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摘要：为了提高人才培养质量，文章首先分析了我国高校机械类专业人才培养现状，然后提出了新工科建设 背景下机械类专业人才培养策略，最后论述了新工科建设背景下机械类专业人才培养成效。
关键词：人才培养,机械类专业,新工科
当前，我国正在抓紧实施“中国制造 2025”和创新 驱动等一系列重大发展战略。产业结构不断转型升级 对我国工程教育质量提出了更高的要求。提高人才培 养质量，培养工程能力强、综合素质高的工程技术人 才，对支撑和服务以新技术、新产业、新业态、新模式 为特点的新经济发展具有重要意义[1]。
一、我国高校机械类专业人才培养现状
为推动工程教育改革与创新，2017 年 6 月教育部 发布了新工科建设“北京指南”，由此，我国新工科创 新人才培养工作正式拉开序幕 。近年来，通过实施教 育教学改革和加大社会办学资源投入，我国工程教育 质量得到了显著提升 。当前，我国高校机械类专业人 才培养与产业结合仍不够紧密，行业企业在高校人才 培养方案制定、课程体系修订、课程资源开发等育人 核心环节的参与度不够，这导致高校人才培养供给侧 和产业需求侧在结构、质量、水平上还不能完全适应， “两张皮”问题仍然存在[2] 。产教融合协同育人的应用 型人才培养模式尚不成熟， 教育和产业统筹融合、良 性互动的格局尚未确立，新工科人才培养和传统专业 改造升级仍面临一 定的困难和问题[3 -4]，主要表现在 以下方面：在应对新工科建设的过程中，传统课程体 系已不能适应新经济发展要求，课程内容与生产过程 存在严重脱节，实践教学开展受到较大限制，实施效 果不理想;在面向新工科人才培养的过程中，重理论、 轻实践问题依然存在，交叉学科课程的建设与教学难 以打破教师身份壁垒，教学科研和工程能力兼备的教 师队伍建设困难;在深化产教融合的背景下，仍然存 在校企合作不稳定、合作模式单一，高校服务企业和 地方经济发展支撑能力不足，企业参与高校人才培养“兴趣”不高等问题。
提高工科专业人才培养质量离不开产业发展需 求牵引，离不开政府和行业企业参与，更离不开高质 量实践教学的支持 。为深化产教深度融合，发挥企业 育人主体作用，2020 年 7 月教育部办公厅和工信部办 公厅联合发布《现代产业学院建设指南(试行)》，2021 年 12 月公布全国首批现代产业学院建设名单，“新工 科+现代产业学院”已成为当前本科院校工科专业创 新人才培养模式改革的一个重要方向[5-6]。北方民族大 学(以下简称“我校”)机电工程学院自 2017 年以来， 以新工科和产教融合人才培养示范专业建设为契机， 以重构人才培养方案实践教学体系 、打造校企合作 “双师型”队伍等举措为着力点，对机械类专业人才培 养模式进行了改革和实践，取得了较好的育人效果。
二、新工科建设背景下机械类专业人才培养策略
高校因教学需要而投入企业真实生产线建设，复 现其产品、技术、生产流程和生产工艺，这几乎是不现 实的，也是其承受不起的 。因此，新工科人才培养必须 有企业参与和政府支持，围绕国家发展战略和产业需 求，根据人才培养定位和区域经济社会特点，按照本 科专业类教学质量国家标准和工程教育专业认证要 求，以学生学习为中心、以成果产出为导向，从专业的 培养目标和毕业要求出发“反向设计”人才培养方案， 加强校企产学研合作，深化产教融合协同育人，打造 校企联合师资队伍，在“正向施工”中不断调整和优化 人才培养体系，以此提升育人水平、提高育人质量。
(一)按照“反向设计、正向施工”思路制定人才培 养方案
针对应用型人才培养定位和机械类专业当前发展的特点， 我校围绕地区制造业产业发展需求， 以培 养目标和毕业要求为出发点，对行业企业和高校院所 进行深入调研，先后走访了宁夏共享集团股份有限公 司、西北轴承有限公司、江苏汇博机器人股份有限公 司、大同齿轮(昆山) 有限公司等 40 余家区内外企业， 先后与哈尔滨工业大学、合肥工业大学、苏州大学、北 京航空航天大学、兰州理工大学、宁夏大学、大连民族 大学等 20 余所高校就专业建设 、课程体系 、教学改 革、人才培养模式创新、师资队伍建设等工作进行了 广泛的调研和交流。
