国内外大学机械专业本科人才培养比较研究
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[摘 要]文章通过对培养目标、课程设置及学分设置等方面进行分析发现，国内外高校在机械专业本科人才培养方面存在不同，这些不同反映出国内外大学在工科教育上的特点和差异。探讨我国机械专业课程体系改革的初步设想，为培养具有家国情怀、国际视野、实践能力和创新精神的人才打下基础。
[关键词]机械专业;人才培养;国际比较
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）06-0041-03
为落实立德树人根本任务，主动应对新工业和科技革命对人才需求的新要求，培养新时代德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，天津大学对2019年的培养方案进行了全面修订。基于机械设计制造及其自动化专业培养方案修订的目标，笔者从所调研的二十余所国外院校中筛选了有代表性的八所大学，即麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）、密歇根大学（University of Michigan）、西北大学（Northwestern University）、加州大学-圣塔芭芭拉（University of California， Santa Barbara）、普渡大学（Purdue University）、牛津大学（University of Oxford）、 柏林工业大学（Technische Universit?t Berlin）、华威大学（University of Warwick），与天津大學进行比较。通过对课程体系、学分及培养目标等方面进行分析发现，国内外高校在机制专业本科人才培养方面存在一些不同之处，这些区别反映出中外大学在工科教育上的特点和差异，有些方面值得我国本科教育学习和借鉴。
一、人才培养目标
仔细研读上述大学的人才培养目标后发现，国内外大学在人才培养目标方面各有特色。比如，麻省理工学院在机械工程人才培养目标中是这样规定的：通过机械工程本科学位教育，使大部分学生在毕业数年后完成或正在攻读顶尖研究生学位，向工业界、非营利组织或公共部门的领袖地位迈进，以及正在创业。要求其所培养的人才在上述角色中能够做到以下几点：（1）具备从事机械工程、机电系统或热力工程领域工作的理论基础。（2）能够发明新技术、新方法，解决工程实际问题。（3）具备在不同团队中高效沟通的技巧。（4）具备专业及社会问题层面的敏感度和伦理道德修养。在新产品、新过程、新服务、新系统的概念提出、设计以及实现上成为领军者。牛津大学工程学院在人才培养目标中提出以下几点：（1）使学生系统地了解工程科学的知识基础，有系统地、创造性地分析复杂问题的能力，在缺乏完整数据的情况下做出正确的判断，并清楚地表达自己的结论;具有自主创新的解决问题的能力以及专业持续发展所需的独立学习能力。（2）提供涉及广泛的课程，以及最先进的知识和工程实践技能。（3）提供良好的学习环境，使学生充分发挥他们的个人学术潜力，毕业后可以自由选择许多不同的职业，并且具有能够在他们选择的职业或研究领域中快速做出贡献的能力。（4）提供课程以满足所有相关专业工程机构对工程师资格的教育要求。所有工程专业的学生在前两年都要学习与所有工程专业相关的核心课程。在第三和第四年，专注于六个工程领域中的一个领域，包括生物医学、化学、土木、电气、信息和机械。美国西北大学机械工程学院在其人才培养目标中提出以下几点：机械工程系为学生打好机械工程专业的坚实基础，引导学生掌握系统解决问题的方法，通过强调独立思考和团队合作来培养学生的领导和创新能力，并在社会实践中加深对工程师角色的敏锐认识。毕业生将利用他们的基础知识和对基础数学、物理科学的理解，在实用工具方面的技能和专长，以及在设计、制造和工程科学方面的实践经验进行批判性地思考和提出问题，并在工业界或学术界的工程实践中或在其他领域寻求创新性的解决方案。毕业生将利用他们的人际关系和团队合作能力，在多学科环境中发挥领导作用。他们的职业生涯将反映出他们的教育具有全面和多维的教育经验，特别是在理解工程决策的社会、道德和专业含义方面。柏林工业大学机械工程学院将其培养目标确定为获得全面的技术教育和工程方法能力，能够进行系统的跨学科工作，以及获得和应用终身学习所需的技能。除了工程基础直接反映在课程中，研究和教学之间的紧密联系也确保了机械工程得到新发展。除纯粹的工程问题外，还将考虑经济、心理和社会科学方面，以确定整体经济和社会关系，并考虑专业工作。这样，在专业工作中就可以考虑文化、社会、经济和性别相关的背景。学生在本科阶段学习以下技能：认识、理解和评估自然和技术的关系及其在机械和工艺的开发、建造、制造、销售、服务和报废中的应用;认识和评估技术与环境之间的影响和相互关系，理解研究、开发和应用中的技术变化;以兼职、有组织、跨学科的团队来制定问题和由此产生的任务，包括能够独立、创造性地处理它们，并记录其他人的结果和交流自己的结果;独立、有社会责任感地行动和工作;跨学科团队进行创造性协作;综合通识教育，在科学研究和工业实践中，工程师应具备机械、设备和工艺的设计、施工和计算技能;制造工艺的发展和管理技能;机械设备的安装、调试和服务;客户咨询、销售优质技术产品;为所有工程领域开发软件咨询和培训活动。
