“交叉融合、鼎新革故”機(jī)械大類新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的天大模式實(shí)踐教學(xué)成果總結(jié)報(bào)告一、成果形成背景新工科建設(shè)是培養(yǎng)卓越工程師，形成具有“中國特色、世界水平”工程教育體系的戰(zhàn)略選擇。天津大學(xué)機(jī)械工程教育團(tuán)隊(duì)自2010年“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”啟動(dòng)開始，勇于探索，真抓實(shí)干，落實(shí)新工科“天大行動(dòng)”,堅(jiān)守立德樹人根本，以學(xué)生為中心，秉承“全人教育、全面培養(yǎng)”理念，以“品格塑造、思維培養(yǎng)、多學(xué)科工程教育、個(gè)性化專業(yè)教育"為內(nèi)涵，交叉促進(jìn)融合、鼎新帶動(dòng)革故，通過多元人才培養(yǎng)的新路徑、項(xiàng)目式課程貫通的新體系、產(chǎn)教融合實(shí)踐的新平臺(tái)、教書育人凝心聚力的新機(jī)制，形成了機(jī)械大類新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的天大新模式。面向機(jī)械大類，全方位開展了一流本科工程教育改革與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)未來發(fā)展的創(chuàng)新型復(fù)合卓越機(jī)械工程人才培養(yǎng)，如圖1。國家戰(zhàn)略國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展科技創(chuàng)新需求適應(yīng)未來發(fā)展的創(chuàng)新型卓越機(jī)械工程人才培養(yǎng)立德樹人統(tǒng)領(lǐng)人才培養(yǎng)全過程多學(xué)科工程教育全人教育全面培養(yǎng)個(gè)性化專業(yè)教育新體系思維方式轉(zhuǎn)變品格塑造思維培養(yǎng)新路徑知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變單學(xué)科→多學(xué)科解決問題轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)變被動(dòng)→主動(dòng)新機(jī)制新平臺(tái)理念融合創(chuàng)新持續(xù)轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)圖1機(jī)械大類新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)總體框架機(jī)械大類新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的天大新模式，聚焦卓越工程人才培養(yǎng)核心要素，以立德樹人為統(tǒng)領(lǐng)，基于校院兩級(jí)跨學(xué)科交叉培養(yǎng)平臺(tái)踐行了機(jī)械大類跨專業(yè)融合與本研貫通的“2+1+N”多元人才培養(yǎng)新路徑；構(gòu)建了以“強(qiáng)基固本、寬廣通識(shí)、激發(fā)潛能、挑戰(zhàn)創(chuàng)新”全面培養(yǎng)為目標(biāo)，以《設(shè)計(jì)與建造》系列進(jìn)階項(xiàng)目式課程為骨架的多學(xué)科融合課程新體系：建設(shè)了產(chǎn)教融合、新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐新平臺(tái)：建立了跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織與揭榜掛帥政策融合的教書育人凝心聚力新機(jī)制。經(jīng)過8年建設(shè)與4年實(shí)踐，本成果實(shí)現(xiàn)了“四個(gè)轉(zhuǎn)變”:學(xué)生學(xué)習(xí)由被動(dòng)接受到主動(dòng)探索的轉(zhuǎn)變、知識(shí)傳授由單學(xué)科封閉到多學(xué)科融合的轉(zhuǎn)變、思維方式由簡單模仿到設(shè)計(jì)、批判、系統(tǒng)、創(chuàng)新等多元思維的轉(zhuǎn)變、解決問題來源由虛擬題目到企業(yè)真實(shí)需求的轉(zhuǎn)變。教學(xué)成效顯著,共獲51個(gè)“國家級(jí)”教學(xué)稱號(hào)，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和水平、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)顯著提高，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)械工程教育轉(zhuǎn)型升級(jí)，引起了高教界和工程界廣泛關(guān)注，產(chǎn)生了引領(lǐng)和示范作用。本成果有效解決了如下教學(xué)問題：(1)解決了機(jī)械大類人才培養(yǎng)新工科建設(shè)中多學(xué)科全面交叉培養(yǎng)不足，知識(shí)邊界涇渭分明的問題。(2)解決了機(jī)械大類人才培養(yǎng)新工科建設(shè)中產(chǎn)教融合不足、學(xué)生解決復(fù)雜工程實(shí)踐能力訓(xùn)練的手段與環(huán)境缺乏的問題。(3)解決了機(jī)械大類人才培養(yǎng)新工科建設(shè)中教師教學(xué)內(nèi)生動(dòng)力不足、推動(dòng)教育改革力度不大的問題。二、成果主要內(nèi)容機(jī)械大類新工科建設(shè)的天大新模式，以立德樹人統(tǒng)領(lǐng)人才培養(yǎng)全過程，通過融合思維培養(yǎng)、多學(xué)科工程教育和個(gè)性化專業(yè)教育，塑造學(xué)生的人格和核心價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生卓越的專業(yè)素質(zhì)和能力，實(shí)現(xiàn)全人教育和全面培養(yǎng)。