根据人才培养规格调研情况反向设计本科人才 培养方案 。我校机械类专业实施“大类招生、大类培 养”，新生入校后在大一学年实施统一 的大类培养，进 入大二后再开展专业分流和分类培养。就培养方案的 科学性、合理性和规范性问题而言，我校在校内多次 组织召开由用人单位、毕业生代表、行业协会等多方 参与的本科生人才培养方案修订论证会 。近 5 年来， 我校机械类专业人才培养方案、课程大纲的制修订已 经历了三个版本，与社会需求和企业用人评价形成了 良性闭环，并得到了持续的改进和优化。
(二)构建“三层次、三平台”实践教学体系
实践教学在机械类专业人才培养中占有重要地 位 。按照工科专业人才培养规律，学生在学习期间的 所有实践环节构成了完整的实践教学体系，它是由实 践教学活动各要素构成的相对独立的有机整体，包括 实践教学的目标、内容、条件、监控、管理和评价等。基 于机械类专业人才培养的需要，该专业实践教学一般 有实验、实习、课程设计、毕业论文(设计) 等环节，每 个环节在设计时明确与机械类专业人才培养目标中 的具体指标相对应 。 同时，在制订机械类专业教学计 划时，各实践教学环节应与理论课程相辅相成，以此 达成人才培养目标。
1.“三层次、三平台”实践教学体系内涵释义。如图 1 所示，这是“三层次、三平台”实践教学体系架构[7]，即 根据实践教学功用、空间与方式，将机械类专业人才 培养中的实践教学体系分成课程实践、专业实践和社 会实践三个层次，分别对应学科基础模块、专业技能 模块和创新教育模块三个模块 。在教学过程中，师生 要紧密依托“三平台”开展教学实践。
在机械类专业人才培养过程中，“三平台”分别是 指校内实验实训教学平台、校内课外实践教学平台和 校外实践教学基地平台，它是“三层次”工科专业实践教学体系的重要支撑 。其中，校内实验实训教学平台 依托我校机电工程学院的校内实验中心进行建设，校 内课外实践教学平台依托本科生导师工作室进行建 设[8]，校外实践教学基地平台依托现代产业学院(传统 校企产学研平台和企业实践教学基地“升级版”)进行 建设。“三平台”共同支撑“三模块”课程体系中的实践 教学内容，在产学研平台基础上，继续深化产教融合， 通过现代产业学院育人新平台，整合校内外专业办学 资源，不断拓展行业企业参与高校人才培养的广度和 深度，可实现教学内容与企业生产过程紧密衔接。
2.“三层次、三平台”实践教学体系构建逻辑。图 1 的逻辑路径如下： 构建“三层次”(课程体系) →搭建 “三平台”→ 支撑“三模块”→ 重置(优化)“三类课”(教 学内容) → 实现“三目标”(教学目标) 。考虑到机械类 专业人才培养目标的实现需求，学校有必要通过现代 产业学院建设，不断深化校企产学研合作，在借助科 研服务企业的同时，对校外实践基地进行拓展建设和 分类管理，强化“三平台”建设成效，保障实践教学体 系“落地生根”。另外，在机械类专业人才培养过程中， 还要以导师工作室为载体，通过校企联动、项目驱动 方式，围绕专业教育和创新创业教育主题开展第二课 堂实践活动，让学生在导师指导下将专业学习过渡为 创新创业实践，从而提高学生创新意识和能力。此外， 要面向传统专业改造和新工科专业建设要求，进行学 科专业一体化建设，加强学科专业交叉融合，扩大实 验室共享共用范围，优化实验条件，补充建设校内专 业实验室，提高校内实验实训环节的教学质量。
(三)建设“矩阵式”基层教学组织，打造一流教师 队伍
在应对新工科改革时，重构后的机械类专业新课 程体系的理论课程除了“国标”要求的主干课，还包括适应产业需求的多门交叉学科课程[9-10]。这类交叉课程 的任课教师可能来自校内其他院系、校外高校或企业 等，往往难于管理或不稳定，这将给人才培养方案的 实施、课程(群) 建设及教学运行管理带来不利影响。
