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我们国家拥有世界上最庞大的制造业，但其劳动生产率仅为美国的1/36、日本的1/40、德国的1/45。

最近几年，虽然我国的制造业发展速度比较快，但是与发达的国家比较相差甚远。

目前，在我国的经济增长因素中，大部分是靠买技术、买设备和大量投资来维持，或者以牺牲大量的资源和能源、破坏生态环境为代价。

这样下去，我们是无法与发达国家竞争的，特别是加入WTO以后，形势更加严峻。

因此，依靠知识创新，技术创新来振兴我国的工业，才是根本的出路。

然而，我们国家制造业落后的根本原因又在人才匮乏，我国高校对适应现代制造发展的各类人才的培养，远远落后于制造业发展的需要。

因此，加速培养适应制造业发展的高素质创新人才是高等院校，特别是重点院校刻不容缓的历史使命。

现代制造业发展的特点是以机械为基础，以数字化、信息化为主导，学科交叉综合发展。

智能制造、柔性制造、敏捷制造、集成制造等先进制造理念和技术的出现，使制造业的面貌焕然一新。

这一切都需要有能够将多学科知识融合在一起，创造新知识、新技术的高素质创新人才。

研究跨学科的创新人才培养模式是本课题的基本宗旨。

这对于从根本上提高我国制造业技术人员的基本素质，提高我国工业现代化发展潜能，无疑有极其重要的意义。

本课题提出的人才培养模式改革的思路出自于对制造业创新人才成长规律的总结。

创新人才的成长依赖于两大因素，一是自身因素，包括个人的兴趣、志向、思维方式、独立性和成就动机、专注度和毅力以及智商高低等；

二是外部因素，包括社会环境、文化和教育等。

其中，高等教育是培养创新型人才的主渠道。

教育的根本目的是以人为本，开发人的智慧与潜能，只有让学生的个性得到充分发挥，才有可能激发学生的创造欲望和创新激情，才有可能实现创新。

要培养立足于21世纪的现代制造业创新型人才，应以大工程为背景，做到素质、知识、能力全面发展。

本课题提出的人才培养模式定位，主要是面向经济建设主战场，以机械工程学科为主线，为现代制造业及相关行业培养机械、电子、信息、控制、设计、营销、保险等跨学科知识高度融合，具有较强工程实践能力和创新能力的高素质、复合型创新人才，同时打造视野开阔、辐射功能强的现代制造业创新人才孵化基地。

3.摘要

针对现代制造业的需求，提出“强化机械基础、强调机械、电子、信息、控制、管理多学科交叉，以提高工程实践能力和创新能力为核心，以信息化、网络化为教学手段”的人才培养模式。

完成了如下主要工作：

（1）构建有利于跨学科人才培养管理模式和硬件环境；

（2）构建复合型创新人才的知识体系及其基础课程群，形成了符合现代制造业人才需求的跨学科知识结构。

；

（3）开展个性化的创新能力训练，围绕典型机械设备组织教学，将机械、电子、信息与控制等多学科知识高度融合，取得了良好成效。

将创新理念渗透到教学和人才培养的各个环节，形成了鲜明的特色；

（4）建设了数字化设计制造、机电控制综合、机械创新设计等实践教学基地和以系统大工程为背景的工程训练模式；

（5）建立了交互式辅助教学系统，实现了课堂与加工现场或工程背景、教师与学生之间的互动教学，初步建立了有特色的工程综合能力考核及评价系统。

该项目经湖南省教育厅组织的专家委员会鉴定认为，培养大批满足现代制造业需求的人才是一项庞大的系统工程。

该项研究成果具有先进性、系统性和创新性，已取得突出的成效，为我国机械工程创新型人才培养模式改革提供了成功经验，具有较大的示范作用和重大的推广价值。

4.内容结构图

图1课题内容结构图

二、主体部分

1.研究问题的提出

针对现代制造业的发展趋势和人才需求，湖南大学每年都组织对部分毕业生进行跟踪调查。

在1996-2000年期间，在推进面向新世纪的教育教学改革的热潮中，机械与汽车工程学院派出多名专业教师，由教授带队，分成机械组、汽车组、热力发动机组，赴深圳、上海、武汉、广州、安徽、重庆、长安、柳州等城市的机械制造企业进行专题社会调研。

