机电类专业人才培养实践教学体系的构建

机电类专业人才培养实践教学体系的构建

[摘要]随着我国制造业从传统粗放型向智能制造型转变，社会对高等工程教育改革发展提出了迫切要求。具有创新思维和创新能力的机电类应用型人才成为社会重点需求的人才之一。如何培养具有创新能力、能够适应和支撑产业转型发展的工程应用型人才，成为摆在各高校面前的一项重要任务。文章契合国家和北京市教育改革发展方向，遵循教育部“卓越计划”中以“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”原则，结合北京联合大学机电学院多年来在应用型人才培养实践教学体系建设中的研究与探索，论述了培养具有创新思维和能力的机电类应用型人才实践教学体系构建的几点思路。

[关键词]人才培养 实践教学体系 创新能力

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出：“提高人才培养的质量，提升科学研究水平，增强科学服务能力。”《北京市中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》也在高等教育部分明确提出：“提高人才培养质量，增强科技创新的能力，提升社会贡献力”。教育部“十二五”本科教学工程的主要内容之一是以强化实践教学为重点，进一步强化实验实践教学平台建设，培养大学生的实践能力和创新创业能力。

本文契合国家和北京市教育改革发展方向，遵循教育部“卓越计划”中以“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”为原则，培养工程技术人才的指导思想，结合北京联合大学机电学院多年来在应用型人才培养实践教学体系建设的研究和探索，论述了培养具有创新思维和能力的机电类应用型人才实践教学体系构建的几点思路。

一、构建递进式工程应用能力与创新素质培养链条

从教学规律分析，只有掌握专业知识、具备工程应用能力才有可能培养出创新素质。递进式工程应用能力与创新素质培养模式是根据认知规律及知识与技术的接受规律来设定教学目标，安排教学环节，设计教学内容。特点如下：

1.培养层次设计。将应用型人才工程实践能力分解为基础工程能力、核心工程能力和综合工程能力。基础工程能力培养某一专业基本技能与工程意识；核心工程能力培养某一专业技术方向的专项技能与工程素质；综合工程能力培养某一专业领域的综合技术应用与创新素质。每一种能力的培养都对应着不同的培养目标，在实践教学中也有不同的支撑环节：基础工程能力的培养目标是学习能力、操作能力、知识应用能力、表达能力、工程意识，课程实验、认识实习、金工实习是支持其实践教学的环节；核心工程能力的能力培养目标是工程实践能力、新技术应用能力、产品设计能力、工艺设计能力、工程素质，支撑的实践教学环节是课程实验、课程设计、生产实习；综合工程能力的培养目标是综合运用所学知识解决问题的能力、综合设计能力、创新能力和综合素质，其支撑的实践教学环

节是综合性实践课程、毕业设计、毕业实习。

2.任务要求设计。根据工程项目的设计实践过程，将项目任务进行分解，分阶段实施，随着知识的积累和技术的掌握逐渐增加任务要求和难度，使学生逐渐具备质量、成本、规范等工程素质（如图1所示）。

二、构建企业深度参与的“三结合”式实践课程开发建设与实施模式

“三结合”式实践课程开发建设与实施模式的示意图见图2。其特点是：教学团队由理论课教师、实验课教师和企业工程师组成；实践教学条件由校内实验室、工程实践中心和校外实践基地组成；教学内容涉及实践教学、工程应用和课外科技活动。

依托已建立的校内工程实践中心、校外实践教学基地，在课程设计、综合性实践课程等集中实践环节与企业全面合作，共同开发实践课程的内容，共同实施实践课程，共同建设课程的实践教学平台。具体如图2所示。

教师与工程师共同开发各类各层次实践教学项目库与案例库，可以自企业的工程项目中提炼，也可以直接来源于企业的技改课题、新产品研发等真实的工程项目，因此实践课程内容更符合企业要求；教师与工程师共同指导项目实施，聘请企业工程师来校指导或者学生与教师到企业加入企业技改项目攻关小组；学校与企业共同建设接近真实工作现场的综合工程环境。通过共建实验室、校外实践教学基地，为学生提供贴近生产实际的设备、材料等，构建一个完整的从设计到制作的训练环境。以机械工程及自动化专业为例，校内工程训练环境如图3所示。

该模式运行能够提供四种保障：一是保障课程的真实性，即项目来源于真实的工程项目，真题真做；二是保障课程的实用性，即项目都与实际工程技术问题紧密相连；三是保障课程的实时性，即学生获得的知识与技术都是当前行业实际生产和创新设计所需的；四是保障课程的可行性，既有真实或接近企业实际工作现场的校内外实践环境，又有企业工程师和教师的双重指导把关。

近五年，按照“三结合”式实践课程开发建设与实施模式，机电学院建成了1个现代制造工程实践中心、4个校级示范性校外人才培养基地和1个北京市级校外人才培养基地。此外，共开发出多门内容结合实际的实践课程，其中一门综合性实践课程“机械工程技术综合实践”在2010年被评为北京市精品课程，为学院实践课程的建设与实施提供了强力支撑。

三、实践教学环节引入“项目与行为引导式”教学方法

以项目为驱动，实现了理论教学、实践教学与工程应用相结合，实验室、工程实践中心与校外实践基地相结合。“项目与行为引导式”教学方法属于研究性教学方法，被广泛采用于欧美工程教育的实验类课程中。该方法围绕教学内容创设教学情境，强调把知识与技能的学习设置到复杂的、实际的工程项目任务中，学生通过合作解决真实性工程问题，学习隐含于问题背后的科学知识，掌握解决问

