1、新工科背景下机械工程专业产教融合人才培养模式研究与实践学科分类：高等教育课题类别：一般课题关键词：新工科，智能制造，产教融合预期研究成果：研究报告课题设计论证1.1问题的提出为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制 造2025”等一系列国家战略。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建 设，专门制订了行动路线，明确提出高校要“深化产教融合、校企合作、协 同育人，推动传统工科专业改造升级”。随着“新工科”建设的逐步推进，“产教融合”作为应对第四次产业革命、 高端智能制造、“中国制造2025”“双一流”大学建设，以及新工科教育改革 等一系列挑战的有效举措，被寄予空前的厚
2、望。产教融合能提升科技成果 转化率，促进我国经济发展新旧动能持续转化，加强智能制造产业核心竞 争力，逐步提高行业企业参与办学程度，健全多元化办学体制，全面推行 校企协同育人。在宏观层面能推动经济增长方式由要素驱动向创新驱动转 变，在微观层面能实现企业、高校和科研院所深度融合，形成创新合力。 此外，“产教融合”远超出了传统人才培养的范畴，它是人才发展引领产业 转型升级的“助推器”、促进毕业生就业的“稳定器”、人才红利的“催化器”； 从长远来看，“产教融合”将推动整个高等教育系统性变革，打造新型的中 国高等教育系统，使高校与产业界围绕产业与技术变革中的核心要素，构 建新型的高等教育系统和产业体系之
3、间的互动演进关系，推动国家实现科 技自主创新与高端智能制造技术变革。然而，纵观当前新工科背景下的高校“产教融合”教育的现状，机械工 程专业也逐渐出现一些新的亟待解决的问题和挑战：随着“制造”向“智造” 的转型升级，在新工科专业建设布局下，迫切需要我们去探索如何进一步 明确“建立产教融合、校企合作的技术技能人才培养模式”,从而更好的整 合课内课外资源、校内校外资源、国内与国际资源等开展多元化人才培养 的协同育人机制研究，构建多元化的协同育人模式，并开展实践探索工作, 推动新形势下人才培养质量的提升。本项目研究不但满足机械工程专业人才培养需求，而且对工科类专业 的“产教融合”人才培养也有积极示范和
4、引导作用。1.2课题界定“新工科”是指新兴工科专业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等 原来没有的专业，也是对机械、材料、电子信息技术等传统工科专业的升 级改造，最后实现更新的理念、更好的模式、更高的教育质量。在此背景 下，机械工程专业的“产教融合”作为应对“新工科”教育改革挑战的有效举措， 是面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，根据机械工 程专业特点，把产业与教学密切结合，相互支持，相互促进，使高校成为 集人才培养、科学研究、科技服务为一体的产业性经营实体，形成高校与 企业浑然一体的教育模式。为此，本课题围绕新工科视角下的机械工程专 业产教融合人才培养模式，结合申请人所处
5、高校、专业的特点，通过专业 建设改革和人才培养实践，探索出适合于相应高校和专业建设的新举措和 新路径，提升专业特色，为行业培养优秀人才，为社会主义建设培养优秀 的建设者和接班人。1.3国内外研究现状述评新工科视角下的“产教融合”是一个世界高等教育共同面临的课题。伴随着 在第四次工业革命浪潮，近年来，国内外高校为成为社会与科技发的展引 领者，主动转变观念、打开围墙、融入社会，深度融入社会与科技发展前 沿，在“产教融合”方面展开了一系列的研究与实践探索。(1 )国内研究现状上海交通大学机械与动力工程学院的张执南等依托上海交通大学机械与 动力工程学院“卓越工程师教育培养计划2.0 ”，以学生知识、能
6、力和素养培 养为中心，从企业、导师、助教三个角度出发,构建了基于多层次闭环反馈 项目式教学模式，通过教学实践证明项目式教学模式有利于提高学生项目 管理与规划能力、企业需求理解与把控能力以及实际问题分析与解决能力。 从而提出工程教育实践中，高校面临的主要问题是知识快速更新、学科交叉 融合背景下学生所学理论知识难以满足产业前沿技术需求,以课程为导向 项目式教学模式面临挑战和机遇。西安交通大学校长王树国指出一所大学是不是一流大学，关键要看它是否 为社会、为国家做出了一流贡献。高校要想站在潮头、与世界科技前沿产 业同频共振，首先要解决“产教融合”问题。为此，该校通过建设中国西部 科技创新港，把大学与社