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了機(jī)械大類新工科建設(shè)的天大模式，包括多元人才培養(yǎng)的新路徑、項(xiàng)目式課程貫通的新體系、產(chǎn)教融合實(shí)踐的新平臺(tái)、教書育人凝心聚力的新機(jī)制四個(gè)部分。(1)機(jī)械大類跨專業(yè)融合與本研貫通的多元人才培養(yǎng)新路徑主導(dǎo)建設(shè)了首個(gè)校級(jí)未來智能機(jī)器與系統(tǒng)新工科培養(yǎng)平臺(tái)，主持建設(shè)了院級(jí)智能機(jī)械大類新工科培養(yǎng)平臺(tái)，依托平臺(tái)多學(xué)科資源，建設(shè)了智能制造工程專業(yè)，編寫了《智能制造工程教程》(中國工程院和機(jī)械類專業(yè)教指委主持)核心章節(jié)，引領(lǐng)了智能制造工程專業(yè)的建設(shè)發(fā)展。制定了的機(jī)械大類本研貫通多元人才培養(yǎng)的“2+1+N”路徑，支撐卓越本科、高水平碩士、優(yōu)秀博士的全鏈條高等工程教育培養(yǎng)。完成了院內(nèi)4個(gè)傳統(tǒng)專業(yè)“智能+”升級(jí)，全部獲批國家一流本科專業(yè)。(2)進(jìn)階項(xiàng)目式課程貫通的多學(xué)科交叉課程新體系打破傳統(tǒng)課程邊界，構(gòu)建了機(jī)械大類知識(shí)圖譜。以進(jìn)階項(xiàng)目式系列課程為貫通骨架，重構(gòu)了大類課程體系。將思政元素與新工科課程全面融合，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授中的價(jià)值塑造。中國教育電視臺(tái)(2020.10.19)推出《課程思政面對(duì)面》第六期專題報(bào)告《三言兩語回味悠長，理工課堂思政飄香》。由機(jī)械學(xué)院、管理學(xué)院、理學(xué)院、馬克思學(xué)院共同組織開設(shè)《思維與創(chuàng)新》等課程，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維培養(yǎng)。強(qiáng)化數(shù)理課程、實(shí)施通識(shí)課程質(zhì)量提升計(jì)劃，通過兩年大類培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了“強(qiáng)基固本、寬廣通識(shí)”。通過項(xiàng)目式系列課程《設(shè)計(jì)與建造I-IV》,以“重塑知識(shí)邊界；教學(xué)過程與設(shè)計(jì)流程同步；系統(tǒng)培養(yǎng)綜合能力；思維、知識(shí)、能力的有機(jī)結(jié)合”為核心思想，突破了原有以產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造全過程知識(shí)體系為框架的多門獨(dú)立設(shè)課的設(shè)計(jì)/制造類課程的知識(shí)邊界，將被分割的多課程知識(shí)融合在“產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造全過程”系統(tǒng)化的思想中，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生“以結(jié)構(gòu)化的方法解決非結(jié)構(gòu)化的問題”思維方式，重塑為以“三類五種項(xiàng)目”為支撐的項(xiàng)目式系列課程。《設(shè)計(jì)與建造》被評(píng)為天津市級(jí)一流本科課程。出版新工科教育配套教材《設(shè)計(jì)與建造項(xiàng)目式課程建設(shè)實(shí)錄》,課程融入設(shè)計(jì)思維、體驗(yàn)學(xué)習(xí)與全過程評(píng)價(jià)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生工程認(rèn)知、思維與創(chuàng)新能力。推進(jìn)研究-創(chuàng)新-創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，增強(qiáng)了學(xué)生“激發(fā)潛能、挑戰(zhàn)創(chuàng)新”意識(shí)。使學(xué)生“學(xué)懂、會(huì)用、敢為”?！裾卫碚撜n程●政治理論課程●英語模塊●通識(shí)教育●體育與健康●職業(yè)教育思維與創(chuàng)新設(shè)計(jì)與建造I智能電子創(chuàng)客設(shè)計(jì)與實(shí)踐工程數(shù)據(jù)概率與數(shù)學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)原理數(shù)學(xué)建模高等代數(shù)哲學(xué)與社會(huì)寬廣通識(shí)人寫作與溝通強(qiáng)基固本投物連小車夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，訓(xùn)●工程光學(xué)●電路原理與信號(hào)處理自動(dòng)控制理論電子測量本科生研究計(jì)劃/本研貫通數(shù)字器件與數(shù)字系統(tǒng)各方向?qū)I(yè)核心課程挑戰(zhàn)創(chuàng)新激發(fā)潛能設(shè)計(jì)與建造Ⅲ畢業(yè)設(shè)計(jì)/建造項(xiàng)目工程力學(xué)科學(xué)倫理學(xué)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)多品(3)產(chǎn)教融合和新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐新平臺(tái)聯(lián)合精儀學(xué)院、自信學(xué)院、微電子學(xué)院、智能與計(jì)算學(xué)部、求是學(xué)部、宣懷學(xué)院等9個(gè)學(xué)科，共同建設(shè)了新工科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)-天津大學(xué)智能制造中心，與院內(nèi)3個(gè)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心融合，支撐項(xiàng)目式課程教學(xué)和學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。