为了打破壁垒，实现学科专业交叉融合，提升机 械类专业人才培养成效， 提高实践创新人才培养质 量，我校提出了一种跨学科、跨专业的“矩阵式”基层 教学组织形式及其新工科理论课程(群) 建设与实施 机制，依托“矩阵式”基层教学组织建设教师队伍，开 展机械类专业人才培养 。如图 2 所示，一个专业可能需要若干个虚拟化的“矩阵式”基层教学组织来支撑， 而一个虚拟化的“矩阵式”基层教学组织也可能同时 服务于多个专业：①每个专业都有一定的课程体系，包 括若干交叉学科课程;②“矩阵式”基层教学组织成员 以校内任课教师(可以跨院系) 为核心，辅以外聘教师 (包括企业导师、校外兼职教师)，其形式包括教研室、 教学团队或课程组，其职责为新工科课程(群) 的建设 和教学实施;③组织成员中的字母 A、B、C 表示成员原 所在组织，如校内教师所在的院(系、所) 、外聘教师所 在单位(其他高校或企业等) 。
在机械类专业人才培养过程中，“矩阵式”基层教 学组织因特定课程(群) 的建设与教学，把来自不同教 学组织的成员凝聚在一起，共同开展教学研讨、承担 课程(群) 建设和授课任务，在人员归属不变的情况 下，有效保障课程(群) 的持续稳定建设，继而保障教 学质量不断提高，并由此实现教学组织的“虚拟化运 行”。“矩阵式”基层教学组织形式具有以下三个优点。 首先，更加强调特定机械类专业课程(群) 的建设与教 学，弱化了教师管理归属关系，这将有利于打破教师 身份壁垒， 形成以若干虚拟化基层教学组织支撑若干 新工科专业课程教学的“矩阵式”局面，继而破解交叉 学科课程建设与教学存在的难题 。其次，有助于建设 一支教学科研和工程能力兼备的教师队伍。在机械类 专业课程(群) 建设过程中，教学组织成员经过长期磨 合，很容易形成具有相近学科背景的基层科研组织特 性， 这有利于成员之间在学术领域进行交流与合作， 进而有助于形成跨学科、跨专业的科研团队，实现高 校在交叉学科建设上的突破 。最后，这是践行“三层 次、三平台”方法，创新实践教学体系的重要举措 。在机械类专业人才培养过程中，依托交叉学科的基层教 学组织，教师“抱团”深入企业解决产业问题，在满足 产业发展需求的同时深化校企产学研合作，激发企业 参与协同育人的热情，推动产教融合再深化，可实现 科教融合、科研反哺教学的人才培养理念。
(四)校企协同打造“升级版”实习实训基地
传统校企合作模式单一，企业往往未能真正地将 其专业办学资源“嵌入”高校人才培养，合作方式粗放 且不稳定，实践教学难以监控和评价 。在深化产教融 合背景下，为了满足新工科改革与实践要求，我校机 电工程学院对实习实践基地进行了分型细化管理，构 建了多专业共享的校外实践教学基地平台，以最大化 激发企业参与办学积极性，并充分整合和利用企业办 学资源。
根据合作企业的规模、行业影响力、研发生产能 力、校企合作意愿等情况，将企业实习实践基地分为 三类：一是科学研究型基地，主要开展校企产学研合 作、科研合作、技术攻关工作，兼做研究生培养实践基 地;二是人才培养型基地，主要开展本科生的培养工作，包括认知实习、毕业实习、大学生创新及毕业论文 指导等;三是综合型基地，可兼顾校企合作科学研究 和人才培养两方面工作。
自 2017 年以来， 我校机电工程学院高度重视校 企协同育人工作， 依托区内外企业先后建成 18 个校 外实习实践基地。我校机电工程学院与企业均签订正 式合作协议，由学院实习实践中心统筹管理，负责企 业调研、新协议签订、协议续签、具体实践教学协议签 订、企业导师聘任、产教融合对接等工作 。 目前，在政 府、行业协会的推动和参与下，我校与合作企业以机 械类专业群为抓手，共同建设先进装备制造现代产业 学院，挖掘企业在人才培养中的潜能，充分利用生产 性设备打造“新工科现代产业学院”背景下的实习实 训基地。
(五)校企合作开发新工科交叉学科课程
按照学校对企业外聘教师的相关管理规定，我校 根据机械类专业课程建设与教学需要，从合作企业的 工程技术人员中遴选符合学校育人需要的企业导师。 企业导师应满足学校规定的导师聘任条件，且有意愿 参与机械类专业人才培养，能够承担课程建设、授课 及指导等工作。学校按外聘教师工作量核算办法给予 企业导师相应的薪酬。
