機械類專業被稱為“強工科”,尤其注重理論與實踐深度融合。為了破解傳統機械類專業實踐教學中的各種難題,集美大學海洋裝備與機械工程學院構建“一主線三融通”(“一主線”是指聚焦一個課題,“三融通”是指理論與實踐、“校—地—企”、“教、學、評”相融通)的實踐教學體系,培養機械類專業人才的實踐創新能力。
聚焦一個課題,“由淺入深”建“四階段”實踐體系
“機械專業學生的實踐課程,從工程制圖實踐開始,經過專業基礎課程設計的技能訓練,結合一個課題進入應用專題實踐、畢業設計等,才能學深學透,進行創新設計,這是一個完整的認知過程。”集美大學海洋裝備與機械工程學院院長許志龍介紹,學院建立以“認知實踐、應用實踐、創新實踐、綜合實踐”為主要進程的“四階段”漸進式實踐教學體系,讓學生聚焦一個課題進行深度學習。
從入學到畢業,由集美大學機制專業與機電專業2020級學生組成的跨專業學生團隊,圍繞“海水池塘集約化養殖裝備開發與示范”這一課題進行實踐學習。從2020年寒假開始,團隊在導師的帶領下深入沿海養殖基地進行調研,了解到基地存在池塘循環水養殖漁網易堵塞、尾水直排污染重、系統能耗高等問題,經過查閱資料,團隊與水產科研人員進行探討,了解漁網污損生物附著的特點,立志解決漁網堵塞問題。經過兩年多的反復嘗試,運用機械、電子、智能控制等技術,團隊成功開發了“智能化養殖裝備系統”,設計出集循環曬網技術、多層級尾水處理系統和智能養殖管理技術于一體的智能養殖裝備,解決了集約化養殖難題。在福建省水產研究所漳州港大徑基地,試驗并示范的“大池塘養水,小水槽養魚”的池塘循環水智能養殖裝備,全程物聯網智能化操控,已經試運行一年,效果良好。
“經過3年多的鍛煉,學生對這套海水池塘集約化養殖裝備摸得很透。在這個過程中,他們將專業知識融入實踐課題,基本功練得很扎實,為以后走上工作崗位打下了堅實的基礎。”許志龍介紹說,這是集美大學校主陳嘉庚先生主導的“教授知識技能,以能致實用”辦學理念的延續。
基于創新人才的培養規律,建立“四階段”漸進式實踐教學體系,有效提升了教學效果,同時逐步樹立學生專業情懷及培育卓越工程師素養。“認知實踐”階段,要求學生通過實踐,了解企業需求,認識專業價值;“應用實踐”階段,要求學生結合企業的課題,運用專業知識,真題真做,培養學生的實踐能力;“創新實踐”階段,教師提煉應用實踐內容,并組織學生開展創新創業訓練,通過參加科創競賽等形式,培養學生的創新能力;“綜合實踐”階段,考慮設計、制造、項目管理、社會與環境等因素,讓學生結合產學研課題,完成畢業實習、畢業設計等實踐環節,培養學生解決復雜工程問題的綜合能力。
學院提出聚焦一個課題,目的是把基礎知識學深學透。學校堅持多措并舉,讓學生在學深學透的基礎上不斷拓寬視野,并突出“以復雜工程問題為導向,以專業知識為基礎,以專題實踐為抓手”,促進學生理論與實踐的深度融通,培育學生高階創新思維和創新能力。近5年,學院獲批國家級別、省級教改項目20余項,發表教改論文16篇。
統籌“校—地—企”交流合作,創新人才培養機制
學院與廈門立林科技有限公司合作,通過專題實踐,帶領學生把科研做到生產車間里,在提升學生能力的同時,也為企業解決了技術難題。校企雙方對“多功能一體式家居控制系統”“具備自學習功能的樓寓智能系統”等項目進行升級改造,開發出多款智能家居檢測設備。校企聯合開發的“具備自學習功能的樓寓智能系統研發與產業化”獲福建省科學技術進步獎二等獎。
“我們專業的部分學生,從一入學起,在導師的帶領下到廈門立林科技有限公司進行認知實習,他們最初對機械產品基本不了解,通過機械專業理論知識的學習,在實踐環節把理論知識應用到企業需求的項目開發中。此外,學生還以與廈門立林科技有限公司相關的課題參與‘互聯網+’等各類競賽。”學院教師黃種明說。
學生在廈門立林科技有限公司經過鍛煉,在對專業理論知識學深學透的基礎上,開始參與“智能家居產品互操作性檢測系統”的開發。學生在導師的帶領下,組成不同課題組,利用假期到企業及酒店進行調研,了解行業需求,在此基礎上進行研討,并提出方案,同時還申報大學生創新項目。最終,學生提出“智能家居檢測系統”技術方案,歷經3年的實踐,開發、打造出國內“互操作式智能家居檢測設備”。該項目參加2022年中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽,獲得省級金獎、國家級別銀獎。
學校除了與企業合作,還堅持與地方合作,構建了“校內+校企+校地”全方位協同人才培養機制。學院圍繞福建“海洋強省”戰略和廈門市新興產業,調整機械專業人才培養方案,并與廈門、漳州、龍巖市政府部門協同育人,組建“高校機械專家問診團”,共建創新創業人才培養基地,為培養人才提供保障。
