机械制造工程创新人才培养探索与实践

摘  要：为培养适应新形势下的机械制造工程创新人才，加速推动我国由机械制造大国向制造强国的转变步伐，该文提出“三融合四贯通”的育人新理念，构建机械制造“产、教、研”三元融合综合培养平台，创建“以理筑基、以实强技、以赛促创、以政铸魂”四年贯通培养本科生机械制造综合能力的新模式。采用上述方式建成高水平的机械制造工程综合育人平台，显著提升大学生的机械制造工程创新能力和综合素质。该文研究对于培养机械制造工程创新人才具有重要的指导意义。

关键词：机械制造；创新能力；综合素质；培养模式；三元融合；四年贯通

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）31-0081-05

Abstract： In order to train innovative talents of mechanical manufacturing engineering to adapt to the new situation and accelerate the transformation of China from a large country of mechanical manufacturing to a powerful country of manufacturing， this paper puts forward the new concept of "three integration and four penetration" of education. And the study constructs a three-way integrated training platform of "production， teaching and research" of machinery manufacturing， and creates a new model of "building a foundation by reason， strengthening skills by practice， promoting innovation by competition， and casting souls by politics" for four years of continuous training of undergraduate mechanical manufacturing comprehensive ability. As a result， a high-level mechanical manufacturing engineering comprehensive education platform is built， and the innovation ability and comprehensive quality of college students in mechanical manufacturing engineering are significantly improved. This research has an important guiding for training innovative talents in mechanical manufacturing engineering.

Keywords： mechanical manufacturing; innovation ability; comprehensive quality; training mode; ternary fusion; quadrennial penetration

近年来，我国机械工业发展迅猛，已成为世界第一制造大国，但不是强国，许多高端机械装备依赖于进口，严重制约了我国经济的发展[1-2]。解决上述问题的关键在创新，创新的关键在人才。习近平总书记指出，“创新驱动实质是人才驱动”“人才是创新的第一资源”。培养高质量机械制造类创新人才是推动我国由机械制造大国向机械制造强国转变的重要途径[3-5]。近年来，我国机械类工程创新人才的培养质量虽有较大的提升，但仍较西方发达国家有较大差距，主要体现在我国机械类大学生普遍存在重机械设计、轻机械制造，重理论、轻实践，重模仿、轻创新等问题，这使得本科生的机械制造工程实践创新和解决复杂机械工程问题等能力不足。

为了全面提高人才培养质量，我国从2017年开始启动了新工科建设，“复旦共识”拉开了我国新工科建设与研究的篇章，“天大行动”明确了我国新工科建设和发展的总目标和各阶段的分目标，“北京指南”则进一步确定了我国新工科研究与实践的方向。此外，教育部从2019年开始启动了“双万计划”“六卓越一拔尖”计划等一系列提升专业建设和课程建设的规划，以培养适应新时代发展的高素质科技创新人才。为了进一步提升机械制造工程创新人才培养质量，近年来很多专家学者在机械类实训基地、人才培养模式、师资队伍、校企合作等方面开展了相关研究。吴瑞芳等[6]为了完善机械制造类人才培养模式，剖析了目前机械制造人才的培养模式，从培养高素质教师队伍、搭建产教协同育人平台、丰富教育教学方法、规范课程考核体系等方面提出了走产教融合校企合作的发展路径。安娜[7]分析了传统机械制造人才培养模式存在教育观念落后、教学手段保守、校园与企业之间的融合不足、教学内容陈旧等问题，提出了创建“开放型、组合式、模块化”的课程系统、创设完善系统的人才培养体系、校企深度融合合作共同发展、完善教学资源、建立健全的教学质量评价系统等有效措施，对于提升机械制造人才培养质量有重要参考价值。闫实等[8]提出了通过和企业共建校内生产性实训基地、创新人才培养模式、共建共享教学资源、打造跨界融合师资队伍，形成共生发展校企命运共同体。杨涛等[9]从校企合作人才培养模式的内涵分析，探讨了目前校企合作模式中存在的教育资源不足、学校和企业的积极性不高等问题，提出了建立健全校企合作的外部保障机制以及加强校企合作的内涵发展等建议。徐支凤等[10]针对学生在机械制造工程实践中存在的实践创新能力培养碎片化、师资结构不合理、学生的学习意愿及动力不足等问题，提出了与机械制造企业共同制订教学计划、充分利用社会资源搭建机械制造学习平台等方法，以提高机械制造人才的培养质量。姚芳芳[11]针对我国机械制造人才培养中存在的对机械制造人才重视程度不够、企业对高端机械制造技术的认识不够等问题，在建立教学体系、强化教师队伍、完善教学考评机制等方面提出了相关建议。上述研究大都是针对机械制造应用型人才培养而进行的改革，对于高素质的机械制造研究型人才培养方面的研究较少。

中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）是一所以工为主的国家“双一流”建设大学，机械设计制造及其自动化专业为我校传统主干专业，前身是1953年建校时创建的石油矿场机械专业，现为国家级一流专业、国家级特色专业、教育部卓越工程师计划专业和教育部综合改革试点专业，已通过教育部工程教育专业认证。该专业面向国家发展战略、社会经济发展需要和行业发展趋势，坚持“博学、务实、创新、创业”的人才培养质量观，培养能独立从事机械工程的创新设计、研究开发和技术管理的高素质专业技术人才和石油机械行业的未来引领者。该专业历经70多年的发展培养了以中国工程院院士张来斌为代表的6 000多名毕业生。为了适应新形势下机械制造创新人才的培养需求，本文从机械制造工程人才培养理念、高水平育人平台构建、机械制造工程创新能力培养模式等方面开展研究，构建了全方位一体化的机械制造工程创新人才培养模式。