从调研情况看，企业对大学毕业生的工程实践能力和创新能力提出了更高的要求。

一些企业负责人认为，企业最需要的是能解决实际问题、提高产品附加值、增强企业核心竞争力的人才，高校要进一步重视跨学科知识对创新型人才培养的意义，重视学生工程实践能力与创新能力的培养。

高校教师也应走理论与生产实践相结合的路子，把企业关键技术难题作为科研课题，扎根企业，力戒浮躁。

要培养创新型人才，除要有创新性教学、创新型实验外，更重要的是要有一批敬业精业、创新意识和创新能力强的高水平教师。

现代制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是一个国家综合国力的主要体现。

制造业作为国家支柱产业的地位是不可动摇的。

制造业工程技术人员在社会发展、经济繁荣和技术进步中发挥着越来越重要的作用，扮演着越来越重要的角色。

目前，我国制造业总规模居世界第四位，仅次于美国、日本和德国，不少领域已初步形成规模优势。

但我国制造业“大而不强”的现状迫切需要一大批复合型拔尖创新人才与应用人才：

在世界500强企业中，还没有一家中国的制造业企业，90％以上的高档数控机床与光纤制造设备、85％的集成电路制造设备、80％的石化设备依赖进口。

以汽车业为例，由于中国处于整个产业链的低端，在中国汽车市场产销大幅增长的同时，中国汽车企业只取得了微薄的利润。

与此同时，中国制造业的产业结构升级迫在眉睫，而企业技术实力弱、创新能力不足，已成为现代制造业升级的瓶颈。

随着现代制造业的进一步发展，我国人力成本优势将不明显，如果不尽快缩短技术差距，不大力培养具有较强工程实践能力与创新能力的复合拔尖人才和应用人才，中国制造业将会处于被动落后的境地，离“制造强国”的梦想只会越来越远。

我国蓬勃发展的社会主义市场经济要求培育完备的工程技术人才市场，实现工程技术人才资源的优化配置和有序流动，提高工程技术人员的职业水平，以保证工程产品和工程服务的质量，提高在国际市场上的竞争力。

教育界、工程界以及全社会都在关注从理论和实践两个层面探索如何培养具有国际竞争力的工程技术人才。

我国高校对适应现代制造业发展的各类人才的培养，尚落后于国际社会的发展。

因此，加速培养适应工业发展的高素质创新人才是高等院校刻不容缓的历史使命。

现代制造业的发展特点是以机械为基础、数字化、信息化为主导，多学科交叉综合发展。

而现代制造企业融产品开发、技术、管理、市场经营等环节于一体，各环节相互促进、相互制约。

现代制造业的快速发展和社会经济的国际化，新知识与新技术的加速更替，工程活动中科学性渗透和复杂性增大，大型工程对综合创新性与复合应用型人才的需求剧增，引发了高质量专业人才规格的变革和激烈竞争。

我国社会经济需求和企业所有制结构及层次的多样性，使得制造类专业人才的需求呈现明显的多元化趋势，并促使长期以来形成的“过刚”、“过窄”的专业人才培养模式做出相应的转变。

因此，重新定位制造类专业教育和探索新的人才培养模式，才能更好地适应我国经济建设和社会发展。

现代制造业技术人才被要求具有高素质创新能力，能将多学科的知识融合在一起，创造新知识和新技术，更要求他们具有用大系统工程的观点处理工程问题的能力。

研究这类人才的培养模式，无疑对于从根本上提高我国制造业技术人员的基本素质，提高我国工业现代化发展潜能，具有极其重要的意义。

现代制造业的发展特点是以机械为基础，以信息化为主导，多学科交叉综合发展。

现代制造企业的特点是产品开发、技术、管理、市场经营等相互促进、相互制约，是一个复杂的系统工程。

因此，现代制造业对人才的要求，具有高素质创新能力，能将多学科的知识融合在一起，创造新知识和新技术，更要求他们能用大系统工程的观点处理工程问题的能力。

培养大批满足现代制造业需求的高素质人才是一项庞大的系统工程。

现代制造业对人才的要求是：

具有复合型的知识结构，具有较强的工程实践能力，具备创新意识、创新思维、创新能力和实现创新成果价值的能力同时，通过实地考察、调查问卷等形式对全国许多知名用人单位进行调研，对人才培养效果进行跟踪。

