工程应用型创新人才培养的研究与探索（一）问题的提出与课题界定随着新工科建设“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”三部曲的逐步推进、众多高校携手加入CDIO国际工程教育联盟、以及工程教育专业认证的火热进行，高等教育如何培养本科人才？培养什么样的本科人才？已经成为教育部、各高校管理者和广大教师热议的话题。

“工程教育新理念、专业知识新结构、人才培养新模式、教育教学新质量、分类发展新体系”已经成为新工科研讨的范围共识。

当前工科教育较为普遍地存在以下几个比较突出的问题：（1）学生学习兴趣和学习目的的缺失，手机控问题严重；（2）理论课程多而不精，实践多为验证性，且实践环节比例较少；（3）用人企业对部分学生的动手能力不满意；（4）教学内容和方法要体现与时俱进、学以致用；（5）如何培养学生的创新能力和创业意识；（6）如何落实工匠精神。

针对上述问题，本教学团队长期扎根教学和人才培养一线，积极探索机械专业工程应用型创新人才培养新方法。

（二）国内外研究现状述评在世界形势瞬息万变、知识更新迭代速度不断加快的今天, 原有教育模式下培养出来的工程科技人才已面临越来越大的挑战。

为了应对这一挑战, 美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院、瑞典林克平大学四所大学首创CDIO工程教育理念, 旨在通过建立一体化的相互支撑和有机联系的课程体系, 让学生以主动的、实践的方式学习工程, 培养学生的专业技术知识、个人能力、职业能力、团队工作和交流能力等, 有效匹配更好的体现了工程教育的主体性、实践性以及课程之间的连续性, 与我国“新工科”回归工程之内涵具有较强的内部一致性。

“新工科”这一概念自2016年提出以来, 在不到一年的时间里, 教育部组织高校进行深入研讨, 形成了“复旦共识”和“天大行动”、“北京指南”。

显然, 新工科不是局部考量, 而是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择, 是今后我国工程教育发展的新思维、新方式。

（三）选题意义与研究价值课题研究旨在培养学生机械产品创新设计、数字化制造、与产品相关的实践技能等多方面的综合技能（涵盖专业知识能力、创新能力、专业表达与论文写作能力、综合信息处理能力、自学动手能力、团队合作能力等），研究如何将创业意识、创新能力等落实到教学中，培养机械工程创新创业人才。

本项目具有较好的可推广示范的经验，具体如下：（1）以机械产品研发为内容，培养工程应用型创新人才。

将相关结构巧妙、构思新颖的优秀机械作品视频及设计过程的经验总结分享给同行，一起探索如何培养创新能力和创新人才。

总结工程应用型创新人才过程中的点滴，形成比较完整的人才培养理论体系（如机械学生的创新能力培养、以点带面的人才培养效益扩大化、教师教学与科研能力的相互促进、学生团队的建设和心理疏导、团队学生专业技能的传帮带模式、与学院教学管理者，辅导员等多位一体的学风建设等）。

（2）紧密结合专业技术发展与应用，更新教学知识内容和教学方法。

根据第二课堂学生知识运用反馈情况，本教学研究团队重点针对机械基础核心课程如机械原理、理论力学、数控技术等，进行教学内容和教学方法改革。

以应用型创新人才为培养目标，重点针对机械产品研发过程急需解决的技术难题，如创新创意产生的创新能力培养内容、创新机构分析仿真技术、机构结构动力学分析、Matlab数值分析处理、数控加工工艺分析等核心技术，赋予到相关核心课程，将学生的第一课堂理论学习与第二课堂实践应用有机地结合起来，让学生明白知识为什么要学、学了有什么用、如何用、还能做什么？（3）提出知行合一的应用型创新人才培养模式，强调和突出第二课堂在今后工程应用型创新人才培养中的重要地位。

应用，必须走出第一课堂，深入开展第二课堂；创新，必须结合具体专业知识，用更好的方法和途径解决专业领域问题。

现阶段第一课堂以知为主，实践环节占比不到三分之一，学生缺乏更多机会去体会所学专业知识能做什么？怎么用？滋生了很多问题，如厌学、学习目的不明确、手机控等。

第二课堂的重视程度与日俱增，如何实现两者的有机结合，培育符合国家规划和企业需要的工程应用型创新人才，本项目将在该方向探索出一些值得借鉴的方法。

（四）课题理论依据本项目主要针对如下关键问题进行：（1）第一课堂与第二课堂相互结合、互为补充的机械工程应用型创新人才培养理念和具体执行方案的研究。

机械工程应用型创新人才培养，要落实工程应用，即强调学生用专业知识解决工程实际问题，体现知与行的统一，在相互促进中成长；还要落实创新能力培养，即对待专业领域问题能提出自己独特的、更优的见解和解决方案。

（2）针对性地培养团队学生的各项专业技能，结合学科竞赛培养其综合素养。

对有志青年学生，采用传帮带形式，培养其机械产品三维造型能力、机械零部件数控加工能力等。

工程应用型创新人才培养，首先基于团队学生的头脑风暴，集体提炼一个较好创意+功能实用+结构巧妙的机械产品，从创意产生与论证、机械系统方案构思与遴选、动力学参数仿真与分析、零部件设计与加工、直至最后的产品组装与调试，还可能包括团队分工管理、材料购置、竞赛专业答辩陈述等，全方位的锻炼和培养团队学生的综合素养。

