莱茵书院的中德机械基础课程体系建设与创新实践探索研究

摘  要：该文围绕中德机械基础课程体系建设展开研究，通过对德国和国内高校机械工程专业的调研比较，深入分析德国的机械工程专业人才培养模式，尤其关注其科学的课程规划、知识多元化以及实践能力培养。在国内机械工程专业人才培养方面，探讨知识多元化的程度、各校的课程特色以及专业实践类课程的问题。随后，详细介绍中德创新实践课程在莱茵书院中的开展，强调德国教育理念在实践能力培养上的独到之处。最后，该文总结中德机械基础课程体系建设的经验，并对未来教学改革提出建议，旨在为中国机械工程专业的教育体系优化提供有益的启示。

关键词：莱茵书院；机械工程；中德机械基础课程；创新实践课程；改革对策

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）33-0046-06

Abstract： This work focuses on the research on the construction of Sino-German mechanical basic curriculum system， achieved through an analysis and comparison of mechanical engineering programs in German and domestic universities. It provides a comprehensive examination of Germany's approach to cultivating mechanical engineering professionals， with a particular focus on its scientific curriculum design， knowledge breadth， and practical skill development. Furthermore， it explores the landscape of mechanical engineering education in domestic institutions， considering factors such as knowledge diversification， curriculum peculiarities across different schools， and the incorporation of practical training courses. The paper then outlines the development of innovative practical courses within the "Rhine Academie"， highlighting the distinctive educational principles of Germany that foster practical skill enhancement. Finally， it synthesizes the experiences gained from constructing foundational mechanical courses in both Chinese and German contexts and offers recommendations for future teaching reforms. The aim is to contribute valuable insights toward optimizing the education system for Chinese mechanical engineering majors.

Keywords： Rhine Academie; mechanical engineering; Sino-German mechanical fundamentals program; innovative practice course;reform measures

随着国际工程教育的发展和机械工程领域的持续变革，培养适应全球化需求的工程人才变得至关重要。在“中国制造2025”和智能制造等战略的引领下，建设符合这一时代需求、具有创新精神和国际竞争力的基础课程体系显得尤为迫切。这不仅是对教育体系的挑战，更是为了确保我国在工程领域取得领先地位而采取的必要步骤。德国在机械工程领域和未来智能科技领域处于全球的领先地位，不仅取得了卓越的科研成果，而且培养了大量高水平的人才，其成功经验对于全球其他国家，尤其是在机械工程领域发展迅速的国家具有积极的启示意义[1-2]。

同济大学莱茵书院（中德机械与能源工程人才培养模式创新实验区）成立于2014年，是同济大学机械与能源工程学院对德合作中的本科人才培养项目，书院依托教育部中德联合研究中心（同济大学）、同济大学中德博士生院和中德学院等中德合作平台，采用具有“工业4.0”及智能制造特色的德式机械基础课程体系，注重学科交叉、技术前沿和国际视野，贯通本、硕、博培养体系，致力于培养学贯中欧的国际行业精英。莱茵书院践行着德国工程师培养和全国工程教育专业认证标准结合的高标准人才培养模式，持续加深与德国在学术、科研和文化的交流与合作，实行本、硕、博贯通的课程体系和人才培养模式。

本文介绍莱茵书院创新实践10年来的教学实践，与德国慕尼黑工业大学、卡尔斯鲁厄理工学院以及国内清华大学、西安交通大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高校的机械工程专业课程设置及实践教学的深入调研与对比分析，探讨德国先进的人才培养模式，并为中德机械基础课程的优化提供经验借鉴。

一  国内外调研情况及对比分析

（一）  德国机械工程专业人才培养

随着德国“工业4.0”的提出，机械工程专业在德国经历了一场深刻的变革。为满足“工业4.0”的要求，德国的机械工程专业人才培养模式发生了显著的改革与创新[3-4]。本论文调研了德国慕尼黑工业大学、卡尔斯鲁厄理工学院与国内高校（清华大学、西安交通大学、浙江大学、哈尔滨工业大学）的机械工程专业课程设置及实践教学，通过对比分析发现德国教学的优势。

1  课程时间规划合理：专业课程跨学期分布

在德国，机械专业课程的时间规划体现了科学性和合理性。相较于国内普遍偏向于单学期课程集中授课的做法，德国的专业课程往往跨两个学期开课，部分课程甚至跨两个学年。如慕尼黑工业大学工程力学课程被分布在第一学年的冬、夏两个学期，以及第二学年的冬季学期，总共涵盖180学时；CAD和工程制图1-2则在冬、夏两个学期进行授课，累计150学时；机械工程材料，被安排在第二学年的上、下两个学期进行，确保全面学习。在卡尔斯鲁厄理工学院，涉及机械设计I-II的学时为每周4学时，分别在第一学年的冬季和夏季学期进行；而机械设计III-IV的学时则为每周6学时，分别在第二学年的冬季和夏季学期进行。这些专业课程在机械专业中占据较大比重，由于其通常相对抽象，学生需要较长的时间来吸收和理解相关知识，这也使得学习过程相对具有挑战性。将这类专业课程分阶段安排在不同学期进行教学，有助于学生有更充裕的时间来逐步消化和吸收知识，从而更好地掌握理论基础。这种分期的教学安排不仅有助于减轻学生的学业压力，也为他们提供了更多的学习时间，以更深入地理解和运用所学的理论知识。

