应用型高校机械类传统专业改造升级探索

——以上海第二工业大学为例

      崔  立，朱弘峰，李  宁，吴  俊  

（上海第二工业大学，机械工程系，上海，200237）

[摘  要] 针对应用型高校机械类传统专业与智能制造、精密制造行业发展深度融合的迫切需要，结合“新工科”建设的要求，提出应用型高校机械类传统专业改造升级探索的思路。面向智能制造与精密行业对机械工程专业人才培养提出的新要求，以CECC-CDIO 校企深度融合工匠型项目式工程教育为指导，以OBE 理念为人才培养目标，对面向精密制造、智能制造业的高技能复合型机械工程领域人才培养方案和培养模式进行探索与改革，构建校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系，面向行业需求开展多层次、多元化、个性化的校企合作机制改革，为应用型高校机械类传统专业人才培养提供新思路。

[关键词] 机械类专业；OBE理念；校企深度融合；智能制造

[基金项目] 2020年度上海市自然科学基金“高速机床主轴轴承动态精度损失机理及表面抗损控制方法研究”（20ZR1421000）；2020年上海高校本科重点教改项目“应用型机械类专业改造升级探索-以“机械工程”一流本科专业建设为例”（No.2020179）。

[作者简介] 崔立(1981-)，男 ，河南驻马店人，博士，上海第二工业大学机械工程系教授，研究方向：机械设计；朱弘峰(1974-)，上海人，男，学士，上海第二工业大学机械工程系工程师，研究方向：机械制造技术；李宁(1981-)，河南郑州人，女，博士，上海第二工业大学机械工程系教授，研究方向：机械制造技术。

[中图分类号] G642.0  [文献标识码] A    

一、前言

当前，智能制造、精密制造得到了快速发展，中国制造业特别是精密制造、智能制造行业由于受到技术和人才储备的制约^[1]。长三角地区装备制造业发达，特别是汽车制造、航空航天制造、智能装备及微电子装备制造等高端制造领域较为集中，这些行业迫切需要高技能复合型机械工程领域人才。

地方高校机械工程专业主要培养的是能在机械装备领域内从事设计、制造、质量控制、维修到生产过程管理的综合型应用技术人才^[2]，面对新技术、新业态等全新的元素，在 “新工科”建设的要求下^[3]，地方高校如何对应用型机械类专业改造升级，针对机械类工程师所需的“知识、能力、素质”，本文在上海第二工业大学机械工程专业卓越工程师教学改革及“一流本科”专业建设基础上，提出基于CECC-CDIO-OBE的教学模式改革，CECC-CDIO即 ：College-Enterprise –Cooperation-Craftsman · Conceive-Design-Implement-Operate（学院-企业-合作-工匠·构想-设计-实施-操作），OBE即 ：Outcome Based Education（成果导向教育），即以校企深度融合工匠型项目式工程教育为指导，以OBE 理念为人才培养目标，以产学研合作为依托，推进一流专业建设，培养满足精密制造与智能制造行业需求的高技能复合型机械工程领域人才，适应地方经济社会发展的需求，引领地方产业、工艺技术的转型升级。

面向高端装备制造技术发展的迫切需要，为了推动智能制造、精密制造行业发展与机械工程专业培养学生的知识、能力、素质等要求深度融合^[4-5]，本文结合我校机械工程专业情况，探索应用型机械类传统专业改造升级的实施路径，为应用型高校机械类传统专业人才培养提供新思路。

二、应用型高校机械类传统专业改造升级探索

1 基于CECC-CDIO-OBE的应用型机械工程人才培养模式改革

我校机械工程专业作为传统工科专业之一，在“新工科”建设的要求下，必须以新思维、新理念、新方式、新体系、新模式应对新形势，培养能够适应时代和未来变化的高素质工程人才。目前机械工程专业的人才培养仍存在与地方高端制造产业需求脱节的问题，传统的教学内容不能满足精密制造和智能制造企业需求，机械类专业课程和培养体系多年来变化不大，无法体现专业特色。本文提出基于CECC-CDIO-OBE理念，面向精密与智能制造行业需求，开展应用型“机械工程”一流本科专业人才培养模式改革，具体思路如下：