7、会发展融为一体，密切关注国家和社会需求，构 建开放的研究平台，强化与社会、企业的结合，加强学科的交叉融合，探 索中国高等教育产教融合改革的新路径。从而，打开“校门”,与行业龙头 企业建立校企联合实验室，与世界最优秀的学术机构建立国际联合研究平 台，让学生在校内就接触最前沿的科技。哈尔滨工业大学的徐晓飞等面对现代服务行业的发展需求，针对该校服务 科学与工程新工科专业建设特点，从培养目标、培养方案、教学模式、校 企合作、国际合作、通专结合和学院书院融合等方面，基于多学科交叉融 合，探索了培养复合型服务创新人才的“产教融合”改革实践方案，并通过 专业建设改革和人才培养实践，为我国现代服务业的人才培养
8、及相关专业 建设提供了示范引领与参考借鉴。电子科技大学的吴磊等针对当前软件工程类专业人才培养过程中存在的 不足，明确指出了改变传统的软件工程专业人才培养模式，以适应“新工科” 对软件工程专业人才培养的要求，并结合“主动适应多方协同育人新模式, 将传统工科向，新工科，转变”的理念 研究软件工程类专业在“新工科”背景下 的人才培养模式，提出了基于产学合作、校企多方协同的应用型人才培养 理念，构建了校企深度融合的软件工程类专业应用型人才培养新模式，并 对协同培养的内涵、实现途径、保障与评价反馈机制等进行了深入探讨。(2)国外研究现状美国的Steven R. Aragon等针对将实践技能标准融入该国社
9、区大学课程 考核中的现状进行了调查分析，研究表明中高等教育院校在职业和技术教 育领域是不断变化的，新立法的出台，旧法规的废除，以及商业和工业对 培养强大劳动力的更多需求，将继续影响该领域的形态。然而，具有高维 度“产教融合”的社区大学正通过与商业、工业和国家组织合作来应对这些 力量，并通过进一步深入整合技能标准，将有助于确保学生的就业成功和 流动性。俄罗斯的S. Boev通过对该国教育行业的现状分析，结合目前世界经济高 速发展的大环境，明确指出如果不改变社会和经济道路、不重组国家行政 管理、没有工业教育科学发展计划和市场机制的巧妙结合，俄罗斯经济 的崩溃是不可避免的，并突出强调了“产教融合”对
10、于推动俄罗斯经济发展 和教育改革的决定性作用。日本的Fumio Kojima等针对高校和企业在“产教”结合上的机械精益 生产的问题，通过使用乐高汽车装配的物理设置和数字工具，设置高校课 程和企业项目导向学习，使学生获得在精益转化的认知和非认知技能。通 过该“产-教”结合项目，学生不仅能够通过定量可视化来检测无用生产并消 除它们，然后模拟物理设计来分析过程设计的敏感性，而且学生还能够发 展基于精益文化的非认知技能，特别是“尊重他人”和“持续改进”的合作意愿。 为了评估这一点可靠性，研究人员利用不同的评估工具追踪学生学了什么 以及学得如何。研究结果表明，这种校企结合的项目化教育模式不仅提高 了学生
11、的学习能力，而且提高的企业精益生产的效率。此外，在国外发达国家，非常重视实践教学环节，学校企业合作与工学结 合的教育模式都有其自身的特点，例如：美国主要是以课程改革和培养天 才学生为主，非常看重高等教育同产业界的合作与交流，支持整个教育体 系不断输送创新型人才资源去增强产业竞争力；。德国产教融合是“双元制” 模式是德国教育模式的标榜，这一模式培养了具有超高技艺的技术工人， 提高了德国制造业在全世界的知名度，为德国经济的发展做出了巨大贡献； 法国的学徒制是学校企业学生培训中心以及政府的全员参与，文化课程以 及技术理论课在学徒培训中心进行，而实践课在合同工厂进行性，并且有 专业的老师进行指导；英国
12、的“三明治”教育，能把工程设计、研究、实验 与教学融为一体。综上所述，在“新工科”发展的大背景下，国内外高校日益重视“产教融合” 实践教育环节，加快“产教融合”是助推地方高校建立应用技术型大学的重 要手段，基于成果导向教育（OBE ）理念重构协同环境下多元化人才培养 体系研究也逐渐成为重点。因此，高校需进一步针对当前地方高校发展实 际，结合地方高校不同专业特点，在“产教融合”的基础上，提出以市场需 求为导向，构建产业人才培养培训新体系，推动教育教学改革与产业转型 升级衔接配套，优化专业结构设置，大力推进产教融合、校企合作，开展 国家产教融合建设试点。从而，为学校转型发展提供支撑和依据。1.4课
