新工科背景下的机械类人才培养探索

——以南京理工大学机械工程专业为例

黄 雷，袁军堂，殷增斌  

（南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094）

[摘  要]在社会、经济快速发展的今天，人才的知识结构、能力要素正在发生重大的变化。如何加快培养一大批创新型、高素质、复合型人才来满足产业需求，成为中国高等教育改革与发展的新难题。新工科的出现为中国高等教育的未来指明了方向，也提供了更大的机遇。文章以南京理工大学机械工程专业为例，围绕新工科的教育大背景，在专业现有的建设基础上，对国际化专业教育、学生创新实践能力培养以及教学资源开发方面展开改造与升级，探索机械类人才培养新模式，为推进我国从制造大国向制造强国的迈进做出贡献。

[关键词]新工科；机械工程；人才培养；高等教育

[基金项目]2018年教育部首批“新工科”研究与实践项目“机械工程复合人才创新创业能力培养模式研究”（教高厅函〔2018〕17号）。

[作者简介]黄 雷（1990—），男，江苏启东人，工学博士，南京理工大学机械工程学院讲师，主要从事机械工程专业教育方法改革研究；袁军堂（1962—），男，江苏沭阳人，工学博士，南京理工大学机械工程学院教授（通信作者），博士生导师，主要从事高等学校机械类专业教学指导。

[中图分类号]G642.0    [文献标识码]A   

1 引言

新一轮科技革命和产业变革的蓬勃兴起，给我国高等教育带来了新的发展机遇，同时也带来了严峻的挑战。为主动应对新一轮科技革命与产业变革，近年来我国教育部门积极推进“新工科”建设，深化教育改革，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”^[1]。新工科是基于国家战略发展新需求而提出的工程教育改革方向，其内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才^[2-4]。因此，探索新工科背景下机械类人才的培养模式，深化教育教学改革，全面提高培养质量，成为当务之急^[5]。

南京理工大学机械工程专业源于1953年创办的新中国国防科技最高学府——中国人民解放军军事工程学院（简称“哈军工”）武器设计制造专业。经过近七十年的发展，机械工程专业已形成融机械设计、机械制造、机械电子工程于一体的，口径宽、实用性强、服务面广的专业，并以服务新时代制造强国战略及国防现代化建设为目标，立足国防，培养具有唯实、献身、创新精神的机械工程复合型人才。

文章紧紧围绕新工科的教育大背景，以南京理工大学机械工程专业为例，探索高素质机械类人才的培养模式，全面提高专业人才培养质量和综合竞争实力。

2 机械工程专业现状剖析

根据2019年美国汤森路透集团发布的最新基本科学指标数据，我校工程学学科进入ESI排名前1‰，全球排名127位；中国校友会网公布的2019中国大学机械工程专业排行，我校“机械工程”学科列第31位，位次排全国前12%；武书连公布的2019年中国大学工学A等学校排行榜中，我校工学类学科排名第25位，工学类专业综合实力省内排名前3位。

为进一步推动专业建设，加强专业各方向发展趋势的研究，我校机械工程专业以“服务地方、服务国防”为宗旨，明确了培养具有创新能力和国际视野的高素质机械类专业人才的培养目标。针对该目标，在现有建设基础上，对传统专业进行深入改造和升级，使之适应新工科对机械类人才实践能力、创新能力和复合知识结构的要求，重点从以下几个方面进行改造和升级：

（1）国际化专业教育方面：我校机械工程专业师资队伍的学术方向明确，承担了大量的科研项目，需要促进教师将先进的工程理念、知识和经验向专业教学过程支撑和泛化；需要在现有国际化联合办学模式的基础上，积极探索更有效的专业人才培养模式，包含国际访学、国际联合设计、国际企业实习等国际化培养模式，使得毕业生的专业资质在国际就业市场得到认可，能够成为高素质的国际化机械工程专业人才。

（2）创新实践能力培养方面：我校机械工程专业需要进一步注重学生工程实践意识和能力的培养与训练，依托所拥有的先进设备与平台，开设专业覆盖面广、技术前沿的合作性试验和实训。整个过程需要有规划、有体系、有贯穿性，培养学生发现问题和解决问题的能力。

（3）教学资源开发方面：我校机械工程专业需要加强与教材配套的计算机辅助教学软件、电子教案、教学资源库的建设，形成可不断更新的基于网络多媒体的课程资源；基于机械工程专业与企业现有的良好科学研究和技术合作背景，在未来共建若干工程基础深厚、专业技术实用的课程和教材。

3. 人才培养举措

从学校层面上，以新工科为导向，针对人才培养的关键问题，首先建设一支具有国际视野的高素质教学团队，推进专业的国际化；在此基础上，构建与国际接轨的模块化、多层次的创新创业实践能力培养体系和实践平台，为整个专业的建设奠定基础；然后，深化教育教学研究与改革，开发立体化教学资源，实现优质资源的共享，进而培养出一批具有国际视野的创新型机械工程专业人才。

