面向工程教育专业认证的机械实践教学

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摘要：随着科学和技术的不断进步、工程科学的发展完善，工程知识体系越来越庞大，机械行业对全方位人才的需求越来越多。为更好地适应工程教育认证的要求，提高学生解决复杂工程问题的能力，需对面向工程教育专业认证的机械专业实践教学模式进行改革。因此，工程教育必须在很短的时间内，让学生接受更多更深的理论知识和实践经验。我们需要对传统机械专业实践教学模式进行重大变革以应对这样的挑战。文章重点介绍了工程教育认证下机械专业本科实践教学的现状，结合与山东省科学院合并后的齐鲁工业大学机械专业实际情况，对工程教育认证标准下的机械本科专业实践教学方案进行探讨和改进，从校内实践和校外实践两方面进行了详细介绍。将专业基础课程、创新实验平台以及教辅支持平台有机融合，旨在发掘工程教育认证标准对我校机械专业实践教学模式改革的启示，从而更好地指导专业建设。

关键词：工程教育认证；机械专业；实践教学模式改革

一、概述

实践教学在高等学校工科教育的教学任务中占有重要地位，实践教学的初衷是培养学生的创新意识和实践能力，为他们以后更顺利地踏上工作岗位做好坚实有力的基础。各个高校均采取了相应措施，力求与工程教育专业认证更好地吻合[1]。其核心是确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价[2]。2017年，工程教育在国家工业化进程中，为广泛、独立且完整的工业体系的形成和发展提供了无可替代的前提条件。机械设计制造及其自动化是一门工科专业，是中国制造业从制造大国转向制造强国，专业培养具有机械设计基础知识和应用能力的高级工程技术人员[3]。中国牢牢把握新一轮技术革命和产业转型这一重要历史机遇，既有继承又有飞跃发展，颁布《中国制造2025》。要创新，要实现绿色发展，优化中国产业结构，培育人才，是2025年中国制造业新要求。机械设计制造及其自动化作为高校为行业培养高素质的工程人才本科专业，满腹经纶只懂得纸上谈兵是远远不够的。在当前工程教育认证的背景下，机械专业实践教学模式存在的可实施性、成效性应充分符合工程教育认证的标准。