调查表明：

我国现有机械类本科毕业生难以满足国家经济和社会发展的迫切需求，与欧美国家相比差距也较大。

由于人才培养模式柔性不足，知识能力结构与企业需求不相适应，毕业学生缺乏自我驱动力，知识迁移能力不够，创新意识与创业精神不强，实践与科研训练偏弱，造成动手能力、工程应用能力不足，毕业后对工作适应能力较差。

这反映了我国机械工程教育与人才需求不相适应。

就现代制造业人才培养而言，理论和实践存在着较大的距离，各类知识的有机融合必须借助学生自身不断的实践和工程产品这个平台才能实现，学校教育必须与企业紧密结合，善于整合校内外资源，教师的主导作用才能真正“点燃”学生创新意识和创新能力的“火把”。

CAD技术已革命性的改变了国内制造业产品设计流程和方式，CAE技术在欧美国家制造领域已被广泛使用在企业产品研发、制造系统和制造流程的优化设计。

培养现代制造业创新人才，必须具有开阔的视野，及时更新教学内容，提高CAD、CAE、CAM、CAI技术的教学水平，大力提升教学效益；

创新来自原创力、责任感和坚强的毅力，需要付出艰辛的劳动并承担一定的风险，要能经受一定的挫折与失败，所以现代制造业的人才培养还必须把工程科学教育、人文科学教育及良好个性心理特征培养结合起来，使科学教育的真理维度、伦理维度和价值维度和谐统一。

培养适应现代制造业发展的高级人才应着重考虑以下几个特点：

（1）以现代设计制造技术为基础的跨学科复合型知识结构；

（2）有较强的创新意识和能力；

（3）具有用系统工程的观点处理大工程背景下的工程技术和管理问题的能力。

针对现代制造业对复合型、创新型人才的需求，本课题提出“强化机械基础、强调机械/电子/信息/控制多学科交叉，以提高工程实践能力和创新能力为核心，以信息化/网络化为教学手段”的人才培养模式。

国内外综合调研表明：

国际高等工程教育回归趋势加速，通识教育与专业教育深度融合，专业人才培养模式呈现多元化。

针对该问题，以人才培养质量为导向，以培养具有国际竞争能力的高素质人才为目标，结合当前大学生个人发展的多样性和企业人才需求的多元化趋势，提出了现代制造业跨学科人才培养模式研究的课题，并开展相关理论、方法和实践研究。

以湖南大学机械工程一级学科重点建设学科为依托，以高水平教学团队为支撑，遵循高等教育规律，与国际工程教育接轨，将创新培养模式落实到机械专业人才培育的全过程。

通过进一步实践推广，培养机械工程高质量创新人才，并辐射带动多个相关专业，持续提高教学质量和人才培育质量，为实现我国由制造大国走向制造强国和创造强国提供强有力的人才支撑。

本课题的这个基本宗旨。

对于从根本上提高我国制造业技术人员的基本素质，提高我国工业现代化发展潜能，均具有重要的意义。

2.课题的研究背景

先进科学与工程技术的高速发展，“人工制造”作为现代工业社会的重要特征，发挥的作用越来越显著。

机械科学研究者和制造业工程技术人员在社会发展、经济繁荣和国家安全等方面发挥着越来越重要的作用。

我国蓬勃发展的社会主义市场经济要求培育完备的科学与工程技术人才市场，实现科技人才资源的优化配置和有序流动，提高科技人员的职业水平，以保证工程产品和工程服务的质量，提高在国际市场上的核心竞争力。

教育界、科学界、工程界以及全社会都在关注从理论和实践两个方面探索如何培养具有国际竞争力的工程技术人才。

现代制造业的快速发展和社会经济的国际化，新知识与新技术的加速更替，工程活动科学性渗透和复杂性增大，大型工程对综合创新性与复合应用型人才的需求加剧，引发了高质量专业人才激烈竞争和人才规格变革。