通过对合作企业的分型细化管理， 尤其是与现 代产业学院共建企业开展合作时， 应充分挖掘企业 参与办学的潜力， 且校内外教师应根据机械类专业 课程建设需要共同合作开发新工科交叉学科课程或 教学案例 。具体实施时， 校内外教师应成立调研小 组，对机械类专业的人才培养需求进行调研，然后探 讨可用的课程资源，通过多维度对比明确课程内容， 从而选定有意向开发的学科课程 。值得注意的是，这 些课程的共同特点是涉及多个学科知识 、课程的理 论与实践结合紧密、课程的内容与企业生产过程(设 备) 结合紧密。
其中，在开发课程的过程中，需着重根据“三层 次、三平台”方法，考虑企业可提供的办学资源，进一 步调整和优化机械类各专业的实践教学体系，这样既 提高了实践教学的真实性，也提供了丰富的工厂生产 案例教学项目， 从而有效地探索出一条校企深度合 作、产教融合、协同育人的发展通路。校企合作开发的 典型课程有机器人系统集成技术 、增材制造技术、导 师工作室实践、工业机器人综合实训、智能制造实训 等 。 目前，教师已在省级产教融合示范专业的建设中进行了四轮教学实践，结果显示，学生对课程的学习 热情很高，且这类课程在毕业论文选题和就业过程中 都发挥了重要作用。
在机械类专业人才培养过程中，应通过校企产学 研合作，督促学校教师积极对接企业需求，深入企业 生产一线，进而促进教师工程实践能力有效提升，为 企业新产品研发和技术创新提供智力支持;通过产学 研合作协议及合作机制的约束，确保校企合作的长 期稳定性，并由此实现学生、学校、企业、社会等的多 方共赢。
三、新工科建设背景下机械类专业人才培养成效
按照新工科建设背景下机械类专业人才培养策 略，学校与政府、企业、行业协会紧密合作，针对机械 类专业实施改革，结果显示，我校机电工程学院人才 培养能力显著提升，并取得了良好的育人成效。
第一，基于“三层次、三平台”方法成功对传统机 械类专业实施改造 。我校按照“三层次、三平台”方法 先后对五个机械类本科专业的实践教学体系进行了 重构 。2017 年，我校材料成型及控制工程专业入选省 级“十三五”重点专业，2018 年机械电子工程专业入选自治区产教融合人才培养示范专业，2019 年机械类专 业群入选学校特色专业群立项建设，2020 年、2021 年 机械设计制造及其自动化和工业设计专业先后入选 省级一流本科专业建设点。
第二，基于“矩阵式”基层教学组织构建方法建 成一支教研能力强 、工程能力突出的校企联合教师 队伍 。我校机电工程学院已聘任企业导师 45 人，其 中校聘客座教授 3 人、企业导师 24 人，且有 60 余人 次参与了培养方案论证、课程建设、授课和学生实践 指导等工作 。校内教师教学科研能力显著增强，近 5 年主持省部级教学改革研究项目 14 项，师均年科研 经费 20 余万元，已出版专著和教材 3 部，获批省级 一流本科课程 4 门， 机械电子教学团队获评省级一 流基层教学组织。
第三，应用型新工科人才培养颇有成效 。近四年来， 我校机电工程学院获省部级教学成果一等奖 2 项、二等奖 2 项;本科生获批国家级创新创业项目 15 项、省部级 30 余项，获省级以上学科竞赛奖励 170 余 项，参加竞赛学生达 2 000 余人次;本科生就业率持续 保持在 92%以上， 毕业生考研录取率稳居学校前列， 人才培养质量提升，毕业生广受企业青睐。
四、结语
在新工科改革实践过程中，针对机械类专业改造 和创新人才培养模式实践中存在的问题，本文提出了 基于“三层次、三平台”实践教学体系构建方法和“矩 阵式”基层教学组织建设的应用型本科人才培养策 略。我校从创新实践教学体系、基层教学组织建设、多 方协同育人建设实习实训基地和开发新工科交叉学 科课程等五个方面对机械类专业进行了改革实践，取 得了良好的人才培养效果，为推动机械类本科专业创 新发展和探索新工科现代产业学院育人新模式提供 了一种可借鉴的有效路径。
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