科研勤思求创新 教育改革谱新篇

南方科技大学的马永胜教授长期致力于计算机辅助产品设计及集成制造研究并做出了突出贡献。同时，他还在教育上为国家培养高科技型的工业人才，为中国制造业的提升，以及制造强国的建设贡献了重要力量。

聚焦智能设计  科研报效祖国

2021年7月，马永胜回国后，正式加入南方科技大学，担任机械与能源系长聘教授。马永胜看到了我国的工业软件的落后现状，虽然中国有全球最大规模的制造业市场，也有世界顶级的互联网公司，却没有世界顶级的工业软件公司。以 CAD、CAE、EDA 为代表的研发设计类的工业软件，约95%左右都是依赖进口的，我国的工业软件市场几乎被国外巨头垄断，面临着被国外“卡脖子”和数据安全双重威胁。

马永胜表示，工业软件的研发需要深刻的理论和实践经验结合才能做好，他入职南方科技大学后，要做的第一件事，就是在南方科技大学建设市、省乃至国家级的工程设计分析仿真软件研发重点实验室。建好研究团队和实验室，在最短的时间内能够有产出，为他以后的工作找到支撑点，同时，他要打造一支卓越的团队，并带领这支团队卓有成效地开展工业软件科研攻关工作。

马永胜认为，数字化转型正在成为中国经济发展新引擎，随着信息化集成程度较高的智能工业产品正日益广泛地应用于主流生产制造行业，如先进数控机床，各种激光雷达用于测距与避障，各种具有数据通讯控制功能的智能家居电器产品等。制造这类新型产品的企业正提升中国制造的竞争力，成为技术含量密集的产业。

为此，马永胜将在国内的主攻方向定位在“核心智能设计、传感器数据分析、生产过程优化”的关键工业软件的研发上。该项工作的最终目标是实现核心CAD/CAE/CAx智能互联，助力工业软件产业化，从理论上推动中国自主开发的工业软件工具和技术走向市场。为了早日实现制造强国的战略目标做出科研贡献，他聚焦于智能产品设计和技术验证领域，把工程语义学与网络化、服务化、复杂化，以及智能化的算法与多物理交叉科学结合起来，集中攻克微粒度通用特征核心模型及应用扩展机制的难题，为建立真正的通用无间隙数字物理孪生内核模型和多学科多体系应用共享信息平台界面而努力。

在具体研究中，马永胜侧重于激光雷达、温度传感器，以及机器视觉三方面，尤其激光雷达团队已经突破了技术瓶颈，在光学、电子电路设计，以及传感器的标定，到算法的数据的采集和数据处理方面都有达到了国际先进水平，并获得了国家授权专利。他表示，自回国后一个人到团队的建立，最终收获研究成果，仅用两年时间，算是比较顺利的进展，他感到甚是欣慰。

马永胜认为，为今之计，惟有提升我国在智能产品方面的研发能力和技术成熟度，才能大大强化中国制造的可持续发展，这将有效打破国际巨头强压我国企业接受不合理供应与市场分配条件，真正实现固本强基的效果。他和团队最终目标就是研发核心工业软件互通性技术，用自己的科研力量报效国家，并着力研发自主核心技术，打破受制于人的局面。

致力教育改革  为国培养人才

当今时代，科技是第一生产力，人才是科技强国的重要基础与保障，是提升国际竞争力、实现民族复兴的战略资源，是衡量国家综合国力的重要指标。人才培养是人才强国战略实施过程中最为关键的环节，而拔尖创新人才培养更是处于十分重要的引领地位。

因此，除了科研上不断创新突破，在教育上马永胜肩负着教书育人的使命，与传统制造业不同，智能制造产业深度融合了机械、自动化、电子信息等技术，智能制造产业对新型人才提出了更高的要求，例如：多学科交叉能力，理论知识与实践经验的综合运用能力，技术快速发展环境下的自主学习能力，团队沟通与协作能力、创造性解决复杂工程问题的能力、未来领导力等。

从业多年，马永胜拥有丰富的工程教学经验，2023年5月，马永胜被任命为南方科技大学机械与能源工程系教学副系主任。他现在负责为我国培养创新型高端人才，以培养智能制造产业急需的高级人才为目标，深化机械工程专业实践教学改革。