組建北洋動(dòng)力、機(jī)器人等數(shù)十個(gè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，覆蓋學(xué)生比例超87.8%。參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲天津市首金。結(jié)合國家重大項(xiàng)目，通過導(dǎo)師制和師友制，實(shí)現(xiàn)“雙向選擇”讓優(yōu)秀學(xué)生參與研發(fā)過程。建立企業(yè)需求項(xiàng)目池支撐畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目命題。搭建跨校交流競賽平臺(tái)，連續(xù)舉辦16屆京津冀畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽，2021年升級(jí)為全國新工科畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽，覆蓋超30所高校，23個(gè)機(jī)械大類專業(yè)。企業(yè)真實(shí)需求與畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目企業(yè)真實(shí)需求與畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目融合提升學(xué)生工程實(shí)踐能力五一)-聽造需求國家級(jí)項(xiàng)目研發(fā)與高階能力培養(yǎng)融合實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)度不夠“海燕”號(hào)水下滑翔機(jī)“妙手”微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人混聯(lián)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)新興技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)踐平臺(tái)融合構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)生態(tài)機(jī)械工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心力學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心能源與動(dòng)力工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心人才培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)踐方式受到客觀條裝備畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目池圖3產(chǎn)教融合和新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工程實(shí)踐新平臺(tái)總體架構(gòu)(4)跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織與揭榜掛帥政策融合的凝心聚力新機(jī)制基于校院兩級(jí)新工科人才培養(yǎng)平臺(tái)，組織跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，制定教學(xué)崗位職責(zé)與激勵(lì)政策，以“揭榜掛帥”形式聘任17個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人和36個(gè)責(zé)任崗，在晉升和評(píng)優(yōu)中給予政策傾斜，激發(fā)教師教學(xué)內(nèi)生動(dòng)力。王樹新、顧佩華、戴建生多位院士主講《奇妙的機(jī)構(gòu)》等課程，教授上講臺(tái)率100%。將校外優(yōu)勢資源融入人才培養(yǎng)方案、開設(shè)產(chǎn)業(yè)對(duì)接課程。實(shí)施教師項(xiàng)目式教學(xué)能力與工程實(shí)踐能力提升計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)青年教師全覆三、成果創(chuàng)新點(diǎn)(1)機(jī)械大類新工科建設(shè)的天大模式創(chuàng)新秉承“全人教育、全面培養(yǎng)”新工科教學(xué)理念，以“品格塑造、思維培養(yǎng)、多學(xué)科工程教育、個(gè)性化專業(yè)教育”為內(nèi)涵，以“強(qiáng)基固本、寬廣通識(shí)、激發(fā)潛能、挑戰(zhàn)創(chuàng)新”為目標(biāo)，“交叉”促進(jìn)“融合”,“鼎新”帶動(dòng)“革故”,在多元人才培養(yǎng)路徑、項(xiàng)目式貫通課程體系、產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)、教書育人凝心聚力機(jī)制四個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，驗(yàn)證并形成了機(jī)械大類新工科人才培養(yǎng)的天大新模式，為機(jī)械大類卓越人才培養(yǎng)破題。(2)進(jìn)階項(xiàng)目式課程貫通的多學(xué)科交叉課程體系創(chuàng)新打破了傳統(tǒng)課程邊界，構(gòu)建了機(jī)械大類專業(yè)知識(shí)圖譜與知識(shí)體系，優(yōu)化課程體系，以全過程價(jià)值塑造為牽引，強(qiáng)化數(shù)理課程、實(shí)施通識(shí)課程質(zhì)量提升計(jì)劃，開設(shè)《思維與創(chuàng)新》等思維培養(yǎng)課程，打造了《設(shè)計(jì)與建造I-IV》系列項(xiàng)目式課程為貫通骨架的多學(xué)科融合課程新體系。