二、传统机械专业实践教学模式

传统机械专业实践教学模式为：理论教学为重，实践教学为辅。注重学生的理论知识的培养，但会造成理论学习与实践脱节，实践教学是其他教学形式不可替代的。俗话说：三分理论，七分实践。理论只有和实践结合，才会有感性的认识，才会对以后的理论学习有更大的帮助。传统机械专业实践教学模式包括五个方面：金工实习、专业实验课、专业课程设计、参观实习、毕业设计。首先，学生到了大学二年级，学校会在工程实训中心统一组织金工实习，并且在校内实践教学中占有重要地位。金工实习可以培养基础实践操作能力，为学生们的后续理论课程打下了一个坚实基础[4]。其次，学校也会注重学生对现代制造技术的技能训练，充分利用学校实验室设备，开设实验课程，如机械原理实验课、机械设计实验课、测试技术实验课和理论力学实验课等。再次，各个高校会利用专业课程，设置课程设计实践课。机械专业课程设计包括机械原理一级齿轮减速器课程设计、机械设计二级齿轮减速器课程设计等。另外安排学生统一去公司实习，考虑到学生安全问题，大多数高校采用参观实习的形式。最后就是毕业生的毕业设计，根据自己兴趣和毕业设计导师研究方向选题。但是，这五个方面的实践教学在现代工业生产发展迅速，“新工科”不断推动发展，技术更新和产业迭代不断加速的背景下，存在很多问题。金工实习包括学习安全生产的重要性和工厂实习的安全制度，学习车、钳、铣、刨、磨、铸、锻、焊等基本加工方法。老师在旁边做指导的前提下，做简单操作，可以使从没有接触过金属加工工具的大学生的动手实践能力得到显著提高。金工实习可以掌握基本的机械加工流程和方法，可为以后学习设计相关机械产品和零件加工打下坚实的基础。但是在短短的金工实习时间段内学生不可能完全掌握这门技术，只是简单地了解一些机械制造的一般过程，熟悉了零件的常用加工方法。金工实习效果往往达不到预期，一方面学生们在这两周金工实习时间内，可以不去上乏味枯燥的专业课程，抱着一种玩的态度、一种新鲜感去完成任务，学习态度不够端正。另一方面实习老师们对于金工实习重视程度有所偏差，老师们出于安全角度考虑，大多数是讲解演示教学，没有给学生充分的机会去实际操作一些机床。而只有既与理论紧密联系又相互独立地进行实践，才会学到真正属于自己的东西。总的来说，金工实习范围和学习深度不够。实验教学环节中重复性、验证性的实验占很大比例，而培养学生分析能力和创新思维的综合设计性实验比例过少。当下世界，新知识层出不穷，新科技突飞猛进，但是教学的实验内容却得不到及时更新，加上学生专业理论课程任务繁重，所学知识庞杂。所以，在这种情况下，传统实践教学模式中安排的陈旧实验内容就显得多余，而且学生应付实验的现象较为严重。另外，传统实践教学所进行的课程实验与实际生产脱节，课程的实践性难以得到体现。传统实践教学模式中课程设计存在单一和过时的问题并且也没有更好地与实际生产紧密结合；每一年级课程设计题目相似，缺乏创意；采用小组共同合作设计，存在学生偷懒情况。实习环节还有部分高等院校采取参观实习的做法，这就使学生缺乏实践机会，不能达到预期的教学目的。另外一些实习单位对涉及内部及企业技术秘密的内容，不对外展示，学生一般难以真正学习到相关技术。课程设计和毕业设计来源有限，一般以导师的实验项目为准，设计题目老套，缺乏与实际工业生产项目的联系。以导师研究方向为导向的毕业设计学生小组，往往在研究课题上比较接近，很难反映出学生的发散性思维，雷同设计现象很普遍。鉴于以上种种情况，毕业生仅仅进行这些实践学习，欠缺实践经历，特别是创新能力。各个高校急需优化机械专业实践教学模式，改革机械专业实践教学方法和手段，研究探索多元化、全方位实践教学模式。

三、机械专业实践教学模式改革的机遇和挑战

机械制造业是国家先进制造业的核心之一，国与国之间竞争的实质是以经济和科技实力为基础的综合国力的较量。目前，全球制造业第三次革命正在进行中，机械制造业正在如火如荼地发展进步，这是中国制造业发展的关键时期。中国的社会经济发展迅速，机械制造业也逐步建立了自己的体系，急需技术实践型和技能实践型人才。机械制造业技术水平的高低和发展速度取决于未来高端产业发展的人才，所以，需积极培养和储备机械类相关人才。因此，各个高校在加强理论教学的同时更要注重提高学生的实践创新能力。这对于中国各个高校实践教学模式的改革是一个机会。但是，实践教学在传统教学模式中一直被定性为验证理论的辅助性教学，各个高校对实践教学的重视程度不高，这种情况在一定程度上不利于应用型人才的培养。机械制造行业，工程实践人才短缺，急需在各个高校进行实践教育模式的改革，以适应机械制造业的发展需要。同时，机械专业实践教学模式改革也面临着一些问题。机械专业在实践教学中存在的问题有主观上对实践教学不够重视，客观上实践教学资源相对匮乏。传统机械专业实践教学模式已经为大多数高校认可和实施，学生也适应了这种实践教学模式。学校和学生已经形成思维定式，认为理论知识才是作为一名在校学生应掌握的，而动手实践操作则是由公司培养，是公司的责任，在这种思维模式下，可能有部分高校和学生会不认可注重实践教学的教学方法。同时，实践教学中会需要实践教学资源，而这需资金的大力支持和保证，这对高校来说，又是一种压力。

