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“新工科”环境下人才培养改革分析

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“新工科”环境下人才培养改革分析

长春工业大学人文信息学院自2010年开始,陆续开设了机械工程及自动化、机械工程、机械设计制造及自动化等专业。2013年学院领导前瞻性地提出“以机械工程为应用型改革试点专业”以及“‘3+1’人才培养模式改革试点专业”以来,经过几年建设,机械工程专业获批为吉林省“首批高校转型改革试点”专业。工程训练实践教学中心获批为“吉林省重点建设示范中心”。并逐步形成了基于应用型转型要求的人才培养方案。但按照“新工科”建设要求,课程设置和教学内容还不能适应新经济的发展要求。为此,构建机械类专业人才培养新体系、新结构成为当务之急。我们从课程和教师两个角度出发,提出了按照“两条主线”培养学生,并取得阶段性成果。

1.改革背景

制造业的发展离不开数字化设计与制造。2015年教育部高等学校机械类专业教学指导委员会在关于落实《中国制造2025》行动倡议中明确提到“促进机械工程教育与信息技术深度融合是教育改革发展的必然趋势,面对时展提出新要求”。2013年,中国工程院启动了网络化、数字化设计-制造-服务一体化战略咨询项目。适应经济发展的机械数字化人才紧缺问题亟待解决。分析机械工程专业数字化教学存在问题是:1)目前培养计划与信息化人才的需求不相适应。2)重硬件设备投入而轻软件工程应用的研究。3)专业课程的设置严重滞后于新技术的发展和企业对人才的需求。4)机械教材内容与信息化、数字化技术深度融合方面与国际上同类教材相差甚远。5)机械教师的专业信息技术应用水平难以满足新工科建设人才培养的要求。6)缺少统一的信息化、数字化教学标准体系,课程设置往往造成“信息孤岛”。结合“新工科”建设以及协同育人要求,加强专业建设,完善机械信息化和数字化人才培养,建立人才培养质量的保障体系是目前机械类专业面临的重要工作。加强本科生的数字化计算、设计和制造能力以及机电装备系统自动化设计能力的培养也是机械专业面临的紧迫任务。

2.改革思路

按照人才能力结构与企业职业需求“精准对接”的原则。全方面进行专业的信息化、数字化改造,提升人才培养质量。

2.1专业方向和特色定位明确

新经济产业形态的多样性和“新工科”发展的要求等,为机械数字化人才培养的定位提供了国家层面的理论指导。机械专业教育目前分两个层次:高等教育和职业教育。独立学院介于一本、二本与职业教育之间,我院机械工程专业特色定位:机械数字化计算、设计及制造,即现代应用技术模式:机械数字化设计为主,数字仿真实验为辅。按照“两条主线”,辅之以高等学校机械专业基本的课程要求,实现“两个结合”(硬件和软件、电和机),以特色求生存和发展。

2.2知识能力符合机械制造业的现状及发展趋势

1)符合人才培养与市场需求“精准对接”原则改变以往的专业人才培养设计和工艺能力不够强。改革方案应强化数字化计算、设计和制造应用能力的系统训练。2)适应招生制度改革新政策吉林省人民政府2016年印发了“吉林省深化考试招生制度改革方案”的通知(吉政发〔2016〕14号),强调逐步实行文理分科、取消批次等录取政策。这将为我们带来招生的冲击与机遇并存。

2.3提升教师信息化水平

人才质量的提升教师是关键,教师专业结构和能力素质及专业信息技术应用水平要满足新工科建设人才培养的要求。

3.人才培养方案改革要点

新培养方案注重向数字化、信息化方向发展。以机械数字化计算、设计与制造为纽带,以应用技术为主旨和特征构建“一个模式,六个结合,一个强化”的人才培养方案。突出工程背景和实际动手能力。“一个模式”即实行面向工程应用、突出能力培养、强化综合实践的“3+1”人才培养模式。“六个结合”即“理论与实践结合”“实习与大赛结合”“实习与职业证书结合”“实习与培养吃苦耐劳精神结合”“课内与课外结合”“创新与工程结合”。“一个强化”即强化机械数字化设计制造软件的学习应用能力。

3.1按应用型人才培养要求设计人才培养方案

1)强调人文素质,培养工程意识。将人文素质教育与工程教育纳入培养方案。2)注重基本技能训练、增强实践意识。充分利用校内、外两个资源,一是工程实训按照“3+3+4”开展总计10周的工程实训,并利用学科竞赛的实践平台,营造数字化设计与制造氛围。二是开展“专业实践+就业”的深度校企合作,更好满足企业对机械数字化人才的需要。3)独立设置实验教学课程。培养方案中增加“机电传动与可编程控制技术实验”“机械控制工程基础实验”“模具设计及制造基础实验”“机械数字化综合设计”等独立设置的实验课程,单独给学分、单独评定成绩。4)调整招生制度,各专业从2017年实行文理兼招。