1）按照适应智能制造与精密制造产业行业的相关要求、知识结构和课程体系整体优化原则，确立适应行业发展的人才培养目标，修订机械工程专业培养标准；基于CECC-CDIO-OBE理念、面向精密与智能制造行业开展机械工程人才培养方案修订；

2）结合我校劳模培养传统和优势，将课程思政引领教学贯穿专业培养全过程，融合劳模精神、工匠精神，培养“厚基础+精技能”的工匠精神。

3）为培养学生应用新技术、新方法解决机械工程复杂问题的能力，建立校企深度融合工匠型项目式一体化的课程体系，构建特色鲜明的专业课程群；

4）建设多层次、多元化的精密与智能制造技术工程实践平台，将数控加工工艺与编程、工业机器人应用、多轴精密加工及仿真实践、智能制造执行系统、机械系统设计与精密制造项目集成等有机整合，通过设置富有特色的实践教学环节，使学生在机械设计与制造理论认识的基础上，对精密与智能制造、控制和应用有了更加直观、深刻的理解。

5）建立个性化的校企联合人才培养机制，切实加强校企合作，创建专业深度融合校企联合人才培养方式，继续开发建设精密与智能制造技术有关的校外实践基地，实践课程教学内容和项目由学校教师与企业工程师协商共同制订，学校教师与企业工程技术人员根据学生意愿个性化指导学生在企业进行专业实践。

6）围绕机械类传统专业升级改造，制定专业建设规范，通过课程达成度、学生自评、用人单位调查及毕业要求达成度评价结果，对培养方案、教学大纲、指标点设置等方面进行持续改进。

2 校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系构建和教学内容改革

面向精密与智能制造业对机械工程专业人才培养提出的新要求，拓展机械工程专业的内涵和建设重点，构建校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系和教学内容。从课程体系、教学内容、课程开设、实验实践体系的教育教学等方面都围绕精密与智能制造构建、展开，通过项目化、模块化、交融化的先进设计与精密、智能制造技术课程体系改革，培养具备现代机械工程及相关领域产品开发设计、精密加工制造工艺、质量控制技术及生产运行管理的高技能复合型机械工程领域人才。

1）课程思政引领，培养“厚基础+精技能”工匠精神

将课程思政引领教学贯穿专业培养全过程，融合劳模精神、工匠精神，以课程教学为主，结合课程实验、专项实验、课程设计、项目教学、企业实践以及科技竞赛，培养学生分析、解决工程实际问题的能力。

2）校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系建设

调研企业实际需求和项目，围绕开设符合精密制造和智能制造发展趋势的新课程和新方向，深入开展校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系改革。

基于CECC-CDIO理念建立校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系，包含工程知识、先进设计、精密制造技术、应用与创新四个大模块及八个子模块课程群，基于OBE建立各课程与培养标准的匹配矩阵。模块内实现多门课程交叉整合，模块与模块之间互相支撑、交叉融合；课程内容与精密制造、智能制造企业实际项目对接；提高课程教学内涵质量，“以精密与智能制造项目为中心”以满足专业人才培养的能力目标和毕业要求。在课程对毕业要求指标点支撑矩阵的基础上，梳理课程体系，完成基于OBE 的全套课程教学大纲与资源建设，确保课程设置能支撑毕业要求达成。

构建校企深度融合，模块化、交融化、项目化的应用型机械工程专业课程体系如图1所示。

图1 机械工程专业课程体系改革

3）CDIO-OBE融通的课程教学内容改革

基于校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系，建立了CDIO-OBE融通的课程教学内容改革方法，如图2所示。