题的方法，并形成自主学习的能力。“项目与行为引导式”教学方法依赖于“三结合”式实践课程开发建设与实施模式，见160页图2。在设计性实验、课程设计、综合性实践课程、毕业设计等实践教学环节中引入项目式教学，以工程项目为驱动，实现了理论教学、实践教学与工程应用相结合；实验室、工程实践中心与校外实践基地相结合；并通过由理论课教师、实践课教师和企业工程师的联合指导，来保证项目任务的实施。通过完成项目的任务，使学生在校期间即能参与工程项目，在完成项目的过程中扮演现场工作者的角色，承担工作者的职责，体验实际工作过程，积累第一手工作经验，培养工程意识和创新素质。特点如下：

1.项目的设计、实施与报告。项目的设计由教师与企业工程师共同完成，来源于企业的技改课题、新产品研发等真实的工程项目；项目实施过程对设计方案、技术路线、制作工艺、技术文件等均按照行业标准要求，训练工程意识和工程素质；项目完成后，需要提交的最终成果是项目设计报告与真实作品，实现了真题真做。

2.项目内容。项目内容分阶段由浅入深、递进式推进。另外，为满足不同层次学生的学习需求，将项目进行分层设计，分为基础项目、提高项目、综合项目、创新项目。

3.学生参与。允许学生根据个人兴趣爱好及就业方向自主选择不同专业方向的项目，自行组成项目组并进行各自任务分工，培养沟通能力与团队合作精神；作为成绩加分因素，鼓励作品创新、鼓励团队竞争。

实践表明，通过该教学方法，学生在综合应用机械、电子、电气、控制、液压、气动、数控等多种专业知识解决实际工程问题的能力方面，以及独立工作、履行职责、自主学习、沟通合作、应对压力的综合素质等方面得到明显提高。

四、构建一支“三位一体”的教学团队

以项目为载体的教学方法对教师提出了更高的要求，不但要求教师具有较高的理论水平，还要具备丰富的实践经验。三位一体的教学团队由具有企业背景的理论课程教师、实验教师和企业工程师组成，从教学内容、教学条件和教学团队三个方面保证了项目式教学方法的实施效果，提升实践教学质量。学院借助市人才强教计划、青年教师培养计划等一系列教师培养项目，努力打造一支产学合作、相互融合、优势互补的实践教学队伍。要求缺乏企业工作经历的中青年教师，通过企业挂职实践以及定期加入企业研发团队等方式跟踪学习工程项目实施过程，不断丰富实践经验，提高工程实践能力；企业工程师一方面负责指导项目的企业实施部分、项目开发、实践基地的管理等，另一方面负责定期到校对教师进行工程项目实践的培训。

近五年先后从机电行业各大集团公司聘请了28名企业工程师作为实践教师，学院也有9名青年教师通过以上团队建设方式新评为“校级双师素质教师”。按照这种方式组建的 “应用性本科综合性课程建设教学团队” 2007年被评为北京市优秀教学团队。

五、形成了完善的校外实践教学运行及保障机制

经过不断探索与实践，为保障人才培养实践教学体系的可持续发展、教学环节的正常运行以及实践教学质量的提升，已总结出了五种保障性机制。

1.机构保障机制。通过签订协议，校企双方构建一个产学研合作平台，建立合作项目领导小组。目前机电学院已与28家企业签订产学合作或战略合作协议。

2.协议制约机制。校企双方通过签订“学生在实习基地实习协议”“校企联合建立毕业实践基地协议”“校企相互培训在职职工协议”“研发基地组建协议”等形式明确各自的责任和义务，规范学生实践教学、联合指导毕业设计、教师企业实践、“双师型”教师培养、毕业生优先就业、科研合作等一系列内容。

3.教学质量保证与监控机制。通过制定“校外实践教学基地管理办法”“实践教学管理办法”“实习管理规定”等文件，加强对教学运行过程的管理和监控。通过共同制定项目考核标准、实习评价标准、校企联合指导毕业设计评分标准，企业参与学生在基地实践课程的考核和毕业设计的答辩。

4.激励机制。通过制定“关于加强实践教学队伍建设的意见”“双师素质教师队伍管理办法”等文件，鼓励教师通过企业实践、校企联合科技攻关等途径，加强自身企业背景，近五年平均每年有15名左右的教师参加行业/企业实践。通过“企业奖学金管理办法及捐赠协议”建立企业奖学金制度，推动学生主动了解企业、学习企业文化，并最终提高学生对专业的学习兴趣、促进综合素质的养成。近五年机械工程及自动化专业每年有15%的学生获得企业设立的各类奖学金。

5.评价反馈机制。通过”学生企业实践鉴定表”“毕业生基本素质和业务能力调查问卷”了解用人单位对毕业生知识、能力及综合素质的评价，对毕业生就业后情况进行跟踪调查，将企业反馈意见应用到学校教学改革，推进教学改革更好发展。

六、小结

通过人才培养实践教学体系的构建，以及实践教学模式、内容不断改革，先进教学方法的引进实施，学生的实践能力、创新意识得到明显提升。学生参加各种课外科技竞赛，如挑战杯、机械设计创新大赛、大学生电子设计大赛等的积极性逐年提高，参赛成绩呈上升趋势。同时，培养了学生的自主学习能力，激发了学生的学习潜能，提高了教学质量及其就业竞争力。近五年学院本科专业共有1147名学生毕业，每年的就业率达到97%以上，专业对口率逐年提高，企业也对毕业生的实践能力和综合素质表现给予了较高的评价。总之， 本研究是针对工科专业（机械、电子等相关专业）学生实践能力和创新素质培养的一个探索，在实践教学环节改革和支撑环境建设方面总结了一些实用、可行的经验，以期对其他工科专业应用型人才培养提供借鉴。