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天津大學:百年機械學科的時尚密碼

2019年09月16日來源:中國教育報

如果你問一個剛剛高考完的考生,“機械”是什么?或許得到的答案會是“齒輪”“工廠里的車床”“機器人”等,而同時想到的應該還有“應用廣”“生產生活中處處可見”等印象。

在沒有學機械之前,莊哲明對于機械的概念來源于小時候看過的動畫片“變形金剛”。他帶著對機器人的憧憬選擇了天津大學機械學院機械設計制造及其自動化專業。今年畢業的他,用一部“蛇形機器人”的畢業設計作品圓了自己的“機器人”夢。這個作品也讓他拿到了第十三屆畢業設計大賽的一等獎。

讓剛進校門對機械學科概念還有些懵懂的學生,在走出校門之際認識更多機械的內涵,通過“專業交融與優勢集成”,種一顆“日新又新”的“大機械”的種子,有創新創業的本領和體驗,便是天津大學機械學院“3融4為”人才培養探索的理念和實踐。

“3融4為”,即在傳統的知識、能力和素質培養目標的基礎上,進一步強調和重視對復合型與創新型人才的培養,提出融合、共享、創新的改革理念,構建專業融合、資源融合、教師融合的“3融”保障體系,探索團隊為體、科研為源、創新為本、創業為用的“4為”培養模式。

“3A學院”之困

在天津大學,作為1895年建校伊始便設立的學科,機械是與校同齡的“老學科”。在機械學院院長王天友看來,近代中國的機械學科發展歷史始終是站在歷史最潮頭的,只不過和百年前相比,“機械”從外到里,都已經發生了翻天覆地的變化。

天津大學機械學院所屬的三個一級學科:機械工程、力學和動力工程及工程熱物理在國家第四輪學科評估中,全部為“A”檔,因此機械學院也被稱為天津大學的“3A學院”。學院下設機械設計制造及其自動化、工程力學、能源與動力工程、工業設計四個本科專業。每個專業都有獨特的歷史優勢、強大的學科優勢,“就像一個大家庭里的四兄弟一樣,各自精彩,也都‘各顧各’地過日子。日常教學、學生答辯,包括師資都很獨立。”談起十多年前學院三個學科的情況,學院主管教學的副院長曹樹謙說,這就造成了在學生培養方面的一些問題,最顯著的就是學生知識及能力單一、交叉與跨界能力不強;優勢教學資源分散、學生創新平臺共享不力。而由于當時國內高校普遍存在的重科研輕教學的氛圍,教師教學投入也相對不足,對于教學改革也缺乏主動性。

而當時國際范圍內的知識更新和學科交叉速度正在加速進行,大機械類專業的覆蓋面越來越廣,新經濟、新產業的發展日新月異,迫切需要具有跨界和創新能力的復合型、創新型工程人才。顯然,條塊分割式的教育教學組織模式,是無法滿足人才培養要求的。

撕掉“標簽”

一方面,在分數指揮棒下,學生們參與創新創業項目的熱情得不到充分鼓勵;另一方面,“你是力學的”“我是能動的”“他是機械的”這種習以為常的身份意識成了教師們貼在心里的隱形“標簽”,教師們跨學科教學進行人才培養的動力得不到認可。

要讓教師們把更多的精力投入本科教學,讓學生們把更多的精力投入創新,就要改變分數的意義,撕掉老師們心里固有的身份“標簽”。

“首要改變的是分數的意義。”曹樹謙介紹說,在當時創新類課程只有2學分的情況下,學院加大科技創新在學生總成績中的分量,讓學生無論是在評優還是在保研中,分數都不僅僅是課程的考試成績。比如,學院出臺了《天津大學機械工程學院鼓勵學生參加課外科技競賽實施辦法(試行)》,明確規定在學期間獲得競賽A類項目前三級別獎項的本科生(前三年加權成績位于專業前60%)與B類項目前兩級別獎項的本科生以及C類特殊團體項目,在推免研究生時,在學生的平均加權的基礎上予以加分。不同項目獲獎,可累計分別加分。與此同時,對競賽指導教師工作量的認定與競賽獲獎指導教師(教練組)的表彰獎勵也做出了明確的規定。