一  “三融合四贯通”培养机械制造工程创新人才的探索

（一）  “三融合四贯通”育人理念的内涵

立足于制造强国对机械制造工程创新人才的培养要求，以高素质机械制造工程创新人才为培养目标，提出了“三融合四贯通”育人理念，如图1所示。以“请进来、走出去”方式，扩展校企合作的广度和深度，强化机械制造教学、机械制造企业、机械制造领域科学研究的深度融合，建设多层次产教研合作机制，打通企业参与人才培养通道。创建机械制造“四位一体”教学团队，开发机械制造校企合作优质课程，构建机械制造工程创新实践平台。基于OBE理念，将“制造理论传授、制造实践培养、制造创新锻炼、制造思政教育”贯通于学生培养全过程，通过工程训练、科技竞赛、论文撰写、专利申请等能力的迭加训练，实现机械设计与制造并重、理论与实践一体，四年不断线培养本科生机械制造工程创新能力和综合素质。

（二）  “三元”融合构建本科生机械制造综合培养平台的方法

基于“共建·共享·共赢”理念，突破高校和企业间的屏障，互通师资、课程等教育要素，“产、教、研”三元融合构建本科生机械制造综合培养平台，如图2所示。这三类平台相互协同融合，构建了以机械制造工程创新能力培养为核心、具有鲜明石油特色的机械制造工程实践教学体系，研发系列化高科技石油机械教学资源，为大学生机械制造工程创新立体化教育提供保障。

1  构建由专业教师、企业专家、实验人员、研究生共同组成的机械制造“四位一体”教学团队

专业教师在课堂进行机械制造理论与前沿讲解，实验人员在实验室进行试验指导，研究生在课后进行作业辅导，企业专家深度参与人才培养，包括进课堂开展基于实际工程案例的研究性教学、在企业指导基于实际工程环境的实习实训以及基于实际复杂工程问题的毕业设计等。教学团队经常就课程内容、技术升级、产品开发、成果转化等开展教学研讨、学术会议交流、课题研究等合作，不断提高教学团队的教学科研水平。采用该方法建成了山东省教学团队、山东省青春担当好团队、青岛市科技创新团队、学校三进团队等10余个优秀教学团队，教学团队获各类荣誉50余项。学生参加各类创新创业项目积极性显著提高，参与度超过85%，较大提高了学生的实践能力和制造工程创新能力。

2  “产、教、研”融合共建机械制造优质课程，突出“知识、能力、素质”三位一体培养

根据石油装备特色和机械制造创新人才培养需要，“四减四增”构建新型机械制造课程体系，即减少课内教学时间，增加课外自主学习时间；减少理论课教学时间，增加实践教学时间；减少校内教师讲课时间，增加企业专家讲课时间；减少验证性实验内容，增加综合与设计性实验内容。该课程体系的创建可以提升学生的自主学习意识和学习能力、机械制造动手实践能力、机械制造工程认知能力与机械制造综合分析应用能力等。

将教学团队取得的科研成果、企业课题和现有产品、行业经典实例融入课程中，再结合企业对员工素质、素养的训练，进一步丰富课堂教学内容，做到课程内容的与时俱进。在传授传统知识的同时，让学生了解机械制造发展前沿、机械行业发展动态和企业对人才的需求，激发他们学好专业知识的热情和自觉学习的能动性，增强他们利用所学知识解决工程实际问题的能力。采用上述方式建成了机械设计基础、机械制造工程基础等8门国家和省一流课程。

3  建立由教学实验室、科研实验室、校外实践基地组成的机械制造工程“学习工厂”式创新实践平台

立足于国家一流专业和智能制造工程新工科专业建设，建成机械加工实验室、特种加工实验室等12个机械制造教学实验室，以实验员指导为主，结合课程实验，重点培养学生的机械加工实验动手能力及对所学理论知识进行实验验证的能力。

依托教育部教育信息化应用实践共同体和国家级工业训练中心建设，研发出高科技石油机械教学装备及其仿真加工教学资源，以“虚实结合、相互补充、能实不虚、以虚助实”为基本原则，对典型刀具切削原理、数控加工过程、机床工作时各部件的运动、增材制造过程等进行数字化建模仿真和虚拟仿真实验，有效解决了机械制造现场实验时不可视、不可及、不可逆等难题，精准提升学生机械制造工程实践应用能力。

依托国家工程实验室、教育部工程技术研究中心等高水平科研平台进行科研成果反哺教学，以专业教师指导为主，将教师最新科研成果与创新案例转化为教学资源，展现智能制造、人工智能、大数据分析等机械制造领域当前最新技术。学生通过了解上述科研成果的研发历程及其在我国航空航天、军工、高端海洋石油装备等领域发挥重要作用的事例，培养其大国工匠精神，提高学生的学习积极性。学生在科研实验中进行科研训练，通过将科研成果撰写论文、申请专利等锻炼，提升学生的机械制造工程综合创新能力和素质。

与海信、烟台杰瑞石油装备技术有限公司、山东科瑞石油装备有限公司等企业共同成立产教研管委会，共建现代产业学院、石大海信智能制造卓越班、石大杰瑞卓越工程师班，建立了16个校外实习实践基地，以企业专家指导为主，主要结合企业制造领域技术难题、新产品研发，培养学生的机械制造工程意识以及把科技创新成果转化为生产实际应用的工程实践能力，实现产学研用一体化培养。