1. 引言
在全球化竞争日益加剧的背景下，自主创新能力已成为衡量国家核心竞争力的关键指标。党的十六大报告指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”[1]。这一战略认知推动“大众创业，万众创新”上升为国家战略，并将“创新驱动”确立为《中国制造2025》行动纲领的核心方针。高等教育作为创新人才培养的主阵地，肩负着为国家战略需求输送高素质创新型人才的重要使命。
实践教学作为连接理论知识与工程应用的桥梁，在培养学生创新思维和实践能力方面具有不可替代的作用。研究表明，实践教学通过技能训练和操作能力培养，能有效提升学生的综合素质和创新潜质[2]。然而，当前我国高校机械类专业实践教学仍普遍存在平台建设滞后、产教融合不足、创新培养体系不完善等问题[3]，这些问题严重制约着创新型工程人才的培养质量。尤其在“新工科”建设背景下，机械类专业作为支撑制造业发展的核心学科，其教学体系改革亟需突破传统实践模式的桎梏[4]。
教育部《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》特别强调：“要高度重视实践环节，提高学生实践能力”。实践教学改革应聚焦创新精神与创新能力的系统化培养。这一要求既是对接国家制造业转型升级的战略需求，也是对高等教育长期存在的“重理论轻实践”倾向的针对性改革。当前，机械行业面临智能化、数字化转型的关键期，构建适应新工科要求的实践教学体系，已成为破解创新型人才供给瓶颈的必然选择。
本教改项目以机械类专业为例，基于“学生中心、课内外协同、教研融合”的教育理念，面向大学生创新精神和创新能力培养，构建多层次、立体化的实践教学体系，有机整合实践课程环节、学科竞赛、创新实践、产学研合作、学术交流等环节，形成多角度、多层次的实践平台，为工科专业的实践教学改革提供参考。
2. 大学生创新能力培养与实践教学研究现状分析
2.1. 大学生创新能力培养现状
我国高校在大学生创新能力培养上虽取得进展，但也存在一些问题。
1) 创新意识不强，不善于充分利用和积极地创造条件
由于缺乏必要的创新启蒙教育以及传统文化的影响，再加之长期在应试教育中的影响，教师在教学中忽视启发和引导，结果培养出来的学生缺乏冒险精神，创新意识淡薄，缺乏主动性[5]。
2) 创新知识基础薄弱，把握学科发展动态的能力欠缺
专业设置趋同化严重，教学计划和课程设置也大同小异，交叉学科的设置不够，不重视相关学科知识的迁移，学生接触各学科发展前沿的机会较少，知识更新较为缓慢，学生学习仅仅满足于已有的知识结构，不习惯去主动探索，丰富自己，形成了知识陈旧落后的局面，更没有创新的主动能力。
3) 思维定势影响，缺乏创新性
落后的教学理念以及缺乏创新的教学方式，使大学生容易形成依赖心理，思维方式缺乏灵活性和全面性。多数大学生受到思维定势的影响，存在崇尚权威的倾向，缺乏创新性。
4) 创新能力不强，创新成果贫乏
受办学经费和教学设施不足的限制，学生将理论应用于实践的机会不足，大学生科学研究中存在闭门造车的现象，影响了学生创新能力的提高和创新成果的实现[6]。
2.2. 地方高校机械类专业实践教学的现状
机械类专业作为工科核心领域，其实践教学问题在地方高校尤为突出：
1) 实践教学与实际生产需求相脱节
传统的人才培养模式重理论轻实践，以课堂讲授知识为主，以实践教学为辅，其结果是学生的动手能力不强。而实践教学的安排大多也是围绕课本进行设置，未能结合实际生产条件、企业实际需求和行业发展要求而综合进行，与实践生产相脱节。
2) 实践教学环节相对薄弱
对大多数学校来说，主要是根据理论课程来设计实验课的项目和内容，实践环节相对比较单一[7]。验证性实验较多，设计性、综合性和创新性实验相对较少。
3) 实践平台碎片化
校内实验以单一技能训练为主，缺乏多学科融合的综合性项目。校外实习受限于企业接纳能力，往往沦为参观式体验，学生实操机会不足。
4) 学校实践教学资源存在不足
在地方高校中，随着专业发展，招生规模较大，校内的实践资源显得相对不足。设备更新速度滞后，部分院校仍依赖多年前的实验装置，无法满足智能制造等高精度实训需求。
3. 面向创新能力培养的机械类专业实践教学体系建设
根据机械类专业实践性强的特点，立足机械工程领域发展需求，为培养富有创新精神、创业能力和工程实践素养的高素质应用型人才，系统构建了“一二三四五”实践教学体系，如图1所示。通过模块化设计与资源整合，实现了人才培养要素的系统重构与效能优化。
“一二三四五”是指“一个主线、二个循环、三个层次，四个系列，五个平台”。具体而言：确立以“创新能力培养”为主线，贯穿实践教学全过程；指构建校内外协同联动的双循环反馈机制，形成实践教学闭环系统；建立“基本技能–专业核心能力–专业综合能力”三级能力递进培养框架；打造“理论奠基–工程实训–设计开发–创新应用”四位一体的课程体系；把校内外资源优化为基础实践教学、学科竞赛、科研创新训练、产学研合作、学术交流五维实践平台。
