“互联网+”是知识社会创新2.0推动下的经济社会发展新形态演进,是利用信息通信技术以及互联网平台实现深度融合,创造的新发展生态^[1]。现今世界范围内以人工智能、物联网、云计算等为标志的前沿科技正在取得关键性突破,新一轮科技革命和产业变革加速演进,人工智能、大数据、物联网等新技术、新应用、新业态方兴未艾^[2]。“互联网+”时代的到来,推动着这场重塑、再造和构建全新产业过程的颠覆性革命。“新工科”建设的主要目标即培养一批复合型卓越工程科技人才,以主动适应新基础、新产业、新经济发展^[3]。高效可靠而富有创新性工程技术人才教学实践培养模式是最终落脚点。

本文基于“互联网+”时代背景,提出多循环镶嵌式“工”型人才的培养模式。以新工科建设为重要突破口,以改造升级传统工科专业、促进多学科交叉融合、实施教学创新实践为焦点,发展新兴工科专业教学培养模式。培养创新型、复合型、应用型的综合工程技术人才。

“互联网+”在基于通信技术的积累和创新中不断演化完善,逐渐形成以大数据、云计算、人工智能等为核心技术的完整概念。在实体经济与互联网的深度融合中,传统产业面临着转型升级前所未有的机遇和挑战。只有主动拥抱变革,把“互联网+”提升至产业革命的认知高度,才能适应时代而生存发展。高等工程教育亟需建立新的工程教育理念与人才培养模式,以适应互联网和制造技术的融合驱动下,以多项技术融合、更新迭代迅速、个性智能制造为特点的第四次全球颠覆性的产业发展革命浪潮。

在新工科“互联网+”建设背景下,通过对传统机械与动力工程专业存在的问题进行分析与研究,以学生为中心,以教学目标与成果为导向,本文提出多循环镶嵌式“工”型人才培养模式,围绕新技术、新经济、新产业对工程人才的需求,结合自身“勤奋求实”的办学特色与学科的科学定位,对机械与动力工程学院传统的工科专业进行升级改造,以“互联网+”背景下新工科的新理念与新模式培养励志明德、技能过硬、综合全面、具有爱国情怀和国际视野的创新引领型工程技术人才。

图1为“工”型人才培养模式示意图,将“工”型人才培养模式归纳为

“工”型人才 = R + I + T

其中：T (technical skill),代表专业素质技能;I (innovation and exploration),代表创新探究能力;R(responsibility),代表责任与时代担当。以专业素养与能力为横向厚实根基,是“厚积”,强调基础知识、专业技能的稳扎稳打和广博的知识面;以创新探究能力为纵向稳健延伸,是“薄发”,将创新建立在具有足够的知识储备和思路方法下,强调知识和理解的深度,力求“专精 尖”,连通“专业—行业—产业”,培养学生创新精神、前沿意识、跨学科资源整合能力和复杂工程问题分析设计能力,实现学科链、创新链、产业链三者的协同发展、打造创新引领型人才、建立面向产业需求的成果转化体系的递进式培养;责任与时代担当意识是最终指向,是新工科人才培养的灵魂与高度。唯有做好思政教育,“工”型人才方能“柱天踏地”,因此培养关照人类命运、有家国情怀和奉献担当意识的栋梁之材是重中之重。

如图2所示,多循环镶嵌式的培养理念是以学生为中心,基于学生的自我评价和教师的教学目标,针对教学成果导向的多链循环持续优化改进。其内在逻辑为：“以学生为中心”是宗旨,是工程教育的目的;“教学成果”是引领,以培养专业素质技能、创新探究能力、责任与时代担当兼具的“工”型人才为要求;通过“教学目标”不断考核反馈,进行持续改进是机制保障。三者以培养适应社会经济发展需要的创新型高质量“工”型人才为核心,相互反馈补充,呈现为内部循环自我完善与外部镶嵌互相关联的培养理念。

学生的发展和成长是工程教育的根本和目的,认识到学生是有思想、有个性的主体,让学生通过知识技能的学习,进而建构自己的意识形态和价值观^[4]。因此以学生为中心,建立基于自我评价的循环体系。如图3所示,将面向工业、面向世界、面向未来的教育理念融入主讲课程,引领学生主动接触科技前沿、激发工程兴趣。学生在此兴趣驱动下进行专业课程的学习,并产生将所学理论知识用于实践的渴望。通过对课程相匹配的实验课程操作和对双创活动的积极参与,学生可完成对知识的巩固、开拓工程视野,并在整个循环过程中收获创新思辨、跨界整合与组织领导能力,形成工程思维、互联网思维和全球思维。基于自我评价的循环,是激发学生从被动“填鸭式”接受转变成积极主动探索式学习思维的关键,符合人才培养紧密结合社会需求的“新工科”人才培养要求。

“教学目标”的持续改进是多循环镶嵌式的培养落在实处的重要机制保障。基于学生自我评价的循序渐进式发展思路,依赖于以教师为中心的教学目标周期性反馈与持续改进,从而在不断的优化调整完善中,不断贴近在新工科“互联网+”建设背景下的工程技术人才培养要求。以教师为中心的根据教学目标的循环如图4所示,此循环以掌握核心知识技能、获得系统工程思维和培养“工”型人才的教学目标为核心,每个阶段性目标都形成于培养方案与互动方式的反馈链,从低阶到高阶、由单向到多向,连贯专业基础课传授、课程大作业指导和双创实践辅导,形成根据教学目标的循环反馈体系。

