云忠 汤晓燕

[摘 要] 依照全国高等院校“双一流”建设目标要求，借鉴国内外高校创新创业教育的先进理念，开展“知行合一，全程创新”的机械工程人才培养模式研究，重新构建贯穿本科四年培养过程的创新型课程体系、实验体系、训练与竞赛体系，营造全程创新的文化氛围，探讨机械专业卓越人才培养的方法并赋予实践，采取的具体实施措施、改革经验可为高等院校相关专业的建设和人才培养提供参考。

[关键词] 知行合一;全程创新;机械专业;培养模式

一、引言

为了提升中国高等教育综合实力和国际竞争力，教育部在2015年继“211工程”“985工程”之后，提出了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，并于2017年由国务院印发了相关实施办法，要求全国各高等院校按文件的总体战略布局、举措开展“双一流”建设。

大学本科教育是“双一流”建设的关键环节，方案明确指出要“培养拔尖创新人才，提升科学研究水平”。不仅要培养学生的社会责任心、创新精神和实践能力，还要大力推进个性化培养，强化创新创业教育，全面提升学生的国际视野、创业意识、创新能力、科学研究精神等综合素质;合理提高高校毕业生的创业比例，引导高校毕业生积极投身大众创业、万众创新。因此，培养具有创新精神和创新能力的创新人才是“双一流”建设的重要任务，是大学本科人才培养机制改革的关键。

创新创业能力培养是“新工科”及“双一流”建设最重要的人才培养任务之一，其目的是在目前新技术、新产业、新模式快速变革的时代，为社会经济发展培养合格的创新融合性人才[1]。而以创新驱动战略发展的当今中国社会，创新型人才是重中之重，“大众创业，万众创新”的双创人才培养是关键[2]。

为了培养机械专业卓越创新人才，课题组提出“知行合一，全程创新”的人才培养模式。“知行合一”，即理论必须和实践相结合。在传统教育中，创新教育的环节是在系统地完成了基础教育和专业教育的基础上开始的，表现为课程设计或毕业论文，但这些已不适应经济、科技、社会的发展要求，必须在本科生四年的培养过程中贯穿创新能力的培养，使创新教育贯穿于大学教育的每个环节，实现“全程创新”。

二、国内外研究现状

由美国国家自然科学基金会资助，斯坦福大学、康乃尔大学等八所大学承担的美国工程教育综合改革，其具体目标是：（1）多学科综合，分割不要过细;（2）面向并行工程，贴近工程实践;（3）加强实践与动手能力;（4）加强通信交流，密切联系社会;（5）具有先进的学习环境。可见，美国工程教育的改革思路更注重学生工程实践、创新能力的培养。

法国高等教育和研究部也加强对技术创新的支持，从1999年开始，每年举办“国家技术创新型企业创业大赛”，将创业大赛脱颖而出的一批优秀技术创新项目选拔出来，并给予技术、资金等方面的支持，政府的资助额度每年约3000万欧元。

自2014年李克强总理在达沃斯论坛上提出“大众创业、万众创新”的号召以来，创新创业问题成为国家区域发展战略的关注点。国家也高度重视高等学校的创新创业教育改革和人才培養，国内许多高校已经开展创新创业教育的改革，如2018年沈阳化工大学李文秀团队建设了“三化”（协同化、家庭化、个性化）人才培养机制与创新创业实践平台[3];山西大同大学张占东、姚利花开展了大学生创新创业教育探索，通过学科竞赛、科研实践项目、专业市场化合作项目来促进创新创业人才培养[4];浙江大学城市学院孙树礼团队构建了“项目驱动、学科交叉、职场环境、产教融合”四位一体的机械类专业人才培养体系[5];吉林农业大学谢哲东、郭洪宇开展了以学科竞赛为导向的工科学生创新实践能力培养的研究[6]。尽管都取得了一些成绩，但许多高校依然存在理念滞后、重视不足、方法单一、与实践脱节、实效不强等一些问题。因此，学习国内外已有的相关创新创业教育实践经验，结合我校创新创业教育条件和实践情况，探讨改革措施和实施办法，推进创新创业教育的可持续发展是非常有必要的。