3.2特色课程体系重构和教学模式的创新

以案例教学和CDIO的理念进行课程与教材内容深度改革,调整课程内容与学时,形成工程应用技术特色课程群:1)机械数字化计算、设计、制造和工程课程群的课程如下:分学期开设:UG造型、UG装配、UG数控加工、MATLAB/Simulink应用、UG模具设计以及计算机辅助工程(Ansys应用)和计算机运动和动力学仿真(Adams应用)等课题。2)机电装备系统自动化设计课程群的课程如下:分学期开设:电工电子技术(I)(MATLAB/Simulink仿真)、电工电子技术(II)(Multisim仿真)、单片机原理及接口技术(Proteus仿真及应用)、机械控制工程基础(MATLAB/Simulink仿真及应用)、机械测试与传感技术(LabVIEW虚拟仪器应用)、PLC可编程控制器(S7-200仿真及应用)和机电传动控制技术(MATLAB/Simulink仿真及应用)等。核心课程采用教学应用软件辅助授课,有利提升了教学效果和效率。

3.3强化创新创业能力培养

1)完善创新创业教育课程体系建设。一是设置学科前沿课程、综合性课程、创业引导课程、问题导向课程、交叉学科研讨课程;二是基于课程和各种平台,开设机械类创新实验项目,开展学生科研训练,开展各类学科竞赛。2)建立面向新工科专业学生开展创意、创新、创业“三创融合”活动的支撑服务平台。建立更多样化和个性化的工程教育培养模式。

3.4数字化师资队伍建设

1)立德树人、育“两强”人才。教书育人,以德为首。以高尚的师德引领教师的专业化成长,按照“学术无禁区,课堂有纪律”的共识。引导、激励学生们树立正确的人生观。2)优化教师结构,加强专业教师配备。以内部培养与外部引进等方式完成与专业培养目标相适应的信息化、数字化师资队伍建设。按照“机退电进”建设方向,引进电子专业教师,满足机电装备系统自动化设计主线培养学生需要。3)搭建教师成长平台。①建立课程教学人员的匹配与提升制度。按照新培养方案,教师完成新课程预选,经考核后确定任教课程,并经专项培养全体教师的信息化教学水平获得较大提升。②深化教师培养培训改革力度。组织教师参与高质量培训,支持教师终身学习和专业化发展。本年度派出教师16人次参与培训学习。4)教育教学手段提升。强化教师授课信息化水平。采用案例教学等方法,课程教学应用软件理论讲解、结果验证。5)转变教师评价机制。为促进专业建设的积极性、主动性,用教师的数字化、信息化教学水平来评价、激励考核教师。

3.5完善信息化、数字化教学体系

从及时学期开始,依次开设机械数字化设计CAD(I)(零件设计),培养学生绘制零件图和转化零件工程图能力;开设机械数字化设计CAD(II)(装配设计),培养学生模具设计和装配工程图能力;开设机械数字化制造CAM(I)(数控自动编程),培养学生数控加工与仿真能力;开设机械数字化辅助工程CAE(有限元分析),培养学生力学计算、有限元分析与验证能力;开设机械数字化制造CAM(II),讲授模具设计与加工,培养学生的模具设计及制造能力。

3.6课程教学大纲更具时代性

契合新时期的发展与需要,按照“软件融入课程教学大纲”要求,开展17门课程的教学大纲修订和编写工作,进一步规范了教学思路和教学体系。

3.7考核倾向过程化与多元化

从两个方面着手:开展考试课程标准化试题库的建设工作;完善考查课的考核标准修订。

3.8教学质量评价以及特色拓展

基于改革开展了培养实践研究,案例教学。实践过程遵循“数字化新工科人才培养目标创新→特色课程创新→数字化培养质量提升→数字化应用型人才转型→机械专业转型”的发展轨迹持续发展,形成鲜明的评价体系,保障机械数字化人才教育质量。

4.结束语

科学技术的进步赋予机械工程以新的内涵,使其成为最能包涵和吸纳众多学科知识,对应用型人才的要求也越来越高。文章结合长春工业大学人文信息学院机械工程相关专业实际,论述了培养方案和重点介绍了“两条主线”培养应用型人才的特色。经实践,取得阶段性实效,后续将按照国家“协同育人”要求和“双”的方向,进一步完善从学习目标→培养目标→培养方案→核心课程→课程大纲→评价分析→课程品质报告→改进方案实施→学习目标的闭环学生培养质量持续改进体系。不断探索研究改革的新思路、新方法,提升机械数字化人才培养新质量,以适应新经济背景下对工程应用型人才培养的需求。