四、机械专业实践教学模式改革的思路与启示

工程教育专业认证要求围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调保证专业教学质量和活力。为此，我们必须从思想认识上给予高度重视，一方面注重校内课程实践教学，另一方面注重与校外企业合作实践教学。下面以齐鲁工业大学机械专业的实践教学模式为例。齐鲁工业大学是山东省人民政府2017年5月28日整合原齐鲁工业大学、山东省科学院等优质教育科研资源组建而成的省属重点高校。是首批山东特色名校工程学校和“山东省2011协同创新中心”牵头单位，被主流媒体评为山东省十大“最具社会口碑学校”、山东省“最具就业竞争力本科院校”。齐鲁工业大学是山东省目前唯一一所工业大学，致力于建设国内一流、国际上有重要影响的工科院校。机械设计制造及其自动化专业是省级特色专业、山东省卓越工程师培养计划试点专业，专业设立时间长，具有较强的科研实力。近年来山东省特色名校重点建设项目、应用型人才培养支持计划项目也给予本学科大力投入，开办有“增材制造与3D打印技术”、“工业机器人应用技术”专业。具有“机械工程”硕士授予权，研究方向广泛，致力于培养学生自主创新能力和促进产业结构调整和发展方式转变。目前，我校机械专业毕业生人才济济，理论基础深厚，已在山东省各经济发达城市从事研发设计工作。本校机械专业在保证完善学科理论建设的前提下注重学生实践，在培养应用型工程类人才方面成果显著。根据工程教育专业认证具体标准，机械专业实践教学模式改革需结合自身特色，朝着有利于学生实践锻炼、就业和为社会服务的方向切实定位，实现专业价值最大化。因此，我校结合机械专业实际，从校内实践教学和与企业联合实践教学两方面改革，提出了建设性意见。

（一）校内实践教学方式

校内实践教学既包括传统教学实践模式下的一系列实践教学活动也包括一些新的内容。1.加强实践教学队伍建设加强实践教学师资队伍的建设，增强实践教学的指导能力，首要的是加强教师对实践教学地位和作用的认识[5]。其次，要创建有主动性、创新性的实践教学新机制。再次，需要吸引鼓励高水平教师从事实验教学和管理工作，重视实验人员的培养和提高。最后，保障和监督校内实践教学的质量和标准。我校机械专业教学队伍治学态度严谨、学术水平高、结构合理，是注重学生创新设计和实践能力培养的一大批高层次人才。我校老师们注重实践教学培养模式研究，系统梳理实践教学模式，教学改革成效显著。组织、带领学生亲身参加国家级、省级项目的研发过程，创造机会接受一线科学家的指导，在理论教学基础上，大力鼓励、引导学生动手实践。2.优化整合实践教学资源，建立实验基地学校对于机械专业大力投入实践教学资金，在课程实验方面，已建设成为集科研、教学、自主高新技术研发、高级人才培训等一体化基地。学校机械工程实验教学中心有34个实验室，包括机械电子技术山东省高等学校骨干学科教学实验中心和高端轻工装备与智能制造协同创新中心等人才培养平台。学校坚持“以学生为中心”，利用实验室资源，开设数控电火花成型机、电火花切割机、雕刻机和数控铣床、车床实验课等。学校坚信高质量的实践基地、充实的科研活动、开放的研发平台，可以使学生的动手操作实践能力得到提升，可以更好地与毕业后的工作相接轨。另外，为提高学生分析、解决问题的综合能力，学校也增加实验仪器设备，提高开设设计性、综合性、研究性和创新性实验的比例，为学生接触精密仪器和先进的实验手段创造机会。3.积极鼓励创新，参加机械类比赛我校为加强实践教学投入力度，鼓励老师们申报和组织实施国家及省级大学生创新实验项目，组织本科生积极投入。整合和优化各种科技创新和实践项目，创造机会为学生展示实践创新小产品，并帮助学生对优秀机电产品进行申报专利和发表文章。学校鼓励和引导机械专业优秀学生参加省内及国内一些机器人比赛和机电产品创新设计大赛。学生们完全自主完成包括机电作品方案构思，机电作品方案确定，机电作品加工制作，机电作品装配，机电作品联机调试。在老师们的指导下，学生们发散思维，寻找创新点，主动参与意识进一步增强，在各项比赛中也都取得了优异的成绩。