13、题研究意义与研究价值(1 )根据“新工科”的内涵与特点，在“产教融合”的基础上，探索并建 立以社会需求为导向的人才培养协同育人新模式，助力传统机械类工科专 业的更新升级；(2)通过项目开展，创新校企合作育人的途径与方式，推动学科专 业建设与产业转型升级相适应，重构专业人才培养模式研究，推动学科专 业结构改革，提升本专业在同行中竞争力；(3)通过产学协同和科教协同等协同育人实践，提升专业人才培养 质量，持续提升学生与企业对专业人才培养的满意度；(4)通过研究与实践，助推试点学院培养模式改革，对工科专业人 才协同培养起到积极的示范与辐射效应。2.1课题研究目标(1 )设计多种形式完成现行培养模式的
14、调查研究，完成新工科视角 下机械工程专业产教融合人才培养的调研工作；(2)结合新工科建设内涵与试点学院建设布局，提出并建立以社会需求为导向的“产教融合”人才培养协同育人新模式；(3)开展实践验证与持续改善工作。2.2课题研究内容通过对申请人所在高校学院现有培养模式的调查研究，总结得失，优 化重构多元化人才培养的协同育人体系，创新人才培养模式，提升新形势 下人才培养质量。(1 )协同环境下多元化人才培养体系重构研究根据四类培养模式的目标导向，基于OBE理念重构协同环境下多元 化人才培养体系。针对普通班，面向人工智能、智能制造技术进步，多学 科交叉融合人才协同培养；针对创新班，校企联合加强工程素质
15、协同培养, 科研与教学深度融合实现拔尖创新人才协同培养；针对国际班，进一步提 高境内外国际协同培养。(2 )高水平“产教融合”协同育人师资团队建设重构的多元化人才培养体系需要更高水平的协同育人师资队伍。机械 工程已经建立了专业课程建设团队，当前的人才培养主要是校内师资队伍 完成。因此，有必要总结师资团队建设过程中的问题，在促进校企协同中， 深化“引企入教”改革，支持引导企业深度参与高等学校教育教学改革，积 极优化人才、技术、管理等创新要素供给；与此同时，通过产教融合转型 工作满足高校供给侧结构性改革要求，在不断提高教师的教学实践能力， 打通课程整合师资，理实一体化相结合，优化遴选出一支有工程经
16、验、创 新创业能力、跨专业跨学科的多元化师资队伍；从而，让教师在教学过程 中有效进行理论教学和实际教学的结合，让教学内容更加生动化，加深学 生对知识点的记忆理解，促进学生知识内化吸收，从而培养更适应产教融 合背景的全面型人才，为国家、社会发展提供强有力的人才储备力量。(3)构建基于多元协同的专业人才培养组织机制通过问卷调查、师生座谈、企业访谈、会议交流等多种形式，全面总 结机械工程专业四类培养模式实施效果与现有各类试点班的建设经验，研 究如何创新利用行业企业、科研院所(含校内科研基地)、国外高校等优 势资源，确保人才培养质量，推动学科专业结构改革与组织模式变革。(4)实践研究与持续改进以机械工
17、程专业为对象，以校内实验实践平台(省级实验中心、工程训练 中心等)、课外创新实践平台(导师实验室、学院创新基地等)和校外实 习基地为依托，开展协同育人新实践，并阶段性评价以实现持续改进。2.3课题研究重点和创新之处(1 )研究重点：根据“新工科”的内涵与特点，总结机械工程专业现行人才培养经验， 在“产教融合”的基础上，重构产学协同和科教协同的多元化人才培养体系, 提升新形势下人才培养质量。(2)创新之处：设计多样化的人才培养调查方式，调研机械工程专业人才培养，重构 “产教融合”协同育人的人才培养创新体系，建设高水平协同育人团队及其 组织机制等方面内容，解决新工科视角下工程类专业人才培养中的各种
18、制 约瓶颈问题，推动学科专业结构改革与人才培养质量提升。(3)应用价值及推广：本项目研究不仅仅满足机械工程专业“产教融合”人才培养需求，而且对工 程专业的协同育人教学模式改革与人才培养也有积极示范和引导作用。3.1研究思路和方法本项目以新工科建设、试点学院建设为契机，对工程专业的“产教融合” 教学模式进行研究与实践。项目实施将对项目的实施进行统一规划、统一 管理，明确分工，完善项目实施的组织与制度，严格落实项目进度，使项 目如期完成。拟采取的主要研究方法是：(1 )开展资料整理、分析和调查研究工作，尤其是对国内领先高校、 行业领军企业深入调研；(2 )在调查研究和现有教学模式的基础上，解决人才