图5是针对教学成果的循环示意图,通过评测、验收、考核的方法,实现“教学—实践—评测—改善”一体化的成果导向型循环模式。新工科战略比传统的本科教育更注重工程实践性,因此在注重课堂教学主渠道的同时,加入对双创实践活动的成果验收,在教学实践过程中更加注重机械专业和产业的对接、注重多学科交叉融汇和创新创业育人体系建设,以此促进实践平台、师资队伍和社会资源整合等方面的完善。

如图6所示, “课堂—实验—科研”三位一体的教学模式,是对“互联网+”背景下新工科多循环镶嵌式“工”型人才培养模式的实施。

课堂环节重在专业核心技能的学习掌握,通过必修理论课程精讲巧练与选修实践课程融汇贯通的同步推进,做到知识的及时巩固,为学生进一步提升打下坚实的基础。实验环节是充分利用学校搭建的优质实验教学平台,对课堂所学知识加以灵活应用,实现“学与做”一体化,挖掘和培养学生的探索能力和工程实践能力。科研环节则通过高校双创中心组建学生创新创业科研团队,并组织专业指导老师对学生因材施教,通过手把手传授、细致讲解示范的形式,提升学生的应用转化和创新创业能力。表现优异的科研团队可申报国家级大创,孵化科技成果并参加“互联网+”、“挑战杯”等创新创业竞赛,团队成员在此过程中将迅速提升科研素养、完善工程思维、收获组织领导能力,科研环节是培养 精英领袖人才的重要环节。

三位一体的教学模式,将课堂、实验、科研三个环节层层推进,三者相辅相成、互融互促,形成“学—做—创”的多维度有机体系,是启发式、探究式、参与式的教学模式。达到了工程实践与科学思维的融合统一,为国家适应新经济和新产业的发展提供多元化、创新型卓越工程人才支撑。

以培养兼具专业素质技能、创新探究能力和责任与时代担当的“工”型人才为目标,精心设计如图7所示以学生为中心的课程体系。遵循“横向 联系、纵向贯通、实践驱动、国际协同、个性发展”的原则,实现“通识+专业+实践+双创”的深度融合,搭建阶梯式个性化的培养方案。

针对机械专业的学习,第一学年,学生通过公共基础课打牢学习专业核心课程的数理基础,通过可任意修读的通识教育课程,对自己喜欢的领域进行探索和深入学习。主要以教师主讲、旁征博引的形式引领学生初识科技前沿,激发工程兴趣,建立解决工程问题的思路;将思政教育融入课程教育,弘扬爱国主义精神的内核,培养家国情怀。同时,大学生课余研究计划等科研双创活动也欢迎低年级同学加入,向积极主动、学有余力的同学提供积极探索实践的机会,为以后的递进式学习做好知识储备。

第二和第三学年是专业课学习的核心阶段,通过此阶段的学习,学生将对理论力学、材料力学、工程材料、机械原理等核心专业课程有系统全面的理解和掌握,学会机械设计系统方案。通过工程训练、机械设计大作业等与该阶段理论课程紧密衔接的配套实验类课程加以复习巩固,强化核心专业技能。在此起承转合的关键时期,既是对第一学年憧憬与渴望的探索,也是对第四学年的规划与展望。对于勤奋上进的学生,在此阶段可自主选择参加机械工程创新大赛、过程装备实践与创新大赛等双创比赛,在竞赛准备过程中,文献检索、三维制图、仿真编程、加工组装等多学科知识与技能都将得到优化重组和融会贯通。在竞技中追求卓越,在与团队成员的磨合中收获合作意识和领导能力,强化奉献担当的责任意识。

第四学年是总结反思与再提升的一年,主要进行毕业设计和科研论文撰写发表。此阶段将灵活运用所学知识,用本科阶段所形成的系统综合的工程思维进行机械产品设计。聚焦时代前沿、放眼国际、关照人类命运,了解新技术、新趋势、新领域,找准方向与定位,为新征程做好准备、蓄势待发,为本阶段的重中之重。

实现学科链、创新链和产业链协同发展,建立面向产业需求的成果转化体系,需要多方式信息共享的培养模式,合理引入外部资源并联合内部力量,是该共享培养模式形成的关键。以工程训练、双创竞赛、校企合作为抓手,进行以赛促教、以做促学,积极参与“互联网+”、“挑战杯”等创新创业型比赛,协同工业界、科技界、政府部门,营造“万众创新,大众创业”的社会氛围,大力推进校企合作,整合社会资源,打造“互联网+”背景下新工科人才培养的多方式信息共享培养模式。

“互联网+”和制造技术的融合驱动着以智能产业为引领的第四次工业革命的进行。新工科建设是推动我国迈向高等教育强国的重要战略举措,以培养高效可靠而富有创新性的工程技术人才为落脚点。本文根据新时代对卓越工程人才的核心素养要求,从专业技能、创新能力和关键品质三个维度总结提炼出“工”型人才概念。根据多循环镶嵌式的培养理念,以培养专业素质技能、创新探究能力、责任与时代担当兼具的工程人才为核心要求,创新性地开展了新工科战略下有新时代担当的“工”型创新人才培养模式。并介绍“课堂—实验—科研”三位一体的教学模式与课程体系设置。致力为国家建设做好“互联网+”背景下培养励志明德、技能过硬、综合全面、具有爱国情怀和新时代担 当的创新引领型工程技术人才。