课程定位：通过一体化课程体系改革，建立课程与培养标准的匹配矩阵，确定课程目标和毕业要求指标点的关系。

课程设计：基于CECC-CDIO理念，以学生为中心，将校企深度融合的个性化定制项目引入课程，并将大国工匠精神等课程思政元素融入课程。

教学内容：每个教学环节有明确的知识、能力培养任务；结合课程群和项目开展多样教学方法；确定各门课程的细化培养标准（课程层面的预期“学习结果”），并选择或设计相适应的教学策略。

课程考核：综合采用各种评估手段，做好专业与课程层面的实际“学习结果”评估，基于OBE理念，建立持续改进机制。

图2 CDIO-OBE融通的课程教学内容改革

4）基于知识融合和创新项目的教学方法改革

  以《机械设计》课程为例，将机械设计学科最新成果融入各章教学内容，将力学、机械原理、现代设计方法及软件等多学科知识融入章节知识点，做到知识融会贯通。同时，将多学科知识融合与企业实际案例结合，激发学生的学习兴趣，调动学生的主动学习积极性，培养学生应用所学知识解决实际产品的设计能力和创新能力，并引导学生主动将多学科知识主动融合到机械设计课程中。

课程开始之初，首先让学生明确所学知识的应用方向，并以企业实际需求作为创新设计题目，3-4名学生自发成立创新学习小组，对相关的各类机械学知识开始自学、研讨和实践。课堂内，掌握机械设计知识、创新设计思维、现代设计方法等知识并用于项目设计；课堂外，小组成员自发开展研讨学习，将跨专业知识、多学科知识、软件仿真计算、实践动手能力与创新项目结合起来。例如，针对机床机械手自动化上下料装置结构的设计，课堂上讲授的机构方案设计、创新设计方法等可以用来建立整体结构设计方案和计算，课堂外通过三维建模、虚拟样机仿真分析、优化设计等知识对结构进行分析、校核和优化改进。

通过课堂内外联动教学方法，拓宽了学生知识面，使学生了解并应用机械设计最新理论与方法，提高学生解决实际问题的能力。

3 面向行业需求的多层次、多元化、个性化的校企合作机制改革

基于CECC-CDIO-OBE理念，建立校企深度融合工匠型项目式的校企合作机制与实践教学体系，为学生提供多层次、多元化的校企合作实践项目，依据学生的意愿和特点因材施教，进行个性化的指导。着重培养学生在精密制造与智能制造领域的专业技能、分析与解决工程实际问题的能力。以学生为中心，建立如下逐步深入的三个层次的校企联合人才培养模式：

1）融入精密与智能制造企业实际产品的课程实践

机械工程专业的培养计划根据不同改革试点的要求，分别规定了在企业累计的最少学习时间，围绕实际生产的产品，面向高速精密加工技术，对零部件数控加工工艺问题、夹具设计问题、测量技术和质量检验问题开发系列实践课程，并积累实际职业工作经验。

实践课程教学内容和项目由学校教师与企业工程师协商共同制订，企业提供实践项目、零件实物、图纸及工艺方案，学校配置实践用工装、量具及其他。学校教师与企业工程技术人员共同指导学生在企业进行专业实践（即实践辅导双教师制）。将“双证融通”与实验实践教学建设上强调课程内容与职业标准相对接，引入职业资格证书，举办精密制造工匠竞赛，参加精密制造、智能制造学科竞赛。

2）基于企业项目引导的“双创”能力实践平台

在前期基于企业实际项目的课程实践的基础上，基于校科技园平台开展“机械工程专业创新创业”课程，开展“机械系统设计与精密制造项目集成”综合实践，根据学生发展规划和个人意愿，个性化定制企业实际需求项目，企业导师和学校教师联合开展指导。