国外高校的人才培养目标多集中于知识及自我学习能力、解决复杂问题的能力、团队合作能力、良好的社会责任感和道德修养，可以将其归纳为以下五个方面：（1） 具备专业及社会问题层面的敏感度和伦理道德修养。（2） 具备从事本领域工作的扎实理论知识基础、终身学习的能力。（3）具备综合运用知识、见解、技能解决工程复杂问题的能力。（4） 具备在不同团队中高效沟通、表达的技巧。（5） 能够发明新技术、新方法来解决工程实际问题。在新产品、新过程、新服务、新系统的概念、设计以及实现上成为领军者。
国外高校更突出第（1）、第（5）点，即涉及社会层面的道德、修养、创新能力的培养。国内学校将培养重点集中于知识、技能方面。应该看到，道德修养及创新能力都是人才培养中极其重要的方面，不可或缺。 二、课程设置与毕业学分要求
各个学校教学计划里的课程设置不尽相同，有学分制、有模块化课程设置[1-2]。比如牛津大学的课程按类别规划实行模块化学习。例如大一课程分五大类，即数学、电子与信息工程、结构和力学、能源、实践课。在学年结束前按大类进行考试和积分，以使学生具有较广知识面和扎实基础。大一、大二为通识课程，侧重于核心课程的学习和测试;大三选择专业方向后注重更具专业性的论文撰写、课题和实验室工作;大四主要为撰写毕业论文。大三和大四为模块化选課，根据所选具体专业不同进行课程选择以及课程设计、毕业设计课题的选择，按一定规则在多个专业课和课题中选择与具体专业方向相关的课程和课题，课题每年由导师提出与科研或工程企业相关的题目供学生选择。这种课程设置类似我国现行的大类培养，大一与大二打通一般通识课和工程通识课，大三和大四接触更多科研实践和方向性专业课，引导学生进入不同的专业方向学习。这样更有利于以学生为中心，发挥学生的主观能动性，让学生学习感兴趣的专业方向。
美国如密歇根大学等高校实行学分制，分为128分，中国同类专业一般要180学分左右[3-4]。显然，美国学生非课程学习和实践的时间更充裕，有利于学生学习主动性的发挥以及个性化、创新性能力的开发。
三、沟通交流（包括外语）课程设置及能力要求
美国大学工科继续学习本国语言（英语），而且所用课时较多;对外语要求反而很低（只在人文与社科任选课中列入，不作硬性要求，如果选，最多也不超过3个学分）。相比而言，中国学生要花费大量的时间学习外语（一般要占全部课时的10%以上）。
比如美国西北大学，在一年级设置工程分析，设计思维与沟通，设计思维与特殊语境下的沟通与写作等课程，为学生提供成功工程教育的基础知识，并让他们在本科生涯早期体验真正的工程[5]。新生入学就体验真正的工程很重要，可以加强学生的工程项目和问题解决中的表达能力。
目前我校英语学习相对之前有了减少，学生可通过等级考试、国际交流等方法提高英语水平。我国学生的语言沟通和写作课程在本科期间非常有限，有必要加强学生的母语、英语沟通表达能力的教学，这在后续工作和团队合作等均具有重要的作用。
四、专业课程设置范围
国外高校的专业课程设置范围广、内容多但不很深，目的是让学生在本科阶段能在更广范围了解更多知识而不强调掌握知识的深度，发现其兴趣所在，发挥内驱力，为后续专业学习打下基础。比如英国华威大学开设了Design for Function（功能设计）、Biomedical Engineering （生物医学工程）、Multimedia Technology （多媒体技术）、Technology in International Development （国际发展技术）、Design for Sustainability （可持续性设计）、The Aesthetics of Design （设计美学）、Engineering Materials （工程材料）、Technical Operations Management （技术运营管理）、Forensic Engineering （诊断工程学）、Supply Chain Management （供应链管理）、Renewable Energy Systems （可再生能源系统）、Starting a Business （创业课程）。
国外大学机械专业的设计类课程较多、所占比重较大，而且大部分与企业实践项目相结合，学生与企业和社会的结合更加紧密。相比而言，中国大部分机械工程专业强调设计与工艺并重，而且理论课时较多。当前，中国制造业以外来品加工制造为主，所以强调工艺并无错误。但是，要加强具有自主知识产权的产品创新，就必须要加强设计能力的培养与教育，不只是理论上要多讲，更要让学生在设计实践中养成设计创新能力。