建設(shè)了面向本科1-4年級(jí)的項(xiàng)目式系列課程，進(jìn)階培養(yǎng)了學(xué)生工程認(rèn)知與思維、機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新、智能系統(tǒng)真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)能力，項(xiàng)目式課程實(shí)現(xiàn)機(jī)械大類學(xué)生100%全覆蓋。教學(xué)相長，實(shí)現(xiàn)了“研究型的教，挑戰(zhàn)式的學(xué)，創(chuàng)新性的做"。(3)多學(xué)科交叉與產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)平臺(tái)機(jī)制創(chuàng)新以機(jī)械大類新工科建設(shè)需求為著力點(diǎn)，主導(dǎo)建設(shè)了校級(jí)“未來智能機(jī)器與系統(tǒng)平臺(tái)”、院級(jí)“智能機(jī)械大類新工科培養(yǎng)平臺(tái)”兩級(jí)新工科人才培養(yǎng)平臺(tái)，支撐新專業(yè)建設(shè)與傳統(tǒng)專業(yè)升級(jí)；引入產(chǎn)業(yè)資源，打造了天津大學(xué)智能制造中心新工科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)；面向校院兩級(jí)平臺(tái)以揭榜掛帥形式組建了跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)施教師項(xiàng)目式教學(xué)能力與工程實(shí)踐能力提升計(jì)劃；形成了利用多學(xué)科交叉與產(chǎn)教融合來推動(dòng)機(jī)械大類多元人才培養(yǎng)平臺(tái)建設(shè)的新機(jī)制。四、成果應(yīng)用和推廣效果(1)學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度顯著提升，學(xué)生工程思維、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力全面增強(qiáng)項(xiàng)目式課程學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生熱情，顯著提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，學(xué)生工程思維和創(chuàng)新能力全面增強(qiáng)。近年來學(xué)院學(xué)生參與高水平學(xué)科競賽200余項(xiàng)，獲獎(jiǎng)勵(lì)60余項(xiàng)，年均申請專利50余項(xiàng)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等多個(gè)頂級(jí)賽事中獲金獎(jiǎng)，向旭等獲得天津市優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。畢業(yè)生李昊璋作為“海燕號(hào)”水下滑翔機(jī)研發(fā)技術(shù)骨干，創(chuàng)造了水下滑翔機(jī)潛深世界記錄，入選“新中國成立70周年大型成就展”;張春松研制成功世界首款變胞爬行機(jī)器人；劉松濤創(chuàng)辦的辰星自動(dòng)化設(shè)備有限公司，估值近10億元。程曉麗、閆冥等杰出校友在重大項(xiàng)目中擔(dān)任主任設(shè)計(jì)師已成為我國航天工業(yè)骨干力量。(2)凝心聚力，教師全身心投入教學(xué)改革創(chuàng)新，成果豐富學(xué)院獲批51個(gè)“國家級(jí)”教學(xué)稱號(hào)，教師全身心投入，承擔(dān)高等工程教育改革、新工科教學(xué)改革、課程思政建設(shè)等各級(jí)教改項(xiàng)目百余項(xiàng)，出版國家級(jí)規(guī)劃教材26部，部分教材在國內(nèi)應(yīng)用覆蓋清華、浙大、上交等200多所高校；13門課入選金課；丁伯慧、鄭惠江等一批中青年教師在國家和省部級(jí)教學(xué)競賽中獲得優(yōu)異成績；姜杉等10名教師獲評(píng)天津市教學(xué)名師和寶鋼優(yōu)秀教師獎(jiǎng)。(3)可復(fù)制、具有廣泛推廣價(jià)值的新工科實(shí)踐創(chuàng)新反響強(qiáng)烈顧佩華院士發(fā)表《新工科與新范式：實(shí)踐探索和思考》等文章，引領(lǐng)新工科工程教育改革。國內(nèi)外30余所高校赴我院交流與借鑒新工科建設(shè)成果。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員40余次在國際機(jī)械工程教育大會(huì)、新中國高等教育70周年高峰論壇等國際和全國性會(huì)議上做經(jīng)驗(yàn)分享。編寫出版設(shè)計(jì)與建造項(xiàng)目式課程教材，供兄弟院校借鑒參考。2021年12月教育部副部長鐘登華院士、高教司吳巖司長一行實(shí)地調(diào)研新工科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)天津大學(xué)智能制造中心，給予高度評(píng)價(jià)。圖4教育部副部長鐘登華院士、高教司吳巖司長等實(shí)地調(diào)研天津大學(xué)智能制造中心學(xué)副校長T樹新業(yè)大學(xué)副校周國慶1.3天津大學(xué)輒工料效%方圖5本成果主要完成人進(jìn)行大會(huì)報(bào)告(4)新工科改革示范引領(lǐng)作用引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注央視新聞聯(lián)播、教育部官方網(wǎng)站、光明日報(bào)、中國青年報(bào)、中國教育報(bào)、人民網(wǎng)、新華網(wǎng)等一百多家媒體報(bào)道本成果新工科教學(xué)改革實(shí)踐