19、培养过程中的“产 教融合”协同育人体系建设、团队建设与组织机制创新问题；(3)确定初步方案，邀请专家召开讨论会，并对项目研究内容进行详细设计；(4 )在2020和2021级学生中实施项目成果，并进行改进。3.2实施计划时间项目工作内容2021 年 01 月一06月资料收集、分析，拟定调研项目06月一12月总结分析现有人才培养经验，开展协同育人研讨；开展协同育人团队与机制的调研工作；2022 年 01 月一06月完成协同育人培养体系的重构工作；07月一12月人才培养实践与持续改进工作；资料整理、分析总结，结题3.3预期研究成果主要阶段性成果序号研究阶段(起止时间)阶段成果名称成果形式负责人120
20、21. 1-2021. 12完成2-4家兄弟院校、5-6家企 业“产教融合”人才的调研报 告1份报告程婷、李西兴22022. 1-2022. 9完成项目相关的教研论文2-3 篇论文李靖、李西兴32022. 10-2022. 12完成项目的研究报告1份报告李靖、张楚 鹏、杨奇彪、 刘依最终研究成果M 完成时间最终成果名称成果形式 负责人12021年12月兄弟院校和企业“产教融 合”人才培养的调研报告1份报告程婷、李靖22022年9月教研论文2-3篇论文李靖、李西兴32022年12月研究报告1份报告李靖、张楚鹏、杨奇 彪、刘依4.1主要参加者的学术背景课题组成员共6人，包括本科高校一线专职教师5人
21、，专职实验员1人，其中：项目负责人李靖，1990年3月生，工学博士，湖北工业大学讲师，2015年9月2017年9月在美国约翰 霍普金斯大学机械工程学院进行交流学习。主要从事机械工程专业教学工作，承担机械制造基础、数 字化制造技术、特种加工等机械专业课程的教学工作，并连续多年担任学生短学期实践和毕业实习 的指导教师。近年来还曾多次指导学生参与互联网+、挑战杯创新大赛、工程训练大赛等专业 技能比赛。在产、学、研”教学改革方面，参与了所在单位与宜昌长机科技有限责任公司合作的“齿轮加工 装备研发基地”、“卓越工程师实践教育基地”和“研究生科研工作站”的建设工作，以及我校自主建设的“智 能制造生产实践基
22、地”的建设工作，具有丰富的“产学融合”实践经验和学术背景；在专业研究方面，主持湖 北省自然科学基金面上项目1项、湖北工业大学博士启动基金1项，参与纵横向课题5余项，近五年发表 了总计发表了 7篇国内外期刊学术论文，其中，署名SCI中科院分区Q1论文2篇（第一作者）、SCI中 科院分区Q2-TOP论文2篇（共同第一作者、第一作者）、SCI中科院分区Q3论文1篇（第二作者）、 中文核心学术论文1篇（第一作者）、国际会议论文1篇（第一作者），国家授权发明专利3项，多次受 邀参加SES、MRS、ASME等国际会议并做学术报告。项目成员李西兴，1990年7月生，工学博士，湖北工业大学讲师，楚天学子，主要
23、从事面向机械工程专业 学生的教学工作，坚持“产、学、研、用”为一体的教学理念，主要承担Group Design人因工程学、 项目管理、生产实习等课程教学工作，获评2018、2019年度校教学考核优秀，指导学生获评校 优秀毕业设计2人次。主持国家自然科学基金青年项目1项、湖北工业大学博士启动基金1项，参与纵横 向课题10余项，以第一作者（通讯作者）发表SCI论文5篇、曰论文5篇，授权发明专利1项，获得省 部级科技进步二等奖1项、三等奖1项。项目成员程婷，1991年8月生，体育学硕士，武汉体育学院实验师，主要从事面向信息化传媒艺术实验室 管理和新媒体教学改革工作，参与横向课题1项，以第一作者发表省
24、级刊物论文2篇。项目成员张楚鹏，1988年1月生，工学博士，湖北工业大学讲师，主要从事面向机械工程专业学生的教学 工作，坚持“产、学、研、用”为一体的教学理念，主要承担机械制造工艺与夹具、数字化制造技术、工程训练、生产实习等课程教学工作，指导学生获评校优秀毕业设计2人次。主持湖北工业大学 重点实验室开放基金2项、博士启动基金1项，参与纵横向课题5项，以第一作者发表SCI论文2篇、曰 论文2篇，第一发明人授权发明专利1项。项目成员杨奇彪，1985年9月生，工学博士，湖北工业大学副教授，智能制造系书记、副主任，硕士生导 师，主要从事面向机械工程专业学生的教学工作，主要承担机械制造工艺及夹具、智能制
