一、项目类别
信息化及智慧教育类、实训及机电类、产教融合项目
二、应用类别
新技术、解决方案
三、知识产权类型
教学成果奖励
四、项目简介
围绕立德树人根本任务，传承“工学并举”办学特色，河北工业大学机械设计制造及其自动化专业以国家级专业综合改革试点为契机，协同车辆工程、机械电子工程和测控技术与仪器专业，面向高端制造业的数字化、信息化和智能化人才需求，不断夯实数字化教育新基建，创新数字化产教融合培养新模式，打造信息化泛在式人才培养新高地，探索线上线下混合式实践教学新途径，开辟螺旋迭代式一二课堂协同育人新体系，树立两段三层递进式创新教育品牌，从而升华“工学并举”新的时代内涵，培养具有制造强国热情、扎实工程实践能力、平视世界专业信心的机械类新工科创新人才。
一、把握数字化变革先机，引领新发展，提出并探索了“校内新三基训练、校外多点实战、内外多维融合”的数字化产教融合培养新模式。
校内“新三基”训练，包括“手工绘图-空间思维-结构设计-数字建模-仿真分析”五环节数字化产品基本设计能力训练、“传统加工-数控加工-特种加工-协同制造-智能制造”五层次智能化加工装备基本操作能力训练，和“创意-设计-加工-装配-联调”五阶段基本贯通能力训练，将数字化变革贯穿于培养全过程，从而夯实学生在校内实践的基本功，为解决实际问题奠定基础。
图1 学生工程胜任能力提升策略
校外多点实践模式，主要是通过实施“千生百县”活动，开启“学生先导+教师后援”训练模式，在帮助企业实现产品数字化升级的同时构建企业工程问题案例库，锻炼学生沟通、发现及梳理工程问题的能力；通过内外多维融合，组建跨专业学生协作团队、校企多导师联合指导团队，推进带薪联合毕业设计，提升学生综合工程胜任能力。这一活动得到企业、地方政府和教育主管部门的高度评价。
图2 陈宝生部长视察“机械+X”服务县域企业成果
2020年9月26日，教育部长陈宝生、河北省副省长徐建培、教育厅厅长杨勇等领导到河北省威县考察“机械+团队服务县域企业”典型项目“X射线检测水果自动分级系统”，对本机械类专业长期以来在脱贫攻坚、县域企业转型升级和产学研合作方面取得的成绩给与了充分肯定。
二、搭建数字化教学平台，建设新支撑，构建“处处是课堂、时时可上网、人人能成长”的信息化泛在式人才培养新高地。
构建5G校园智慧化学习平台，为自研机床陈列馆和机构展廊配置数字二维码，DIY工坊设置数字化社区，形成“楼外有机床、楼道有展廊、室内有工坊、处处是课堂”的泛在式育人环境，以优化自主学习氛围。
图3 以学生为中心的泛在式育人环境
自主开发云控实验平台，学生可以根据实验任务要求，居家线下进行控制程序设计，通过云端平台传输至实验室设备的控制器，实现对现场设备的控制与调试任务。同时通过网络实时传输的实验室现场视频画面，观察实验设备的运行情况，判断设备运行是否达到任务要求。指导教师可以通过现场和云端两种方式获得学生的实验过程和结果，实现实时指导、双向互动。
图4 支持远程实践的云控实验平台
自主搭建教学质量管理平台，通过140个观测点的双流程优化育人质量保障机制，将立德树人与本领担当相结合，铸就时代新人；自主研发实践教学管理平台，集资源管理、实践教学、考核评价、开放服务与创新竞赛于一体，大大提高了实践教学管理效率；坚持以学生为中心，按照交叉融合的新工科理念，建设四专业融合的国家级一流专业群，搭建5个国家级实践与创新平台，提升办学条件，提升专业归属感。
图5 数字化工程训练教学平台
三、用好国家级教学平台，建设新资源，探索“打破场地限制、突破装备限制、冲破校园限制”的线上线下混合式实践教学新途径。
推进以学生为中心的课堂教学改革，鼓励教师充分利用现代信息技术，持续建设线上线下混合式课程建设。注重打造建设数字化、网络化、立体化课程资源，其中，对接中国大学MOOC网络化教学平台，上线我国首个《工程训练》MOOC课程，通过线上观摩和知识点学习与线下实际操作实践相结合，为学生提供线上线下混合式的自主实践教学学习资源，从而突破实践教学对设备的依赖、对场地的依赖，也为疫情冲击下的工程实践教学提供了共享资源，为浙江大学、哈尔滨工业大学等100余所高校近7万名学生使用。
图6 中国大学MOOC上线的首个工程训练课程
开发工程图学等课程虚拟仿真实验平台，利用虚拟现实、增强现实、无线体感等信息技术，建立交互式工程图学的信息化虚拟仿真实验平台，将教学、实验助学、自学的功能均融于此平台中，通过信息化手段优化工程制图的教与学，学生无需依赖专门的图学训练场地，无需依赖专用学习软件，可以利用手机终端即可开展图学训练，为12本教材配套，全国约80所学校选用，软件配套教材销售近10万册。
图7 工程图学虚拟仿真实验平台与一流课程建设
实施虚实混合立体化教学，通过构建虚实混合立体化教室，把虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）技术引入课程教学中，自主开发了“机械加工工艺虚拟仿真平台”、“组合夹具虚拟拆装实践平台”等教学资源，使学生能够随时观察结构的细节，机构的运行过程，极大地提高了学生的学习兴趣和对知识的掌握程度。
图8 虚实混合立体化教室教学案例
四、创新方法教育对接国际协同在线，开辟新渠道，树立“两段三层递进、四位一体突破”式机械类创新能力培养新品牌。