马永胜表示，机械与能源系目前总共有40多个教研系列的教授，他们在完成教学任务量的前提下，还要做一系列教学改革方法的研究，他们的目标要把南科大建设成国家双一流高校。创世界一流专业和一流学科建设，使命在肩十分沉重，马永胜认识到他们距离国外名校的差距，所以，教学的改进和教育的改革是非常重要的一环。他坚信，在教学上不懈努力，带领机械与能源工程系的所有老师继续攀登教育高峰，把每一门课做好做踏实、把每一个学生负责任的送出学校，找到理想的工作，发挥他们的最大潜力，这就是他们起到最大的作用。

一个团队一个集体的长期努力，是积极推动该学科在教学体制与方法改革创新的主力军。南方科技大学作为新型研究型大学的典型代表，肩负着拔尖创新人才培养的使命。对此，机械与能源系教学副教授、先进制造实践中心平台负责人路冬老师表示：“良好的创新实践能力是拔尖创新人才所必备的素质，而创新实践能力是一种高层次的实践能力。对于大学生而言，创新实践能力是指在已经积累的知识和技能基础上，通过不断地探索研究和实践应用，形成独创性的思维、创造性解决实际问题的能力。创新实践能力培养的内涵也体现在创新知识的积累和创新技能的提升、创新思维的培养、创新品质的塑造四个方面。”

此外，马永胜表示，高水平的研发工程师的培养已经成为我国建设科技强国的重中之重，如何培养出能独当一面的领军人物成为我国工科教育的巨大挑战。他认为，人才是科技强国的重要基础与保障，是提升国际竞争力、实现民族复兴的战略资源，是衡量国家综合国力的重要指标。人才培养是人才强国战略实施过程中最为关键的环节，而拔尖创新人才培养更是处于十分重要的引领地位。

目前，马永胜在南科大学教授的课程为《创新设计理论和实践》，多年来，他的课程教学效果获得了学生们的一致好评。在教学中，他还提出了如何以项目为导向的机械设计毕业设计的教学方法，并于2022年与融亦鸣教授共同出版了教学专著《高级机械设计项目》（Senior Design Projects in Mechanical Engineering， published by Springer），该书作为他自2009年以来的课程的总结，提出了很多真知灼见，受到业内师生和领导的高度评价。近年来，他还把《高级机械设计项目》先在南方科技大学应用于学生项目项目的指导，并推广应用到清华大学深圳国际研究生院、北京理工大学等高校。

在夯实机械与能源系基础专业课方面，针对机械工程设计课方面教学效果有待改进，学生面临考研接轨挑战，教师负担过重的难题，马永胜在系领导的支持下，主导了《机械原理》《机械设计》和《机械原理设计实验》三门课的内容调整与规划，并与宋超阳、王宏强、潘阳、肖啸川等老师一道深度梳理了课程内容的模块与关联，合理布局权重，使得学生对老师的教学效果满意度大大提高。

据路冬老师介绍，南方科技大学机械与能源工程系自2016年建系以来，一直致力于本科生创新实践能力的培养，从实践课程体系、实践质量保障机制、实践项目支撑平台、实践成效评价等方面取得了初步成效，形成了系统的具有南方科技大学特色的本科生创新实践能力培养模式及评价体系。在南方科技大学通识-专业相融合的人才培养模式下，以学生成长为中心，以项目式教学为载体，以课程模块为单元，如在机械工程专业方向的三门核心基础课程（《设计思维与表达（CAD与工程制图）》《机械设计基础》和《创新设计实践》）组成的课程模块，从技术思维创新、产品设计开发以及应用实践运营方面推进创新能力与工程素质的培养，提升创新思维、知识整合、设计与商业应用的综合能力。

此外，马永胜教授和路冬教授均提到了机械与能源系的老师们充分认识到在新一轮科技革命和产业变革中，智能制造现已成为世界各国抢占发展机遇的制高点和主攻方向。但与此同时，支撑服务智能制造相关领域技术发展人才的紧缺也成为各国共同面对的问题。与传统制造业不同，智能制造产业深度融合了机械、自动化、电子，以培养智能制造产业急需的高级人才为目标，深化机械工程专业实践教学改革，新领域层出不穷。因此，智能制造产业对新型人才提出了更高的要求，例如：多学科交叉能力，理论知识与实践经验的综合运用能力，技术快速发展环境下的自主学习能力，团队沟通与协作能力、创造性解决复杂工程问题的能力、未来领导力等。