三、全程创新课程体系构建

研究机械专业卓越人才创新实践能力培养的课程体系，制定机械工程创新实践能力培养目标和教改实施方案，根据实践能力和创新能力培养要求，调整和增加课程实验，强调综合性、设计性、研究性“三性”实验的建立，加强理论课程与实践的结合。同时，在综合实践、课程设计中强调实践与创新，鼓励学生参与到社会急需的实际课题中去，通过各种渠道、措施来培养学生应用科学技术知识解决工程实际问题的能力。

新的课程教学体系拟按照学生的学习、认知规律，以基础创新——机构创新——机械创新——系统创新为主线，将工程图学、机械原理、机械设计、机械创新设计、智能制造技术与装备、现代机电一体化系统、机电液控制技术等课程的教学环节合理安排，循序渐进地对学生的创新意识和创新能力进行培养（图1）。同时加强与企业的联系合作，企业创新部分可结合企业实际产品或设备，由校企双方导师共同指导完成。

新的课程教学体系将工程创新理念和生产实际中反映出的创新能力所需的理论知识、专业技能反馈到教学、实验、实践等各个环节中，和企业一起，从源头上挖掘大学生创新的潜能，着重培养学生的工程实践能力、团队协作能力和综合创新能力。

四、全程创新实验体系构建

依据全校各相关专业对机械工程素质培养的共性和个性要求，从培养工程意识、增强工程实践能力、启迪创新思维和实施科技创新训练的方向，将实验教学内容分为“工业系统认知训练、制造工程技能训练、机械学科基础训练、科技创新创业训练”四个层次，构建出多模块、开放型、综合性、四年不断线的机械工程全程创新实验教学体系，如图2所示。

第一层次——工业系统认知训练，通过感官感受激发学生对机械工程及相关实验教学的兴趣。采取多种知识展现与感受方式，包括各类静/动态模型演示、多媒体现场实况展示、虚拟仿真示范与讲解、现场操作示范与讲解、亲手操作感受、到企业参观生产现场、体验工程氛围等，使学生对机械结构、制造工艺、控制技术及工程管理等产生基本认识，由此建立基本工程素养。

第二层次——制造工程技能训练，以培养学生的工程师意识、工程实践能力、与他人协作能力为目标，在保留传统实验项目的基础上，增加综合创新性实验，将机械、计算机、电子、数控等技术相互结合，突出先进制造技术的训练，认识制造工业系统实现的主要流程和关键技术，并接受生产工艺技术组织管理能力的基本训练，使学生由“仅有所知”变为“能有所为”，促进其知识的内化与实践能力的培养。

第三层次——机械学科基础训练，让学生按照“几何体表达→机构综合→机械设计→数字化制造→机电液一体化→机械设计创新”的认识规律开展训练，依次进行引导、训练、实验、实践，将机械学科基础系列课程的实验教学环节融为一体，从而使学生掌握机械学科的基础知识。

第四层次——科技创新训练，侧重于培养学生的产品数字化设计、制造、测试、创新能力，组织学生参加各种科技创新教育的培训、竞赛活动，并支持高年级本科生积极参与教师的科研项目，从而增强学生的工程实践能力和创新能力。

五、全程创新训练与竞赛体系构建

为了能将学生持续地吸引到创新实践活动中来，并上升到自主创新的高度，实现“全过程、阶梯式”的能力培养，我们构建了大学生科技创新训练体系和竞赛体系。训练体系主要包括四个阶段的内容：基础工程训练、专项强化训练、综合技能訓练和自主创新训练。各阶段的培养目标、实践形式和主体对象如表1所示。

全程创新竞赛体系如图3所示，包括基础竞赛系列、技能竞赛系列、综合竞赛、双创竞赛系列四大模块，坚持基础知识、一般能力与专业技能相结合、突出专业核心能力与综合能力。加强基础知识主要通过基础竞赛来完成，一般能力与专业技能主要通过技能竞赛来完成，专业核心能力与综合能力的培养通过综合竞赛与双创竞赛完成。建立良好的学生科技活动保障体系，充分调动学生的学习热情和创新能力，鼓励学生参与课外科技活动;参加校级、省级、国家级大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、互联网+大学生创新创业竞赛，为学生的创新实践提供一个很好的展示舞台和竞争向上的氛围。