2  知识多元化与交叉引导：跨领域课程融合

在信息技术与制造业深度融合的今天，德国机械工程专业注重培养学生多元化的知识背景和跨学科的能力，以适应快速变化的就业市场。德国的“工业4.0”计划要求毕业生不仅要掌握本领域的专业知识和科研实践能力，攻克相关技术难题，还要求他们了解相关跨领域专业知识和整个生产过程，成为具有广泛学习范围和全面技能的专业人才。

举例而言，慕尼黑工业大学的机械工程专业设置了不确定性和数据建模、技术用电、生产工程和数学工具等课程。在第三学年，学生可以选择5个本科生模块化课程（每个模块5学分，150学时），还有2个补充模块（总计5学分，150学时）。这些模块包括反应工程和动力学、机械工艺工程、制造工业等，学院还对不同模块化课程有相应的推荐等级。卡尔斯鲁厄理工学院也提供了一系列拓展知识结构的课程，如企业生产管理、测控技术基础、机械工程领域的计算机科学等。这些课程旨在帮助学生培养跨学科的知识结构，促进知识交叉和创新，以满足“智能化工厂”和“智能生产”的发展要求。德国的教育理念体现了与时俱进的思想，注重知识的不断更新和拓展。

3  注重学生实践能力培养：理论与实践相结合

德国机械工程专业在培养学生实践能力方面采取了一系列有力的举措。在慕尼黑工业大学，学士论文的总学时为360学时，学生在开始论文之前需要参加“科学实践的关键能力”研讨会，为学生提供了交流讨论的机会。除了理论课程（Vorlesung）的讲授，学生还需参与实践课程，包括习题课（Übungen）、实践课（Praktikum）和研讨课（Seminar）。通过利用其较为完备的学术系统，学生以学生助教、研究助理、博士后等为桥梁，参与到实践课程中，将理论知识在实际中应用。习题课一般由讲师、助教或博士生主导，提供学生交流讨论的机会，完成相关的习题任务。实践课和研讨课以个人或分组形式进行，涉及实际工作环境或在实验室中完成科研或工业项目。这种理论与实践相结合的教学模式广泛应用于机械工程专业。例如在慕尼黑工业大学的机械工业专业下的工业电子学，该课程授课为2学分，习题课和实践课各为1学分。通过这门课程的学习，学生在掌握专业知识的基础上，能在实验室中模拟和设计不受控和受控的整流电路，理解、分析和设计电压连接转换器等。这些措施显示出德国院校对于学生动手能力、合作能力与表达能力的高度重视，不仅关注知识的传授，也强调促进学生对知识的深刻理解与实际运用。尽管我国高校通常设有金工实习等实践课程以提高学生动手能力，但这些活动种类相对较为单一，且未覆盖本科培养的整个周期，远未形成以解决实际问题为导向的全面实践教学。

（二）  德国机械工程专业人才培养

国内诸多一流高校的人才培养定位是：培养机械工程专业学生成为具有广阔全球视野，在世界领先学术机构或企业成为卓越行业专家，在机械工程领域及其他领域成为具有国际化视野的引领人才，成为带动国内外技术、经济及社会创新的创业者或者热爱机械工程并具有高度社会责任感，并能改进制造行业、推动产业发展的人才。基于以上目标，符合我国国情，且在课程体系中融入国际化视野能力培养的机械专业培养计划，是这类高校人才培养方案的一个共性特点。本课题调研了国内四所高校，包括清华大学、西安交通大学、浙江大学、哈尔滨工业大学的机械工程专业课程设置及实践教学，通过对比分析发现以下几方面内容。

1  注重知识多元化程度：系统分类与综合学习

四所高校的机械专业课程均进行了系统的分类，包括专业概论类课程、力学与材料类课程、热学与流体类课程、测量检测与控制类课程、设计与制造类课程以及实践实习类课程。其中，设计与制造类课程是机械专业的核心课程。学生在学习专业课的过程中，需涉猎所有大类的基础课程，掌握相关专业课程的基础知识。国内主流头部高校采用类似的课程体系，如同济大学，该体系所涵盖的机械领域专业知识十分全面。学生若能掌握该体系下大多数课程的知识，并自主打通不同大类课程间的壁垒，构建对机械专业的系统性认知，将被视为优秀的机械类学生。关键在于课程的深度、教学的质量，以及培养学生跳脱出书本将理论联系实际的能力。