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基于机械专业的多层次多维度创新人才培养模式探究*

2022-11-04李杨张学峰杨发展刘建泽

科技与创新 2022年21期
关键词:科创机械竞赛

李杨,张学峰,杨发展,刘建泽

(1.青岛理工大学(临沂)机械与电子工程系,山东临沂 273400;2.青岛理工大学机械与汽车工程学院,山东青岛 266520)

1 研究背景

《机械工业“十四·五”发展纲要》明确指出要培育梯次衔接的多层次人才队伍,牢固确立人才引领发展的战略地位,完善人才培养体系和机制,大力培养和引进机械工业高质量发展所需的各类人才[1]。机械专业的现代化人才培养体系构建,将是对国家第十四个五年规划和2035 年远景目标的响应和支持。但现有的传统机械工程学科专业人才培养模式单一,教学体系系统不够完善,理论教学与实践环节脱节现象严重,培养模式不能满足社会对应用创新型人才的要求[2]。

当前机械专业人才培养在理论教学、实习实践、毕设等环节融合度差,尤其存在综合利用知识解决复杂工程问题能力欠佳的现状[3-4]。针对以上现状,本文基于教育管理学理论,立足教师为主导、学生为主体,构筑“双向五步四融合阶梯式”人才培养机制,创新现有人才培养模式,在新工科机械专业人才高要求背景下,新模式培养的学生在实践、创新等方面的能力得到综合提升,适应新经济和新技术发展的人才要求。

2 人才培养模式建立

人才培养模式的创新目的是培养出应用与创新和实践能力突出的高端复合型机械专业人才,本文所建立的人才培养模式如图1 所示。

图1 “双向五步四融合”阶梯式人才培养架构

“双向”是指建立师生双向探究共同体。教师和学生是学校的两大主体,教师和学生相随使教育生生不息,由此,教师和学生的关系便成为教育活动中最为普通和最为重要的关系[5]。教师是学生成长的引领者,是学生潜能的唤醒者,是教育内容的设计者,也是教育实践的推动者,是影响和决定学生成长成才的主力量[6]。搭建“教”与“学”双向定期交流与互通机制构建师生学习共同体,践行“以学生为本、以学生发展为核心”的教育理念。

“五步教学”是指案例引入、团队剖析、拓展汇报、多环评价、融通提升。结合专业特色以及未来岗位要求,精心设计教学内容,模拟和再现真实的机械专业工作环境,通过“案例引入—团队剖析—拓展汇报—多环评价—融通提升”课堂五步教学实践,在具体的教学设计中融入真实生产案例和企业项目,让学生能够在整个教学过程中明确职业职责、提升实践能力。引导并启迪学生构筑“自主探究—团队协作—赛场评价—重构跃升”的良好学习生态,打通“课堂教学、科创竞赛、实践实训、行业企业”4 个场景间壁垒。

“四融合”是指产教融合、科教融合、理实融合、赛研融合。机械专业实践性强,应强调教学方式的体验性和开放性[7]。应通过各种技能大赛、创新创业项目、承担企业委托课题等,提升团体的学习研究能力和操作实效性,充分体现“任务驱动”“项目导向”“教学做一体”等行动导向的实践教学,将大学生创新创业大赛、学科竞赛等融入人才培养体系,并根据工科学生逻辑思维能力形成机制、创新思想构筑叠加内在驱动机制等,从而实现产教融合、科教融合、理实融合、赛研融合,形成并逐步完善了基于“双向五步四融合阶梯式”科创能力构筑与机械专业人才培养方案。

3 人才培养模式关键问题解决技术方案

在具体的人才培养过程中常遇到的最关键的问题以及技术解决方案如下。

3.1 大学生团队协作能力和创新能力培养不足

针对大学生创新能力和团队协作能力培养缺乏有效的手段和体系导致思维局限性和创新意识差的问题,建立完善的创新活动保障制度,组建汇集优秀师资力量的创新活动导师库,形成了大学生科技项目和学科竞赛驱动、师生广泛参与的机制,并坚持走考场、赛场、市场一体化道路。注重理论学习与实际的工程案例以及与生产企业进行科技项目对接和大学生科技创新产品的孵化转化并出台对应的保障制度。