3.1 推进机械工程专业国际化，培养具有国际视野的创新型机械工程人才

（1）引进和培养相结合、领军人物和一线教师并重，建设高水平教学团队

根据机械工程专业的发展需求，在未来，通过引进国内知名学者来本专业任教，以促进本专业教师学术水平的快速提高；加强专业指导委员会的建设，优化专业指导委员会的结构，注重吸收具有丰富专业实践经验的企业人员参与专业的建设工作。

在教学团队建设中，加强责任教授制度的建设，完善各学科学术带头人的选拔机制，加大学科/专业带头人的培养力度。采取切实措施激励教学，完善教授上课制度，建立一支结构合理、有创新精神、责任心强的教学团队。

加大教师的培训、培养力度，采取“送出去、引进来”等措施，提高专任教师的学历层次和外语水平，提升教师的国际化教学水平和能力，聘请国际顶尖学者来校授课或讲座，并积极引进海外知名院校和研究机构的学者和高层次人才到校任教和工作，建立一支稳定的国际化教育师资队伍。

（2）加强国内外交流合作，推进专业国际化，优化人才培养模式

加强与欧美、香港、台湾、新加坡等地区或国家的知名高校机械工程专业的教育交流与合作，采取讲座互听、学生互换、互访以及学分互认等方式。积极开展师生国际交流，探讨2+2、3+1等多种合作办学模式，增加学生国际交流的机会，增强人才培养的开放性和国际化程度，提升学生的国际合作精神、国际交流能力和国际竞争意识。

鼓励与支持青年教师到国外知名高校进行全英文授课培训，同时，邀请外籍教师来华授课或进行双语教学、全英文授课的培训和交流。通过这些措施，开拓本专业教师及学生的国际视野，以本科生国际精英培养为引领，进而推动机械工程专业教学质量的全面提高。

目前，根据高端装备和智能制造行业对机械工程专业人才的培养需求，我校积极探索个性化的人才培养模式。根据机械工程专业学生的特点、能力和兴趣爱好，按照普通班、卓越班、国际班等三种模式，以期培养出不同层次的机械工程专业人才。

3.2 优化实践能力培养体系，建设大学生创新创业能力培养平台，提高学生的创新创业能力

（1）不断优化模块化、多层次的实践能力培养体系

加强顶层设计，以先进制造业特别是高端装备和智能制造行业人才所需的实践技能、创新创业能力和综合素质培养为导向，融合和拓展学院、学校及社会的实践、实训等教学资源，打破教学实验室和科研实验室的壁垒，实现教学实验室、科研实验室和校企联合实验室及工程中心、大学生创新实践基地和企业实习基地和工程训练中心多位一体的高水平大学生实验和工程实践平台，构建层次递进的大学生实践能力培养体系，并将大学生的创新实践活动与创新创业培训相结合，形成一体化的大学生实践能力、创新创业能力和综合素质培养教学体系，如图1所示。

图1  机械工程专业人才实践能力培养体系

（2）建设大学生创新创业能力培养平台

加强对大学生创业意识和创业技能的培养，以大学生科协、创协及其它科技社团为核心，加强其机构组织和运行机制建设，在建设和扩充现有的大学生创新工作室的基础上，分别建设大学生创业知识和技能培训工作室和创业实践工作室，并与学校的大学生创业孵化园相接轨，将大学生的创新实践活动与创业实践活动相结合，以各类创新实践活动和竞赛为牵引，开展多样化的创新创业活动，形成良好的创新创业氛围。

建立面向全校的以机械专业为主题的“机械工程学院创新创业教育网络平台”，从项目信息共享、制作加工指南、创新设计指导，到讨论区自由探讨、寻求团队合作等，学生可以方便地通过网络建立自主创新与创业实践的条件和环境。指导学生创新创业活动需要全院教师的积极参与，学院将设立院级相关教改项目，激励教师更广泛地参与创新创业实践活动的指导与教学。

3.3 促进科教融合，改革教学方式，丰富教学资源，提高人才培养质量

（1）开展以综合和创造为特征的教育教学研究与改革

“工程案例式”教学：在机械工程专业的基础和专业理论课程中推行“工程案例式”的教学方法，意在拓宽学生的知识面，重在建立工程模型的思路与方法，培养学生的工程意识。教师在机械专业的课程教学中，精选出与具体章节配套或综合型的面向工程的实际案例，然后开展讨论分析案例，结合启发式、讨论式、提问式和概括总结式等教学手段，得出符合工程实际的解决方案。