25、造基础、金属切削原理及刀具等课程的教学工作。湖北省机电工程学会理事、湖北省机械工程学会教育工作委 员会理事，SCI国际学术期刊AMT、EFM、MRE等期刊审稿人。近年来主要从事超快激光加工、高速切 削加工等方面的研究工作。先后主持和参与了包括国家自然科学基金、国家科技支撑计划在内的多项国家、 省部级科研课题。在国内外重要学术刊物上发表学术论文40余篇，其中SCI、曰收录10余篇，获发明专 利授权十余项，出版了教材2部。项目成员刘依，1983年3月生，工学博士，武汉东湖学院副教授，机械电子工程教研室主任，湖北工业大 学外聘硕士生导师，主要从事面向机械电子工程专业学生的教学工作，主要承担机械设计基
26、础、机 电传动与控制工业机器人基础等课程的教学内容。湖北省机电工程学会理事。近年来主要从事智能 制造，工业机器人集成等方面的研究工作。先后主持和参与了包括国家自然科学基金、湖北省自然科学基 金在内的多项国家、省部级科研课题。在国内外重要学术刊物上发表学术论文10余篇，其中SCL日收 录7余篇。4.2前期相关研究成果项目申请人参与了所在单位与宜昌长机科技有限责任公司（湖北省齿轮加工装备行业智能制造最具代表性 的企业之一）在实习教学、科研攻关、教师挂职锻炼等方面的广泛产教合作。目前已建立了 “齿轮加工装备 研发基地”、“卓越工程师实践教育基地”和“研究生科研工作站”。宜昌长机科技结合学生专业知识结
27、构和专 业实践能力，建设5个实习实训车间，包括热处理、机加工、数控加工、机修、装配车间；建设3个项目 组，涵盖工艺、设计、控制等方面；申请人所在单位相应成立了校外实践教育专家指导组，指导实施人才 培养方案，指导课程内容与体系改革，推进校内外实践基地建设，开展产学研合作，研究校外实践教育过 程中出现的一系列问题，并探讨解决的方法和措施。宜昌长机科技已成为湖北工业大学智能制造产教融合 校外实训平台，成为了校企产、学、研联合、学生合作培养的典范和教学改革的前沿阵地，如下图1所示。图1湖北工业大学与宜昌长机科技有限责任公司的“产、学、研”合作基地建设此外，随着湖北省推进十大重点产业高质量发展战略的实施
28、，为了支持以激光、人工智能、机器人、高端 数控机床为主的智能制造产业和以传统汽车、新能源汽车、智能网联汽车及汽车零部件为主的汽车产业的 转型与改革，课题申请人参与了所在单位面向智能制造产教融合实训基地的部分建设工作，主要包括：（1 ）校企合作共建共管实训平台搭建模式的探索，即学校进企业一于契约合同制共建实训基地、 企业进学校一合作成立“校企合资公司” ；（2 ）智能制造产教融合实训体系设计，即智能制造管控系统的 设计与开发、视觉检测与通讯实验室的成立、基于数字率生技术的智能制造服务系统的设计与开发、机器 人实训中心的设立；(3)实训平台软硬件资源开发与配置，即智能制造专业核心课程的开发、虚拟仿
29、真网 络实训模块的设计、在线精品资源共享课的设计；(4)智能制造实训平台服务功能的优化，即建立智能制 造产业服务中心和师资培训认证中心。申请人参与搭建的智能制造产教融合”示范线如下图2所示。图2湖北工业大学智能制造“产教融合”示范线4.3核心观点随着“新工科”建设的逐步推进，机械工程专业也逐渐出现一些新的亟待解决的问题和挑战：随着“制造” 向“智造”的转型升级，在新工科专业建设布局下，迫切需要我们去探索如何更好的整合课内课外资源、校 内校外资源等开展多元化人才培养的“产教融合协同育人机制研究，构建多元化的协同育人体系，并开展 实践探索工作，推动新形势下人才培养质量的提升。本项目研究不但满足机械
30、工程专业人才培养需求，而 且对工科类专业的“产教融合协同育人培养也有积极示范和引导作用。5主要参考文献1王树国.以创新谋未来N.人民日,2020-08-05(005).2郭媛，敬世伟，魏连锁，等.”新工科健设背景下地方高校产学合作协同育人模式的研究J.高师理科学 刊,2019, 039(006):85-88.3吴磊，李巧勤，汪小平，惠享.”新工科”背景下基于产学协同育人的人才培养模式研究J.大学教育， 2020,(08):19-22.4张执南，诸葛洵,王丽伟.多层次闭环反馈项目式教学模式探索一以上海交通大学机械与动力工程学院卓 越计划2.0为例J.高等工程教育研究,2020,4:107-111
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