（3）工程应用型创新人才培养效益的扩大化。

团队老师的时间和精力是有限的，当前实际，参与团队并接收各种技能培养的学生只能是学院的一部分。

要全面提高所在机械学院整体学生的专业技能和综合能力，首先必须要营造良好的学习氛围，团队教师投入大量时间精力培育先进典型、优秀成果；其次用身边优秀同学的成功案例，来激励周围想努力的同学，去带动他们学习专业技能；最后用奋勇争先的优良氛围来影响其他学生，形成你追我赶、相互学习、共同进步的整体优良学风。

同时，团队成员承担了学院机械基础相关课程，具有较好的理论基础。

（五）研究目标与内容本项目高度契合“新工科”所倡导的创新人才培养，以机械产品研发为内容培养工程应用型创新人才、紧密结合技术发展与应用，更新教学知识内容、提出知行合一的应用型创新人才培养模式、培育大量优质机械创新应用型人才、努力探索较高综合能力的应用型人才。

其具体体现为：（1）每年组建20个左右的创新设计团队，择优选择5个左右机械创新设计与制造团队，形成惠及学院近一半学生均有参与第二课堂的局面。

营造学院良好的学风，锻炼学生利用专业知识解决专业领域问题的综合素养。

（2）对学生机械创新能力和工程应用能力有较大影响的核心专业课程，提出2-3门进行教学内容和教学方法的改革，如机械原理、机械创新设计、数控技术等，重点突出学以致用、以解决专业领域问题为导向的课程内容教学和学习特色。

（3）在实践中不断探索和总结，形成一整套机械工程应用型创新人才培养体系理论，并借助条件推广和宣传。

（六）创新点本项目提出第一课堂与第二课堂相结合的人才培养方案修订、理论与实验教学配套内容与方法改革；按照学生学年对应的专业技能与对应的学科竞赛能力要求，进行学科竞赛组队、作品遴选、指导等；以机械产品研发为主要内容，以综合性学科竞赛作为工程应用型创新人才培养的效果检验。

本项目的创新点：（1）结合功能实用和技术创新，优选机械创新作品，以第二课堂机械产品研发为主要内容，培育工程应用型创新人才；（2）提出基于功能元求解的机械产品创新设计技法，开展研讨式教学，引导学生进行头脑风暴，锻炼其创新能力等综合技能，总结并加以推广共享；（3）探索并总结出一整套学生人才选拔和组队、专项技能指导与培养、综合能力锻炼与提高的机械工程应用型创新人才培养方法和理论体系，并以点带面惠及所在学院，实现整个学院学风和整体专业技能的全面提升。

（七）研究思路与方法针对现阶段人才培养过程中的主要问题，所采用的针对性方法为：（1）以第二课堂机械产品研发为主要内容，结合第一课堂理论与实验学习，解决学生专业实践能力不强的突出问题，锻炼和提高其创新能力和工程应用综合素养。

将第二课堂反馈的学生能力欠缺问题，在第一课堂教学时加以革新，相互促进，知行合一，培养理论与实践综合运用的工程应用型创新人才。

（2）通过第二课堂课外科技制作等专业实践的参与体验活动，让学生深刻体会理论学习与知识应用之间的各自特点和结合之妙，解决学生厌学和学习目的不明确等困境。

机加工等动手环节，在细微处体验工匠精神。

通过学科竞赛等大舞台，参与专业交流、开拓眼界，极大地提高机械产品研发能力。

（3）辅导优秀学生获得突出成绩、分享成长经历，让优秀学生带动中间分子一起实现青春梦想，举办优秀大赛成果作品展等多种形式的科技文化活动，营造爱科学、求真知的求学氛围，培育具有领导力、团结奉献、谦逊谨慎、自信自强的优质人才，共同促进学院的学风和整体专业技能。

（八）技术路线与实施步骤结合机械工程学科大学四年培养计划，机械工程应用型创新人才培养的技术路线如表1。

表1 机械应用型创新人才培养技术路线学年大一大二大三大四能力培养三维造型能力机械系统方案设计能力机械产品性能分析计算能力机械零部件设计机械零部件数控加工机械工程综合能力训练以机械产品研发能力为人才培养主线综合能力培养：专业知识能力、科技论文写作能力、专业表达能力、团队协作能力、创新思维和设计能力、动手能力相关核心课程机械制图、产品三维造型（自学）机械原理、机电传动与控制理论力学、材料力学、工程材料机械设计、公差配合数控加工毕业设计相关学科竞赛全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生机械产品数字化设计大赛、全国大学生先进成图与产品信息建模创新大赛等互联网+创新创业大赛、全国机械创新设计大赛、全国工程训练综合能力竞赛、挑战杯课外科技制作大赛、挑战杯创新创业大赛、国家级和省级大学生创新训练项目等教学改革机械原理---机械产品创新设计大作业，培养学生的机械产品创新设计能力理论力学、C语言程序设计---机械产品运动仿真与分析，培养学生的机械产品动力学性能分析能力机械设计、数控技术、机械制图、产品三维造型、机械原理---开设综合性、创新性实验:简易机构模型创新设计与数控加工，培养学生机构创新设计、机械零部件图纸制作、简单产品数控加工与工艺卡编制等能力，并走出一条机械原理教学模型设备自主研发道路科研论文写作与发表、专利申请。