学生参与调研、设计、制造、调试、优化等整个过程，分模块、分任务，孵化出设计成果或产品，申报专利或者与企业合作开发。每周一次研讨课，让学生在大学期间就真正接触实际企业项目，学校与企业实现真正的深度融合。通过这样的课堂经历，学生具备了整个设计和制造经验。在这个过程中，培养学生的思考能力、逆向思维等，并掌握头脑风暴方法、沟通方法、演讲技巧、融资技巧等。教师与学生参与企业的技术革新与技术改造。

基于我校国家级大学科技园平台，结合大学生创新项目开展“双创”教育活动，优秀项目在大学科技园内孵化创业企业。

3）面向精密制造与智能制造企业实际难题项目的毕业设计

结合精密制造与智能制造企业实际需求，则是应用型本科人才培养中最重要的关键实践环节。根据校企合作精密与智能制造型企业工程实际难题项目，学生可个性化选择课题作为毕业设计的题目，在企业导师和学校导师联合指导下，按照毕业设计任务书的要求完成毕业设计的工作。

通过基于企业实际难题项目的毕业设计的选题、调研、开题、研究、设计计算、设计绘图、分析仿真、中期答辩和撰写毕业设计论文等各个环节，全面集中训练学生综合运用多学科的理论、知识与方法解决机械设计、精密制造、智能制造方面实际工程问题的综合能力，为学生顺利进入社会和企业工作做好充分的训练和准备。

三、结语

为推动机械类传统专业与智能制造、精密制造行业发展对人才的需求深度融合，本文提出了基于CECC-CDIO-OBE的应用型机械工程人才培养模式改革，校企深度融合工匠型项目式一体化课程体系构建和教学内容改革，面向行业需求的多层次、多元化、个性化的校企合作机制改革思路。结合上海第二工业大学机械工程专业特色与条件，对应用型机械类传统专业改造升级的实施路径提出了具体改革方法，为应用型高校机械类传统专业人才培养提供了新思路。

[参考文献]

[1]马雪峰, 陈晓明, 许朝山. 智能制造机械行业人才需求与职业院校专业设置匹配分析. 中国职业技术教育. 2020, 11: 5-15.

[2]吴国兴, 范君艳, 樊江玲. 智能制造背景下应用型本科机械类专业人才培养. 教育与职业. 2017, 16: 89-92.

[3]李秀红,李文辉.新工科背景下机械类专业基础课程改革研究[J].教育理论与实践.  2019, (3): 36~38.

[4]何高法, 周雄, 丁又青, 李长江. 智能制造背景下机械工程应用型人才培养模式探索. 教育教学论坛. 2017 (12): 162-164.

[5]张卫芬, 李永梅, 董祥国, 严红霞. 智能制造背景下机械工程专业课程体系信息化改造. 无线互联科技.  2020, 17(21): 157-159.

Exploration on transformation and upgrading of traditional mechanical specialty in application oriented Universities--Take Shanghai Second University of technology as an example

Cui Li, Zhu Hongfeng, Li Ning, Wu Jun

(Shanghai Polytechnic University, Department of mechanical engineering, Shanghai, 200237)

Abstract: In view of the urgent need of deep integration of traditional mechanical specialty, intelligent manufacturing and precision manufacturing industry in Application-oriented Colleges and universities, combined with the requirements of "new engineering" construction, this paper puts forward the idea of transformation and upgrading of traditional mechanical specialty in Application-oriented Colleges and universities. Facing the new requirements of mechanical engineering talents training in intelligent manufacturing and precision industry, under the guidance of CECC-CDIO university enterprise deep integration of craftsman type project-based engineering education, this paper explores and reforms the high skilled compound mechanical engineering talents training scheme and training mode in precision manufacturing and intelligent manufacturing industry with OBE concept. In order to provide new ideas for the training of traditional mechanical professionals in Application-oriented Colleges and universities, a project-based integrated curriculum system with deep integration of university and enterprise should built. A multi-level, diversified and personalized reform of university enterprise cooperation mechanism to meet the needs of the industry are carried out.

Key words: Mechanical specialty; OBE concept; Deep integration of university and enterprise; Intelligent manufacturing