（二）校外实践教学方式

1.加强国际交流与合作走国际化、开放式的办学道路，采用合作办学、本科生互换、海外实习就业、暑期访学等形式，进一步拓宽学生视野。我校机械专业包括有中德合作教学专业、中加合作教学专业。为响应国家“一带一路”战略，学校充分发挥科技和成果转化优势，共建国际科技合作前沿平台。目前，建有中外联合实验室，政府间科技合作平台及省级以上国际合作平台，引进国家“外专千人计划”专家。这些国际间的交流与合作，可以吸收和借鉴国外先进成果，有利于紧跟世界潮流，传授先进制造技术，开阔学生们的视野，调动学生们积极探索的兴趣。2．进一步加强卓越工程师培养计划的实施为进一步做好“卓越工程师教育培养计划”培养工作，校企联合培养卓越工程师，我校设有卓越工程师试点班。卓越工程师计划是按照通用标准和行业标准在企业的切实参与下，强化了企业实习实践环节，共同培养具有工程能力和创新能力的人才[6]。学校组织带领卓工班学生们去工厂实习，切实感受制造加工机电产品的乐趣；带领学生参观第十五届中国国际机床展览会等类似的机床展，参观全球最先进实用的机床工具产品。卓工班学生在校期间就能够深入工程车间一线，全面接受产业的最新要求，可实现人才培养校企双向反馈。我校以卓越工程师教育培养计划为契机，造就和培养一大批适应社会需要的高质量工程技术人才。3.学生自主分散实习和毕业设计自主选题以增加毕业生的就业为导向，采用分散实习方式。学校一方面固定安排一段时间，鼓励学生自主寻找实习单位。为确保学生实习质量，采用实习单位盖章，单位评价和单位打分的制度。另一方面为切实解决学生实习难与实习效果差的问题，学校加大校外实习实训基地的建设。学校利用社会、校友资源，加强与企、事业单位联系，为学生就业实习提供后备选择。这种办法也可以进一步提高学生实习的兴趣和积极性，有利于培养学生勤于思考和创造性思维，帮助理解零部件的加工工艺。对于毕业设计，学校鼓励学生多进行自主选题、自主研发的创新实践活动，并可以将此运用于毕业设计。

五、结束语

本文结合齐鲁工业大学实际情况，基于工程教育认证标准，对机械专业实践教学模式改革进行了研究，提出了机械专业综合实践教学新模式。从校内专业实践学习和校外专业实践学习两反面给出了建议，对机械设计制造及其自动化专业实践教学模式改革起到非常大的推动作用，旨在完善机械设计制造及其自动化专业建设，为新形势下机械专业本科生实践能力培养探索出一条新路[7]。具有示范作用和借鉴意义，可以更好地实现专业价值。

参考文献：

[1]杜劲，陶恒.基于工程教育认证的机械专业人才培养[J].高教学刊，2016，14（2）：204-205，207.

[2]王宣赫，谢庆宾，吴胜和等.基于工程教育专业认证的高等学校工程人才培养思考[J].科教文汇，2015，12（32）：46-48.

[3]任俞宏.机械设计制造及自动化的未来发展思考[J].软件（教育现代化）（电子版），2015，3（37）：147.

[4]孔晓玲，周洁，尹成龙，等.金工实习模式的改革与研究[A].华东高校工程训练教学学会第七届学术年会[C].2005.

[5]王士琅，吴礼红.应用型本科院校创新实践育人工作的思考[J].现代企业教育，2013，32（24）：81-83.

[6]教高[2011]1号.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].

[7]高铁红，张争艳，孙立新，等.面向工程教育认证的机械专业综合实践教学新模式[J].高教学刊，2016，20（2）：170-171.

作者:张静婕 杜劲 郝甜妹 单位:齐鲁工业大学机械与汽车工程学院