同时，马永胜教授也看到了国内教育上的不足之处，他认为现如今很多高校还是传统上的理论教育课程，实践环节比较弱，长此以往形成的教条主义，最后仅仅实习阶段才接触实践环节，他认为是不够的。必须将工程教育实践、将学生和产业界的需求更深入、更贴切的结合起来，比如安排学生长时间到产业去实习，去深入的了解产业界的文化和需求。反过来，他们也请产业界的工程师或专家进入到高校，指导他们的工程实践，评价学生的成果。如此这般双向前行，“走出去、请进来”，作为产业教授影响教学改革，对教学大纲和内容提出明确要求，会大大加强产业界对南科大学教育体制改革方面的影响。他希望南科大学能在此方面做好，产生较大的突破，才能和国际上一流的高校对齐。

为了实现培养智能制造产业急需的高级人才的目标，马永胜教授强烈推介了南方科技大学机械与能源工程系深化机械工程专业实践的教学改革。在此方面，路冬老师详细介绍了机械与能源工程系采取的一系列主要措施：

首先是构建了四年贯通融合的机械工程专业实践教学体系，他们制定了“能力递进、四年贯通”实践教学体系，如46页图所示，搭建了由专业基础实践平台、专业方向实践平台、综合创新实践平台构成的实践平台。实践类型分为认知性实践、技能性实践、指导性实践及自主性实践。基于专业基础实践平台面向大一学生开展认知性实践，包括机械工程专业认知实习、制造工程认知实践（金工实习）、工程表达认知实践（CAD与工程制图）等。实践环节包括理论课中的实践内容、以实践为主的实验课、校企共建的实践类课程，专业实践，专业实习，综合实践等。通过大作业、小项目、科技竞赛等设定的形式开展实践教学。专业实践环节中学生可以进入教授实验室参与科研、也可以选择去国内知名企业、国内外知名高校实践。基于专业方向实践平台面向大二、大三学生开展技能实践及指导性实践，技能实践包括专业课程实验、实践课程等；指导性实践包括创新设计、先进制造实践等。基于综合创新实践平台面向大四学生开展自主性实践，包括综合设计、毕业设计、学科竞赛、大创项目、攀登计划项目等。同时为本科生提供进入教授课题组从事科研项目的机会，本科生大一就可以进入教授实验室，参与到前沿的科研项目中，为学生科研素质的培养提供良好的环境。

为落实上述实践理念，马永胜带领系里老师们为学生提供了多渠道的实践机会，比如企业的项目、国内外知名高校提供的实践项目、自主实践项目、本校教授课题组的实践项目、攀登计划、大创项目等竞赛类的项目等，学生可以通过选择自己感兴趣的项目开展实践，可以充分得到历练，项目完成后会根据相关要求认证实践所需完成的学分。

同时，路冬老师特别强调了建立科学的实践效果评价方法的重要性，机械与能源工程系现已建立了科学的实践效果评价方法，南科大机械与能源系不仅仅注重显性输出的成果，比如项目总结报告、样机、专利、论文、竞赛获奖等，而且更强调了学生体验完整的项目过程，注重学生自身的成长，如学生的创新能力、工程实践能力、科研能力、团队协助能力、项目推进能力等能力的培养与提升。

其次是实践学分认证，据路冬老师介绍，南科大机械系已经制定了规范的实践学分认证体系，流程如47页图所示。通过制定详细的指导性文件，指导学生项目的顺利开展。实践项目指导采用双导师制，包含校内指导老师和企业指导老师，两位导师共同对项目的创新性、与专业的相关性、对实践能力的训练程度、可完成性等把关。

最后是“线上”/“线下”混合式教学课程开发辅助学生自主学习。在全国深受新冠病毒疫情影响之时，2022年，国家高等教育智慧教育平台的正式上线，标志着全球课程规模最大、门类最全的在线开放课程资源向广大高校师生和社会学习者开放。基于现代信息技术与教育教学的深度融合，在线开放课程为新时代背景下推动高等院校教育教学改革、提高教学质量、服务学习型社会建设提供了有力保障。

据马永胜介绍，南科大教学团队积极推动混合式教学模式，依托线上教学平台与资源，突破传统教学模式的限制，融合网络在线教育的优点，达到线上教学与线下教学两种教学模式的结合。路冬老师详细解释说，混合式教学模式并不是在传统教学模式的基础上简单增加线上教学平台，研究如何实现线上教学与线下教学的深度融合、发挥二者的结构效应、提升混合式教学效果具有重要的现实意义。