我国社会经济需求和企业所有制结构及层次的多样性，使得机械专业人才的需求呈现明显的多元化趋势，并促使长期以来形成的“过刚”的专业人才培养模式需要作出相应的转变。

因此，有必要重新定位机械专业教育和探索新的人才培养模式，以更好地适应我国经济建设和社会发展。

现代制造业的发展特点是以数字化和信息化为主导，突出节能、环保和安全，多学科交叉综合发展。

现代企业的特点是产品开发、技术、管理、市场经营等相互促进、相互制约，是一个复杂的系统工程。

研究这类人才的培养模式是本课题的基本宗旨。

针对制造业对专业人才的新需求，我校组织专家赴亚琛工业大学、德国大学校长联会（HRK）总部、法国巴黎矿业学院、MIT等十余所世界著名大学和高等教育研究机构进行考察，了解《博洛尼亚进程》和《华盛顿协议》对工程教育的影响，学习欧美工程教育的经验。

分析了欧洲国家工程协会联合会（FEANI）制定的欧洲工程师的最低注册标准，以及ABET提出的工程专业培养的毕业生必须具备的十一种能力标准。

同时通过实地考察、调查问卷等形式对全国知名用人单位进行调研，对人才培养效果进行长期跟踪。

返回意见表明我国机械类本科毕业生难以满足国家经济发展的迫切需求，与欧美名校相比差距也较大。

主要表现为：

（1）人才培养模式柔性不足、知识能力结构企业认同感较差；

（2）缺乏自我驱动力，知识迁移能力不够；

（3）创新意识与创业精神不强；

（4）动手能力、实践环节、科研训练等偏弱；

（5）工程应用能力不足，毕业后适应工作能力较差。

这反映了我国机械工程教育与人才需求不相适应，凸显了人才培养对国家制造业的支撑乏力。

这也是当前我国高等教育的关键症结所在，与21世纪日益加剧的国际竞争对高素质创新人才的强烈需求构成了尖锐矛盾，而解决上述矛盾的根本是探索新的人才培养模式。

湖南大学作为“211”和“985”教育部直属大学，历来注重本科教育教学改革与质量提升，注重建立符合研究型大学定位的本科教育教学体系，培养和造就“基础扎实、思维活跃、适应能力强、综合素质高”的创新型人才。

学校瞄准研究型和复合应用型人才培养目标，不断推进弹性学制下的学分制，构建和实施了通识教育阶段和专业教育阶段的“两阶段”人才培养模式。

明确要求通识阶段奠定基础，确保学生具备较强的适应能力和宽厚的基础知识；

专业教育阶段突出专业素质，突出工程实践能力和创新能力培养。

现代制造业跨学科交叉的创新人才培养模式研究与实践，主要依托湖南大学机械与汽车工程学院和现代工程训练中心进行实施。

同时，电气与信息工程学院、材料科学与工程学院、设计艺术学院、计算机与通信学院、力学与航天航空学院等共同参与。

该项目依托机械工程等多个学科，拥有国家高效磨削工程技术研究中心、汽车车身设计制造教育部重点实验室等国家级和省部级工程技术研究中心和重点实验室，具有坚实的办学基础和学科支撑。

早在上世纪八十年代中期，湖南大学机械与汽车工程学院就开始了本科人才培养模式改革，提出了“以机为主，以电为辅，机电结合的复合型人才培养模式”，1989年，该项教学改革获得了教育部首次颁发的教学成果特等奖。

1990年代以来，以信息技术为核心的高新技术在制造业蓬勃兴起，信息、电子、控制理论、造型设计、新材料等学科对制造业的发展发挥着越来越重要的影响，与之相适应的制造业人才必须具备多学科融合的知识结构和较强创新能力。

基于这种认识，学院又提出了“强化机械基础，强调机械、电子、信息、控制多学科交叉，以提高工程实践能力和创新能力为核心，以信息化、网络化为教学手段”的现代制造业人才培养理念。

近十年来，学院一直紧跟现代制造业的发展形势，进行了一系列教学改革，积极探索适应现代制造业发展的人才培养模式。

专业教学着眼于构建跨学科复合型知识结构，着眼于强化学生工程实践能力。

进入新世纪后，我们开始构建复合型人才培养的方案，形成宽口径、厚基础、强机械，电子、信息、控制兼备的跨学科知识结构，从整体上提升、强化学生的工程实践能力与创新能力，两者相互衔接、相互补充、相互渗透，形成科学合理的现代制造业人才培养教学链。