“所有的課程都是開放的,教師都是打通的。你想講哪門課程,經過培訓、考核、助課、集體備課、試課等一系列流程合格后,就可以加入課程的教學團隊,走上講臺。”曹樹謙說,學科內公共課教師打通、學院內跨專業教師打通、打破專業/學科界限……改革伊始,學院就設置了17個教學團隊、35個院聘責任崗和骨干崗、若干學科教學崗,教師的績效及晉升和教學直接掛鉤,這樣的教師隊伍融合和課程融合,一方面實現了按照學生所需調整優化授課教師,一方面又促進了教師對于教學的投入,保障了重要教學項目建設,并從整體上提升了教學效果。

交融出新

學院教師團隊打通了,教學資源和創新平臺共享的問題也迎刃而解。分散的19個教學實驗室整合為4個實驗教學中心,其中3個獲批國家級實驗教學示范中心;創建2個國家級工程教育實踐中心;建設了6門國家級精品課和資源共享課,同時建設了創新創業平臺群。平臺和資源的融通,為學生們提供了更為廣闊的創新創業平臺,也讓學生們在創新創業的初體驗中感受到青春的奮斗,尋找到未來的方向。

辰星(天津)自動化設備有限公司的創始人劉松濤在天津大學機械學院本碩學習7年后,創立了高端并聯機器人品牌“阿童木”,并在第四屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽總決賽中斬獲金獎。回顧自己的創新創業路,劉松濤認為,本科時參加“北洋動力”車隊的經歷,讓他首次體驗了“創業”的過程。而大三進入實驗室,在本科畢業之際與同學合作完成一種新型四自由度并聯機器人產品原型樣機研發工作,獲得畢業設計大賽一等獎的經歷,都鼓舞著他走上創新創業的道路。

和學長們比起來,今年獲得畢業設計大賽一等獎的莊哲明有著同樣豐富的創新創業經歷:“IEEE中國機器人設計大賽”“全國移動互聯創新大賽(高校組)”“全國大學生可再生能源科技競賽一等獎”“全國青年環保大賽”……對于莊哲明來說,參加創新創業比賽的過程,就是團隊協作、不斷學習、充實自我的過程。

“4為”有為

“學生的畢設源于科研、大創(大學生創新創業訓練計劃項目)源于科研、競賽源于科研,學生跨專業團隊的協作、教師跨學科的指導,貫穿了學生創新培養的全過程,學生的創新思維和能力以及解決復雜工程問題的能力得到全面鍛煉。”在王天友看來,團隊為體、科研為源、創新為本、創業為用的“4為”培養模式,為傳統工科專業復合型、創新型人才培養提供了有效路徑。

如今,作為國內首創的機械類本科畢業設計大賽,已經連續舉辦了13屆,從最初的學院內部擴大到京津冀和華中、華東14所高校參加。參賽作品涉及機械設計制造及其自動化、工業設計、能源與動力工程、工程力學、過程裝備與控制工程等10余個機械大類工科專業,參與的學生多達上千人。

全體學生通過參加教師科研項目、開展畢業設計等活動,實現基礎創新培養;教師從科研項目中提煉出大創項目和學科競賽項目,超過一半的學生通過參加大創和競賽項目,實現提升創新培養;部分學生從大創和競賽項目中提煉出創業項目,創建科技公司。學生創新項目從2012年的37項提升到如今每年百余項;學生自主創建科技型創業團隊從無到有,現在已經有14個,注冊科技型公司12家。

在師生們眼中,“3融4為”的培養模式,提升的是能力和水平,更是持續創新創業的熱情和激情,這正是百年機械的時尚密碼。(通訊員 劉曉艷)

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