改革方案实施以来，学生的工程素养和创新能力都得到了极大的提升。近3年获得国家级创新创业项目64项;累计获国际级奖项（40项）130余人次，国家级奖项（58项）220余人次，省部级奖项（76项）300余人次。本专业学生的创新创业作品多次受到刘延东、万钢等中央领导的称赞。在第六届全国大学生工程训练综合能力竞赛中，本专业派出的4支队伍共获得国家特等奖三个、一等奖一个，其中两个项目分获全国第一、第五，总成绩在全国985、双一流高校中排名第一。

六、全程创新文化氛围建设

研究“新工科”及“双一流”建设背景下机械专业卓越人才学习成长的特点，探索个性化人才培养的发展规律，营造和谐的校园创新型、强能力人才培养氛围与校园文化氛围，鼓励创新、宽容失败，为实践动手能力与创新能力的培养创造成长环境。

（一）继续办好“璇玑”科技文化节

“璇玑”科技文化节已成为机电工程学院的创新名片。科技文化节每年3月份启动，包括科技主题讲座、创新实践大赛、科技之星评选、企业参观实习等系列活动，一直持续到8月。活动受到学生的热烈欢迎，报名踊跃，从第一届开始至今累计参与近8000人次。培养了学生的动手实践能力与创新性思维，并引导广大学生崇尚科学、爱好科技、追求真理、求实创新。

（二）创新工作室和创新展厅

利用“大学生创新素质教育基地”这一优势，继续加大投入和支持，补充相关实验室和实验仪器设备，配备教师进行指导和培训，以培养学生的课外兴趣爱好，为学生的个性发展和能力培养提供一个平台。建设学生自主管理的“大学生创新实践基地”，建立“大学生科技创新成果展厅”，对历届创新设计大赛获奖作品、设计原理、方法进行展示。

（三）创客空间和创新社团

充分发挥我院3D打印、无人机、矿业机器人、无碳小车等创客空间的引领作用，并将其扩展成10-20个创新创业社团，对每个社团通过评估给予一定的补助，孵化创新产品，使创新的星星之火真正燎原。

（四）名师讲座与创新沙龙

邀请院士、名师作报告，介绍他们的工程业绩，推广其成长经验，拓宽学生的视野，激发学生应用科学技术理论解决工程实际问题和重视实践能力培养的兴趣与志向。定期举办创新沙龙活动，每期确定主题由3～4名学生主讲（也可以创新团队为单位主讲），每名学生给予学分奖励或保研分数奖励。

七、结束语

课题组成员立足于我校机械学科的行业特色、学科优势，充分利用已有教学资源、师资力量，吸收和整合各项教学实验改革的成功经验和有效措施，构建了知行合一、全程创新的课程体系、实验体系、训练体系、竞赛体系，建设全程创新文化氛围，开展“新工科”及“双一流”建设背景下机械专业卓越人才培养的新模式的研究与实践，在创新创业人才培养方面取得的成果引起了教育界和社会的广泛关注，中央电视台、中新社、湖南教育电视台等多家媒体对我校机电工程学院创新创业教育进行了采访报道。先后有清华大学、浙江大学、湖南大学、国防科技大学等10余所兄弟院校到我院学习创新创业人才培养经验，并对于我院基于创新竞赛的机械工程创新创业人才培养模式给予了高度评价，起到了很好的成果辐射作用和区域带动作用。

参考文献

[1]陈悦.挑战与应对：新工科背景下工程实践教育的思考[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2017（4）：89-91.

[2]教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”一一面向工业界、面向世界、面向未来，培养卓越工程师后备人才[J].中国大学教学，2010（7）：4-5.

[3]李文秀，毕颖，于三三，等.新工科背景下创新创业教育的实践探索[J].化工高等教育，2018（2）：1-5.

[4]张占东，姚利花.新工科背景下大学生创新创业教育探索[J].教育现代化，2018（8）：31-32.

[5]孙树礼，俞雯，张俊.新工科背景下机械类专业人才培养研究与实践[J].教育探索，2018（6）：45-48.

[6]谢哲东，郭洪宇.新工科背景下以学科竞赛为导向的农业院校工科学生创新实践能力培养的研究[J].农业与技术，2018（23）：166-168.