随着湖南大学机械工程等学科科研能力的提高，科研全面渗入本科教学，教学内容及时更新。

为了培养创新人才，学院历来倡导教学与研究密切结合，教授必须承担本科生教学任务，让科研能力强的教师主讲专业基础课。

多年来，以钟志华院士等组成的创新团队一直从事汽车设计与制造技术的研究与应用，主要研究方向为汽车碰撞安全技术、车身冲压成型技术和模块化轻量化汽车技术。

张璧、周志雄、张桂香等教授在高速高效磨削、精密制造工艺及装备、机电控制技术开展了较深入的研究。

在上述研究方向，湖南大学有一批教师在国内外主持过多项理论与方法研究、工程软件研发、制造工艺与装备研发和新产品研发等方面的国家级项目、国际合作项目和企业重大研发项目,并提出了多项新理论和新方法，开发了多项新工艺、新装备和新产品。

先后获得多项省部级科技成果奖和国家专利。

由钟志华院士主持完成的“薄板冲压工艺与模具设计理论、计算方法和关键技术及在车身制造中的应用”，和他主持的“汽车碰撞安全性设计与改进理论、方法及关键技术”，在理论和技术上均处于国内领先水平。

2000年，钟志华教授领衔的课题组研制出世界上第一辆类菱形概念车，不但在设计理念、安全性能上让人耳目一新，而且在制造技术、节能环保方面也在酝酿较大突破。

湖南大学注重将科研成果渗入本科教学，采用编教材、开讲座、开放实验室、设SIT项目等方式，使教学内容及时更新，进教材、进课堂。

为了培养创新人才，科研能力强的教授承担了本科生教学和设计指导任务，本课题组多数教师主讲了专业基础课。

湖南大学已与东风汽车、长丰汽车、上汽通用五菱、上海大众、东风柳汽、长安汽车、吉利汽车等企业建立了良好的合作办学关系，为企业培养输送了一批优秀人才，企业及在其中发展良好的学生已可以为学校提供广阔的支持，如工程实践教学基地和硬件资源等，学校与相关企业已经有条件建立稳定的实习基地和产学研一体化基地，为本项目提出的创新人才培养提供强有力的支撑。

自上世纪90年代末开始，我们突破了毕业设计由专业教研室组织，设计内容单一，选题范围过窄，模拟课题较多或多年不变，一位老师带一群学生的传统模式，探索毕业设计模式改革，跨学科跨专业组织毕业设计。

改为按导师组组织毕业设计，由设计、制造、信息、控制等多个专业的教师合理搭配，组合成导师组，共同提出并指导工程实验课题。

3.研究程序

（1）课题研究总体目标和思路

总体目标：

建立一个培养适合现代制造业发展特点的复合型创新人才的教学体系。

研究思路：

①构造有利于复合型人才培养的管理模式和硬件环境；

②构建复合型创新人才的知识体系；

③开展个性化的创新能力训练；

④建立以系统工程为大背景的工程训练模式。

研究思路总图，见图2。

图2研究思路总图

（2）实施措施

该项目分六个子项目进行，见图3。

每个子项目有专人负责，目标明确，任务分工情况见附件1。

a）复合型创新人才培养的教学管理模式研究；

b）建立先进的网络立体交互式虚拟教学系统；

c）构建复合型创新人才的知识体系；

d）建立个性化的实践、创新教学系统；

e）建立以系统工程为背景的工程能力训练模式；

f）开办试点班，总结经验。

图3子模块图

（3）各子项目具体研究内容及进展情况

①建立跨一级学科的教学管理机构

教学管理机构图如图4所示。

图4教学管理机构图

此机构在学校主管部门的领导下，依托大学科群共建，以共同培养跨学科人才为目标，整合相关学科的教学资源，共同制订培养计划，以共同的教学平台为结合点，以教学分工合作为手段，运用教学目标管理实现跨一级学科的教学合作，直至开展国际合作，促进学科的交叉与融合，形成学科平行、人员交叉、知识相互渗透的教学机制，为跨学科人才培养提供保证机制。