搭建了平台支持、团队引领、过程监督与可控的的专业竞赛体系,如图2 所示。构筑包括“核心课程知识竞赛”“数学建模大赛”“专业基本技能比赛”“综合实训竞赛”“创新设计竞赛”等在内的“五级提升式”课外学科竞赛平台。重点引导学生通过“科创大赛”、参与“科研项目”活动,让学生深入参与其中,以期实现多领域参与、全员全程全面覆盖,学生在参与科创项目中,不断强化自主基础理论的学习,尤其是通过查阅资料加强专业知识以及外延知识的学习。另外,同学间将结合各自优势创建科创队伍,并主动联系指导教师,通过生产实践的充分调研和论证,提出并建立具有工程应用背景的创新课题,查阅资料并与指导教师共同提出解决方案,形成“自主—合作—探究—提升”的主动学习模式,顺利完成学习目标。同时,与指导教师协作合作解决创新课题中遇到的困难,教师与学生协作通过“案例导学—合作交流—展示讲解—巩固提升”机制,引导学生落实创新目标,解决大赛中的困难,指引学生自主学习,最终实现学生自主学习和创新能力的提升。另外鼓励学生跨年级跨专业进行组队,做到共同提高,协同进步,使大学生的创新能力和团队精神得到有效提升。

图2 人才培养课外科技竞赛体系

3.2 理论与实践教学脱节、学生被动式学习、学习效果差

针对理论教学与实践教学脱节严重、学生被动式学习习惯、教学效果差、教学评价手段和方式单一等突出问题[8],本成果以“互换性原理与测量”“液压与气压传动”以及“金属工艺学”等机械制造专业核心课程群为突破口,提出并实施了“机械设计、制造、精度测量、气液传动、自动控制等教学内容深度融合,课堂教学、科创实践、实验实训一体化”的新教学模式,开创了开放式、网络化、实战型教学方式。多环节融通科创能力的教育培养体系如图3 所示。

图3 多环节融通科创能力的教育培养体系

围绕新的教学模式实施,创造了金属工艺学与互换性原理与测量一体化多功能实验室,实现了机械设计、加工制造与测量教学内容融合及理论教学与实验、大赛与实训教学的一体化,同时开展了教材的建设工作,先后编写出版教材和实践训练指导书9 部,同时在智慧树和超星平台制作了开放课程,面向全校和国内高校开放共享。

3.3 学生专业课学习和企业的生产衔接不畅,匹配性不足

针对课堂理论学习不能和动手实践以及创新活动深度融合、人才培养导向与行业企业以及现实的生产实践“匹配性”不足等问题,建立了校内学习、创新实践以及企业实习实践融合的“宽领域、全程化、多层次、重能力”的校企协同共育、大赛平台驱动引导的理论与实践共育模式,如图4 所示。

图4 课堂教学与创新实践体系

形成了由“五步骤”(认识实习、生产实习、大赛实践、毕业设计、工程化课题锻炼)、“四环节”(理论学习、专业认知、创新提升、综合实践)构成的全程贯穿、形式多样、分层实施与创新导向的实践教学体系,有效提升了大学生的创新能力与工程意识和能力,为企业和社会输送高适应性创新性工程人才。

4 结论

本文针对目前机械专业传统人才培养存在的问题,建立多层次多维度的创新人才培养模式,该培养模式提高新工科背景下机械专业学生的应用与创新能力。结合专业特色和具体实际,给出人才培养过程中常遇到的关键的问题以及技术解决方案,解决以下人才培养过程中瓶颈问题:①大学生团队协作能力和创新能力培养不足;②理论与实践教学严重脱节、学生被动式学习,学习效果较差;③学生专业课学习和企业生产衔接不畅,匹配性不足。

改革后人才培养体系在机械专业人才培养方面已初见成效,在专业理论知识、实践能力以及创新能力等多个方面取得很大提高,以2021 年笔者单位机械与电子工程系为例,机械制造及其自动化专业一次性就业率超过95%,考研过线率为38%,录取率为33%,获得各种学科竞赛20 余项。该人才培养模式打开了思路,适应了新工科发展对机械专业人才培养的现实迫切需求,也为其他专业提供了借鉴。

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