2.3 教学内容

结合产业学院的主要办学方向，锁定新能源汽车和高端装备制造业中的实际生产问题，修订理论课的教学内容，把工程实例引入教学课堂。比如在讲解生产线的机械结构时，讲解间歇传动机构、齿轮传动机构等知识；在进行可编程序控制器及其应用课程教学时，可以结合生产线的传输控制，讲授电机的控制等；在进行工程图学、二维和三维CAD的教学时，可以结合企业给定的某具体车型的车身结构特殊构件或高端装备的特定零部件进行实例讲解，缩小学校理论知识与企业实践知识的距离。

3 课内实践环节改革

课内实践环节主要体现在课内实验方面。课内实验以往都是验证性和演示性的，教师在课前讲解实验的原理和步骤，学生完成实验的预习报告。在实验课上，教师按照实验步骤完成实验，学生通过观察、了解和记录实验过程，总结理论规律。这样的课内实验导致学生注重抽象理论，不能把理论和实践很好地结合起来，实践应用能力较弱。新的实践环节要求课内实验环节更重视实践性、创新性，激发学生的主观能动性，例如在理论力学教学中，通过虚拟样机平台，设计并验证空间力矩可以在作用面内任意移动；在机器人基础课程教学中，可以利用慧鱼套件和机器人搭接套件进行多足机器人空间运动的实验研究；在机械原理课程教学中，利用虚拟样机搭建虚拟仿真平台，鼓励学生设计新的教学演示模型及模型的运动仿真动画；在工程力学课程教学中，利用CAE、虚拟样机等建模软件指导学生进行理论模型的设计及计算，使理论知识更形象、更易理解。

4 独立实践环节改革

独立实践环节主要包括课程设计、技能实训、实习等。原则上，独立的实践环节应按照集中的模式进行，极特殊的可以安排分散模式。分散是指学生分散，但是指导教师要在实践环节计划的时间内在指定的地点进行全天候的指导。独立的课程设计环节要求为一个学生安排一个题目或一组不重复参数，让学生梳理理论课程中所学的知识，并应用在课程设计环节。机械创新实训模拟企业工作实践，团队合作，共同完成目标任务，由此训练学生的团队合作精神。每个团队的任务由与产业学院合作的企业生产实际抽象简化而来，或者来自于学科的专业竞赛，因为学科竞赛的题目也是人们生产生活中亟需解决的焦点问题。

实习环节主要包括认知实习、金工实习和专业实习。认知实习的目的一方面在于让学生了解专业的发展历程、现状和未来趋势，进行初步的个人发展规划；另一方面，在产业学院校企合作平台的基础上，邀请共建企业的人力资源管理人员进行企业文化、岗位及管理等方面的介绍及宣讲，让学生直面企业招聘、管理以及未来的岗位就业，拉近学生与社会的距离。金工实习是工科专业的必修实习环节，以往的金工实习都是进行车、钳、铣、刨、磨和焊等工种的实践学习和操作，最终的成形作品一般是一个锤子。这样可以锻炼学生的动手实践能力，使学生对机械加工设备及加工工艺有初步认识，但实习的结果缺乏创新型和应用性，因为锤子一般没有经过热处理，硬度不够，不能应用于实际工作。新实践教学体系改革金工实习的操作内容，增加增材制造环节和注塑模具环节，调整实习的加工零部件：根据学院配套的机加设备，经过筛选，能够覆盖四种以上机加过程的适合学生在金工实习期间完成的零部件；后续理论课程及实践环节，如机械设计、机械制造技术基础及相关的课程设计环节所需的演示教具等；全国大学生工程训练综合能力竞赛和全国大学生机械创新设计大赛的实物组机械系统的机械结构件。这样既培养学生的实践操作能力和创新能力，也使实习成果具有应用性，为后续课程及学科竞赛提供支撑，一举多得。

专业实习是时间跨度最长的独立实践环节，一般时间为3个月以上。长春师范大学工程学院建立了以世界500强和国内知名企业为核心的实习就业平台，通过新实践教学体系的前期培养，学生已经对相关企业的部分工作和岗位要求有所了解，实习开始后能够比较快地进入角色，适应具体岗位工作。

5 结语

建立新实践教学体系需要对理论课程、课内实践环节和独立实践环节进行一系列有针对性的改革。改革以立德树人为本，以校企高度融合共建为基础，以行业发展要求为方向，以具体岗位能力要求为标准，目标是培养学生的品德、职业操守、创新精神以及工作能力、工匠精神、职业技能。经过新实践教学体系的实践检验，长春师范大学机械设计制造及其自动化专业学生各方面能力都有所提高，考取专业技能认证的学生人数占80%以上，获得省级以上专业学科竞赛奖项30余项，获批国家及省级大学生创新创业项目26项，实习就业单位为世界500强和大型国有企业的占30%以上，面向新工科的机械设计制造及其自动化专业实践教学体系初步建成，在推广校内机械类专业的同时为吉林省内相关机械类专业的实践教学体系建设提供了参考。