进展情况：

成立跨学科的教学管理机构，制定该机构的工作职责，明确该机构的权利和义务以及各学科的分工。

探讨跨学科教学管理的共性问题。

发表论文3篇。

②建立先进的网络立体交互式虚拟教学环境

虚拟教学环境如图4所示。

图4虚拟教学环境

开展交互式教学，建立教师与学生互动关系。

结合教育部新世纪网络课程建设工程项目的研究，研制基于Web的机电基础系列网络课程，以知识点为主线，辅以动画、音频及教师讲解视频的远程教学。

投入制作和完善基于校园网的机械基础系列课程电子教案，实现校内局域教学与校外远程教学的融合。

结合传统面对面小班授课，辅助解决“远程——局域”教学中难以企及的教学重点、难点，并以此作为增开习题及辅导课的主要方式。

建立虚拟课堂，将教师的教案内容、重点讲解、难点分析等利用图像、动画等超文本、超媒体手段体现，使学生如身临其境。

辅助课堂教学建立虚拟模型室，虚拟机构实验室，虚拟构型创新设计室，使授课内容更加完善、丰富、生动。

建立虚拟交流社区BBS，教师、学生可通过此空间进行答疑、交流。

结合多层次的教学模式，构建完整的考核、测试、评估系统，其中包括：

试测试系统，可随机组题，随时自测，正确评价出其所学知识深广度及灵活运用能力。

教学效果评估系统，对授课内容的安排、重点突出、难点分析、深广度等进行正确评价。

学生能力评估系统，正确评价学生分析、判断、实践能力以及创新能力。

该项目已建立了较好的工作基础，网络立体交互式虚拟教室已装修完备，立体虚拟设计设备和软件基本到位，正在开发使用。

电子教案制作也取得了很好的效果，在电子教案竞赛中，，一项获省级一等奖。

一项获省级三等奖。

一项获学校一等奖，二项获二等奖。

2005年启动网络立体教学系统，并交流推广。

3构建复合型创新人才的知识体系

课题组组织有关人员进行国内外广泛调研，综合分析发达国家高等院校的机械学科人才培养情况，探讨符合我国国情的人才培养模式。

调研与平台建设如图5所示。

通过实践探索，形成比较先进的本科培养方案、课程体系和教学计划。

加速教学内容与方法改革，树立“知识传授、能力培养与素质教育融为一体”的教育理念，采取各种措施，促进教学改革。

合理使用现代化信息技术，大力推广和使用网络化、多媒体教学，推广教学大纲、教案、实验指导、习题等上网。

鼓励网络课件等在网上开放，实现优质教学资源共享。

高度重视优秀教材的选用，鼓励使用外文原版教材，开展“双语教学”。

大力改革实践教学，提高学生对现实工业及工程问题的认识和解决问题的实践能力。

图5调研与平台建设

知识结构及能力训练如图6所示：

图6知识结构及能力训练图

跨学科课程设置如图7所示：

图7课程设置

根据现代制造业的特点构建跨学科知识平台。

现代制造企业的特点是资源环境、技术管理、营销服务相互影响、相互制约，是一个工程系统，企业制造的机械产品往往是多种技术的载体。

为了适应这种需要，制造学科人才培养模式要突破单一机械学科模式，在知识结构上要打破传统的机械工程知识框架，大量引入信息技术、控制技术、计算机应用技术以及工程管理等知识，同时要涉足人文、社科领域，形成新的知识结构体系，构建跨学科知识平台，培养知识面宽，创造能力强，懂管理、懂经营、有经济头脑的高素质复合型人才。

但是，企业需要的人才也非千人一面，不应该用一个模子塑造，要体现个性培养，跨学科知识的融合及传统课程的改造。

多学科知识的引入不能只作加法，进行知识的堆积，而应该实现各类知识的有机融合。

对于跨学科引进知识的课程，不能只从保证其基本理论结构的完整来独立开课，更重要的是将这些知识离散到传统机械设计、制造等课程中去，进行融合和对传统的课程内容进行改造，形成新知识。

为了达到这个目的，要对一些传统课程进行解剖分析，论证其科学、合理、先进、适用的内容，取其精华进行提升，使之符合现代制造学科人才培养的目标。

目前已广泛收集