“问题中心式”教学：将问题导向的思想引入到教学方法的研究中，进行“问题中心式”的教学方法，以问题为基础驱动教学过程，使学生带着问题、为处理问题进行学习。“问题中心式”教学方法的组织与实施模型如图2所示。教师发布的问题可贯穿于基础和专业课程的学习中，教学方法能够使学生真正的动心、动脑、动手的去学习，有效地养成机械专业人才的认知和做事方式。

图2  “问题中心式”教学方法的组织与实施模型

“实践引导式”教学：通过若干个实践教学环节的规划和创新，提高学生的动手能力和创新能力。具体包括以下几个环节：(a) 改革实验教学，建设设计性、综合性和创新性实验，提高学生的综合实践能力和创新意识。(b) 改革课程设计的形式、内容和手段，贴近工程实际确定设计题目，提高学生的工程设计能力。(c) 将大学生课外机械创新实践活动常态化，作为课程实践环节的延伸，使课程实践体系更完整，符合教学改革的方向。(d) 开展面向具有工程应用的大学生科研训练，学生的解决问题能力和独立工作能力得到了充分的锻炼。

（2）开发立体化课程教材资源，实现优质教学资源的共享

依据本专业人才培养目标和职业岗位能力要求，优化课程设置，通过对专业核心课程建设，带动本专业网络课程、特色教材、数字化教学资源、网络实践平台等资源建设，实现教学资源数字化，建成一批课程、教材、课件等优质教学资源并实现网络开放共享。

目标牵引，重新修订教材门类：根据本专业培养目标和岗位知识需求确定重新修订的教材门类，每门核心课程组建一个由2～3名高级职称骨干教师引领、专业教师、企业技术人员与学生共同组成的课程资源建设团队，开展学生课后自主学习需求分析、教材内容设计、电子课程资源搜集与整理，密切产学研合作，注重新技术、新方法、新工艺的引进，做到课程教材密切联系生产实际，电子课程资源实时更新。

科教融合，不断丰富教学资源：持续开展“科教融合、协同育人”的教学模式改革与实践，进一步促进科研成果向教学成果的转化，鼓励教师结合科研项目设立科研训练课题、毕业设计课题，将科研成果用于课程教学、自编教材、自制实验设备，科研设备用于本科教学实验和课外创新创业实践。

依托网络平台，建立课程资源库：依托外部网络平台建设单位，建立有利于教师收集教学素材和学生自主课后学习的课程资源库。包括建立课程资源更新制度，建立课程资源收集制度，定期召开资源库信息更新讨论会，建立健全课程资源素材更新管理制度，探索资源库平台的可持续更新模式。

构建教学资源开发的激励机制：教学内容和课程体系改革反映和落实到教材的编写上，构建教学资源开发的激励机制，出台一个较为完善的教学资源开发奖惩办法，对教师开发教学资源进行全面的评估和调控，促进教学资源网络的建设和教学资源的充分开发。

[参考文献]

[1]路冬, 魏艳, 柯文德， 等. “新工科”背景下以国际引领、产教融合、能力递增为特色的工程素质与创新能力培养模式探索[J]. 高教学刊, 2021,(10): 17-20.

[2]严涛, 赵菊梅. 新工科背景下复合型卓越工程师人才培养探索[J]. 大学教育, 2021,(04): 133-135.

[3]耿芳. 大学计算机基础课程精品教材建设[J]. 计算机教育, 2019,(09): 183-186.

[4]张银南, 罗朝盛. 新工科背景下智能制造人才培养模式的探索[J]. 中国现代教育装备, 2019,(05): 98-100.

[5] 蔡红霞, 刘丽兰, 王小静. 智能制造新工科专业建设探索[J]. 教育教学论坛, 2019,(20): 107-110.

Exploration on the Cultivation of Mechanical Talents under the Background of "Emerging Engineering Education": Taking the Mechanical Engineering Major of Nanjing University of Science and Technology as an Example

HUANG Lei, YUAN Jun-tang, YIN Zeng-bin

（School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210094, China）

Abstract: Nowadays, with the development of society and economy, the knowledge structure and ability elements of the talents are undergoing great changes. How to rapidly cultivate the wide array innovative and high-quality interdisciplinary talents to meet the industry needs has become a new problem for the reform and development of higher education of China. The emergence of "Emerging Engineering Education" points out the direction and provides greater opportunities for the future of higher education in China. This paper took the mechanical engineering major of Nanjing University of Science and Technology as an example and focused on the educational background of "Emerging Engineering Education". On the basis of existing major construction, it innovated the international education, cultivation of innovative practical ability and development teaching resources, respectively, in order to explore the new cultivation mode of mechanical talents, which promoted the contribution of upgrading China from a manufacturer of quantity to one of quality.

Key words: Emerging Engineering Education; mechanical engineering; talents cultivation; higher education