从比较中可以看出，国外大学专业课程涉及范围较广，有利于学生在今后学习和工作中适应工程领域的学科交叉、技术交叉的工程问题特点。学习经济/金融类课程以及可持续性发展等课程，有助于学生从经济、全球化、社会层面理解工程解决方案的问题，从而有利于他们在遇到工程问题时判断应该使用的方法和手段。
为高年级学生开设了高等数学或者与研究生阶段相关联的专业课程选修课，可拓展学生能力，以利于贯通培养思想的贯彻实施。鼓励将行业新知识、新成果、新技术引入主干课程中，积极引导科研能力强的青年教师结合科研开设新课，拓宽学生的知识面，贯彻先进教育理念，加强各课程间的协调优化。
五、人文、社会、管理方面的课程设置
国外大学工科在人文、社会、管理等方面的课程较多[5]，例如职业伦理学、技术与社会、社会学、人类学、项目管理等课程，中国大部分机械工程专业却很少开设这些课程;我们的政治思想教育和德育起到了很大作用，但是经管与社会学方面的知识较少。如美国密歇根大学，其课程设置旨在培养学生学习与自身专业相关的思维方式，人类社会结构和历史，人类行为与相互关系，以及灵感在艺术、文学和音乐中的表达方式。学习此类课程有利于造就更灵活、更具创造性、具有更强团队适应力的工程师。可选课程包括人文类课程、专业及创造力发展课程、经济/金融类课程以及文科课程。我国工程学科中的本科生培养应进一步加强人文素质教育类课程，增强工程师社会责任和经营管理能力的培养，这对于提高学生的创造力和提高毕业生的整体素质有重要作用。
六、工科教学的企业实践内容丰富
国外大学工科教学的企业实践内容丰富。例如在某些大学要取得工科学士学位，要花一年的时间做高级工程设计项目，其中相当多的项目以学生团队的形式在企业进行。这种与企业结合的设计项目为学生从学校走向社会铺平了道路。相对而言，中国高校培养过程与企业脱节的现象越来越严重，许多行之有效的实践教学环节（如生产实习、毕业实习、毕业设计等）近年来也越来越多地被削弱，甚至名存实亡，这值得我们严重关切。 根据我校的学生培养特点，加强项目实践内容势在必行。目前我校专业已有课程内项目、跨课程项目、跨学科跨学院项目。基于项目的实践题目有以下几类，即来自工业界的项目、竞赛类项目、学科交叉类的项目，参与项目设计的指导老師有来自工业界的工程师和大学的教授，来自多个学科（包含计算机、电子工程、机械）的学生一起做毕业设计，实现跨学院、跨学科实践。项目的种类已经涵盖本科生的整个学习阶段，重要的是需要加强质量管理体制的建设，加强项目的过程管理，提升项目的研究水平和评价机制，优秀的项目可以给予奖励、质量差的项目给予末位淘汰等，避免出现结题时突击、抄袭等现象，从而提高项目在培养人才综合能力方面的作用。
可以引导学生利用暑假时间到工厂去见习或者到学校相关研究实验室去工作，促进产教结合协同育人机制的建立。可从低年级开始，作为选修课给学分，提高学生接触实际工程相关问题的机会，激发学生学习的内驱力，提升学生走向社会、解决问题的能力。
七、结语
本文通过研究国内外二十余所大学，重点比对八所国外知名大学的培养目标、课程设置等方面的异同，剖析了我国部分高校在机械专业人才培养体系方面存在的问题。应对未来新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。因此，我国高校的机械专业人才培养要面向工业界、面向世界、面向未来，主动应对新一轮科技革命和产业变革挑战，服务制造强国等国家战略，紧密对接东部沿海经济带、津京冀城市群、制造产业链布局，加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才，打造世界工程创新中心和人才高地，提升国家硬实力和国际竞争力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 王静， 郝群， 陆立强，等. 中美机械工程专业课程设置的比较：以浙江大学和佐治亚理工学院为例[J]. 现代企业教育， 2014（12）：132-133.
[2] 江宏裕. 中美工程教育课程设置比较研究：基于两所高校机械工程专业的实证分析[J]. 林区教学， 2016（5）：5-6.
[3] 刘则渊， 陈立新. 中美机械工程专业本科课程对比研究[J]. 高等工程教育研究， 2010（1）：131-136.
[4] 王志坚. 中美机械工程专业本科课程设置和培养体系对比分析：以美国密西西比州立大学与沈阳航空航天大学对比为例[J]. 教育教学论坛， 2017（20）：46-47.
[5] 郑继红， Shizhuo YIN， 徐伯庆. 中美电子工程专业本科课程体系及人才培养比较[J]. 高等理科教育， 2015（3）：72-77+84.
[责任编辑：庞丹丹]
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