學院圍繞集美大學“工海”辦學特色,結合校內資源,通過校內溝通,并與水產、航海、港口與海岸工程等學院協同開展水產養殖裝備、港口智能物流系統及智能檢測設備等方向的專題實踐,組建跨學科、跨專業的導師和學生團隊,實現專業交叉融合,滿足新工科人才培養需求。
學院以“卓越計劃”為抓手,積極推進校企合作、協同育人。學院先后與廈門銀華機械有限公司、廈門金龍汽車集團股份有限公司等20多家企業簽訂了“卓越計劃”校企合作協議,建設了30多個固定的校外實踐基地。
近5年,學院組建20余個跨專業導師團隊,新增30余個專題實踐人才培養基地,專題實踐項目榮獲省級科技進步獎5項。
“教、學、評”融通,構建多元評價體系
“以前主要是通過期末考核來判定學生成績。”學院教師胡志超介紹說,現在“教師的教”“學生的學”和“考核評價”三者實現了相互融通。在“以企業需求為課題”的實踐課題中,學生在以小組為單位進行研討時,企業導師觀察學生是否具備分析與解決復雜工程問題的能力,并與學校導師一起對學生進行評價。
學院在專題實踐教學中,強化過程指導,并定期開展匯報答辯,形成“階段評價”;團隊學生分工協作,通過“生生互評”,激勵各成員互促互進、取長補短;實踐課題結束,學校對學生的成果匯報會進行“總結評價”。這樣,“校企聯合評價+階段評價+生生互評+總結評價”的多元評價體系就逐漸建立起來。該體系強調教、學、評及師、生、企等多種因素相互融合與促進,使“教、學、評”融為一體。多元形成性評價使考核更加客觀、全面、合理,評價能及時反饋學習成效,形成各階段教與學的閉環,達到考評結合、以評促學、以評促改、以改促進的教學效果。同時,充分激發了學生的學習動力,顯著提升了教學效果。
正是通過多元評價體系,集中性實踐教學課程“應用專題實踐”的教學成效有了很大的提升,提高了學生的團隊協作能力和創新實踐能力。近幾年,教學團隊通過學生參與實踐課題,在實做的過程中獲授權發明專利和實用新型專利30余項。以“應用專題實踐”課程為重要成果支撐的項目“‘學踐研創’相融培養機械創新人才的探索與實踐”獲福建省教學成果獎二等獎。通過持續建設,2020年該課程獲評福建省社會實踐一流課程,2023年獲評國家級別社會實踐一流課程。
精心設置選題,打造“專業+思政”大課堂
學院創新人才培育方式,在引導學生學精學深的同時,精心打造實踐內容,將其融入思政教育,讓學生在專業學習實踐中傳承和弘揚中華優秀傳統文化,培養精益求精的工匠精神,厚植愛國情懷。
學院與廈門市博物館合作,對北宋時期蘇頌的“水運儀象臺”進行數字化復制及推廣,這是學院“專業+思政”融通的典型案例。
蘇頌是北宋泉州同安縣(今廈門市同安區)人,是我國古代著名政治家、藥物學家、天文學家。他主持建造了世界上最早的天文鐘——水運儀象臺,被譽為“鐘表業的鼻祖”。水運儀象臺集計時報時、天文觀測和星象顯示于一體,代表中國古代天文觀測、機械制造與建筑工程等方面的水平。
經過前期查詢資料和實地調研,學生對水運儀象臺的運轉原理有了深入了解,確定整體設計方案。對構造復雜的水運儀象臺按照1∶10的比例,運用SolidWorks構建三維模型并進行運動仿真,并制作動畫視頻、科普手冊等,通過廈門市博物館的公益活動“夜讀廈博”等平臺,對水運儀象臺進行講解和推廣。
“當親眼看到水運儀象臺在各個機構的配合下按照‘太陽日’運轉起來時,我們驚嘆其復雜的構造、高超的建造技術以及對力學的應用程度。”學生鄧尹說。
實踐是教學的重要一環,學校以水運儀象臺為選題,將其作為“應用專題實踐”課程的教學案例,體現了“學、研、創、賽”協同創新的人才培養模式,實現了高校、研究成果、大學生創新訓練項目、學科競賽、思政教育等方面的深度融合。
“對蘇頌文化的活化利用,既需要薪火相傳、代代守護,更需要與時俱進、勇于創新。指導學生把機械專業知識應用于推廣中華優秀傳統文化的實踐中,傳承中華文化的精髓,是高校教師的責任。”教師王素說。
學生將水運儀象臺作為專題實踐的選題,申報并獲批了校級大創項目,以此項目參加全國三維數字化創新設計大賽,獲福建省賽區特等獎及全國總決賽一等獎。
學院構建“一主線三融通”的實踐教學體系,培養機械類專業人才的實踐創新能力,其實施范圍以海洋裝備與機械工程等機械類專業為主。該成果輻射到集美大學其他工科專業及省內其他院校,并與廈門大學、福州大學、華僑大學等高校就“三融通”專題實踐教學體系進行經驗推廣,得到了廣泛贊同。該成果實施10年來,效果明顯,學生創新能力顯著提升。學院連續對5屆機械專業學生實施跨界協同培養。近5年來,學生參與教師指導申請的專利共72項,其中發明專利45項。學生結合專題實踐,申報大學生創新訓練項目500余項,其中國家級別項目42項、省級項目109項。學生以創新創業訓練成果參加學科競賽,獲省級以上競賽獎勵700余項,其中國家級別獎勵187項。
(王素 羅旻敏 胡志超 方芳)