Figure 1. Practical teaching system for mechanical engineering majors
图1. 机械类专业实践教学体系
4. 机械类专业五维协同实践教学平台的建设
Figure 2. Construction of the five-dimensional practical platform for mechanical engineering majors
图2. 机械类专业五维实践平台的构建
良好的实践平台是培养大学生创新能力的关键所在[8] [9]。依据三级层次的能力培养体系，依托学科建设和各类资源，完善人才培养方案，构建机械类专业五维实践平台，强化学生的创新创业意识和实践能力，如图2所示。
4.1. 基础实践教学平台：培养工程素养
依托工程训练中心、机械工程实验中心、汽车工程实训中心等实践教学资源，构建“理论奠基–虚拟仿真–实操训练”三位一体的基础实践教学平台，实现机械原理等核心课程的实践转化，重点强化学生的工程制图、设备操作等基础技能。遵循“能力分层递进”原则，将实践项目划分为认知实验、验证实验和综合实训等层次，使学生牢固掌握基础知识和必备的专业技能，培养学生的工程素养。
4.2. 学科竞赛平台：创新能力孵化
以“全国大学生机械创新设计大赛”“全国三维数字化创新设计大赛”等学科竞赛为牵引，构建“校赛选拔–省赛培育–国赛突破”的竞赛培育体系。通过“项目驱动 + 团队协作”模式，将机电创新设计等课程与竞赛主题深度融合，让学生在实践中检验所学知识，进而理论实践相结合，提高创新能力。
4.3. 科研创新平台：拓展思维空间
依托临沂市工业设计与智能制造研究院等科研机构，搭建“兴趣导向、成果转化”的科研实践平台。根据专业特点与教师科研，设计机电创新设计、智能制造、无人机设计、汽车制作、3D打印等研究方向的学生科研创新实践平台。推行“学生项目负责人”制度，以学科为基础，以项目为依托，学生小组自主设计项目计划、实施方案、实施进度，培养学生的创新思维。
Figure 3. Synergistic relationships of the practical teaching platform for mechanical engineering majors (illustrated with vehicle engineering as an example)
图3. 机械类专业实践教学平台的协同关系(以车辆工程专业为例)
4.4. 产学研合作平台：深化协同育人
根据专业的办学特色和优势，深化“校–企–研”三方联动机制，与山东临工集团、华盛中天集团山东远通汽车贸易集团等企业制定相应的体制与机制，构建产学研相结合的模式，以成立现代产业学院、实训基地等方式积极搭建学生实践平台。通过企业导师驻校与教师入企实践的双向流动，将工程实践与专业实习、社会实践活动等相关实践教学资源整合，开发成为开展学生工程实践系统训练的教学资源。
4.5. 构建学术交流平台，开阔学生创新视野
在前述各个实践平台的基础上构建校学术交流平台，邀请相关学科知名学者和行业专家来校开设讲座，组织学生参加国际机械工程学术会议等高端交流活动，有效开阔学生的视野，有助于学生了解国内外相关学科最新动向，拓宽知识范围，完善其知识结构，提高综合素质。
4.6. 机械类专业五维实践平台的协同运行
“五维实践平台”涵盖了大学生创新能力培养的各个方面，正常运行需要多方协作，包括政府、学校、企业、科研院所、行业协会，它们构成一体，资源共享、互通，协作运行，构建“五位一体”的协同育人机制，通过“五维实践平台”对机械类专业学生进行全程和全方位的实践教学，培养其工程应用能力和创新能力，它们之间的协同作用如图3所示。
5. 结束语
本研究以新工科建设与工程教育认证标准为引领，立足区域机械产业发展需求，构建了“一个主线、二个循环、三个层次，四个系列，五个平台”的机械类专业实践教学体系，有机整合校内外的多个实践教学资源，形成五个维度协作的实践教学平台，加强各平台之间的互动机制建设，有利于提高学生的工程应用能力和创新能力，形成企业、学校、教师和学生多赢局面。
基金项目
2023年山东省高等教育本科教学改革研究项目“‘能力导向、评价导思、四堂融通’数字化赋能混合式教学模式改革”(编号：M2023025)，2024年山东省高等教育本科教学改革研究项目“三导向、三融合、三赋能，机械类应用研究型人才培养模式探索与实践”(编号：Z2024297)，2019年山东省一流本科课程(汽车理论)，2022年山东省课程思政示范课程(汽车理论)，2021年临沂大学课程思政优秀教学团队(编号：T2021SZ006)，2020年临沂大学课程思政示范课程(汽车理论)，2022年临沂大学课程思政示范课程(编号：K2022SZ032)。