以创新方法为引领，开展创新思维、创新能力和创新素质三层递进式培养，实施匠心班、创客实验室、拔尖生计划等，强化创新能力培养。依托国际合作项目欧盟伊拉斯谟CEPHEI（高等教育在工业创新的协同在线教育平台），主要面向本科各阶段基础知识扎实、创新兴趣浓厚、创新能力较强的学生，构建“四位一体”工创融合模式，以高水平学科竞赛、企业课题和科研项目为载体，提升学生创新能力、塑造创新人格。
成果注重突破性创新能力培养，率先实现创新方法教育专业覆盖率100%，创新方法教育覆盖全校，年受益5000余人，为50多所高校进行师资培训，吸引近200所高校来校学习，树立了创新教育品牌。创新方法研究与教育成果得到贾庆林、万钢等国家领导人的充分肯定。
图9 国家领导人听取机械创新方法研究与教育汇报
五、综合素质评价数字化，描绘新画像，探索“科教融合-竞赛实践融通-产教联通”的螺旋迭代式一二课堂协同育人新体系。
出台大学生综合素质评价方案，并充分应用信息技术，通过大数据分析多维度选点，以雷达图的形式给学生个体或群体在一、二课堂中的成长轨迹分别画像，第一课堂以通识类课程、专业类课程和实训类课程平均成绩为维度，显示学生在知识层获得水平的评价；第二课堂以理想信念、学术科技、实践服务、文化艺术、体育素质、社会工作六类培养目标总学分为维度，显示学生在意识层和能力层获得水平的评价。依托第一课堂和第二课堂的全面数据，通过大数据分析准确把握大学生的成长规律和成才轨迹，从供给侧完善大学生综合素质提升培养模式。
构建螺旋迭代式人才培养体系，一是以教师为主体的“科教融合”育人机制提供保障，二是以学生为主体的“竞赛实践融通”育人机制提供动力，三是以企业为主体的“产教联通”育人机制构建新格局。实施匠心班、创客实验室、拔尖生计划等，强化创新能力培养。近五年来，机械类专业学生参加各类竞赛人数占比与获奖人数大幅上升。获批国家级大学生创新创业项目50余项，大学生工程训练综合能力大赛连续取得好成绩，在机械创新大赛中蝉联四届国家最高奖，大学生方程式赛车近五年获全国一等奖4次，位列全国第九，2018年作为国内唯一车队赴美参赛。学生宋中越获河北省大学生创业之星、第十一届中国大学生年度人物入围奖，领创企业为高新技术企业。
图10 中国大学生工程训练综合能力大赛获奖团队
图11 中国大学生方程式汽车大赛获奖团队
六、强化“工学并举”办学特色，凝炼新内涵，铸就“立校与报国、办学与兴工、理论与实践”过硬素质，培养平视世界的机械类新工科人才。
在工业创新的浪潮中实现人才培养创新，在知识学习的道路上突出实践教学作用，在服务国家经济建设的实践中彰显学校价值。蕴含新工科建设的思想与方法，赋予“工学并举”新的时代内涵。成果在国内著名期刊和实践教学国际会议发表教研论文57篇，在人民日报、中国教育报、新华网等媒体报道52次。其中，“坚持工学并举办学思想推动学校新工科发展”理论成果发表在《中国高等教育》，“‘新工科’+‘老特色’，打造工程教育‘新样板’”发表在《中国教育报》。加拿大工程院院士、天津大学新工科教育中心主任顾佩华教授认为：“工学并举”新的时代内涵与新工科理念相辅相成，构建的工程教育模式达到国际先进水平。
图12 《中国高等教育》刊登教学成果文章
在“工学并举”新内涵引领下，机械类专业立德树人成效显著。“情系水泉”社会实践队坚守21年，荣获团中央授予的“全国优秀实践服务队”等称号；“传承红色基因，讲好党史故事”专项社会实践队得到中宣部“学习强国”等推送；测控2011级杨乃斌被评为第十届中国大学生年度人物，获得2014年感动中国年度人物，是唯一获此两项殊荣的在校本科生；22名毕业国防生获空军“蓝天边陲贡献奖”，其中，航天搜救队地面指挥孙利文被央视军事频道赞誉为“飞天铸梦人”。学生综合素质全面提升，机械类毕业生的985考研升学率一直居于学校前列，专业在全国各地的招生录取分数逐年提高，体现出机械类一流专业群的良好社会声誉。
专业还以“平视世界”的专业自信，在国际高等工程教育的舞台上积极发声，贡献着中国智慧与方案。专业建设过程中，一方面遵循华盛顿协议和OBE建设理念，坚持以学生为中心，坚持成果导向和持续改进，在国内率先实现机械类专业100%通过专业认证；另一方面积极对接国内高端制造需求，以信息化、数字化和智能化手段促进课程建设和专业建设，实现了机械类专业100%入选国家一流专业建设序列。
在国际舞台上积极发声，利用在世界智能大会开设分论坛、在工程实践教育国际会议作大会报告等机会，向国际社会推广专业改革和建设成果，在爱课程国际在线上线我国首个《Engineering Training》慕课，突出专业办学特色，吸引国外20余所大学来校交流借鉴机械类新工科建设经验。
图13 韩旭教授在世界智能大会做主旨报告
2019年，依托机械设计制造及其自动化等专业，学校率先在发达国家建立海外校区，招收当地学生，派出教师在芬授课，中国驻芬兰大使2次前往访问，芬兰驻华使馆参赞率团来校访问；与亚利桑那大学共建河北工业大学亚利桑那工业学院，该校教务长认为：“工学并举”引领工程教育，有效提高了学生的工程实践和综合创新能力，为美国高等工程教育提供了借鉴。
本项目以立德树人为根本任务，深化课堂教学改革，大力推进信息技术与教学深度融合，建立“互联网+教学”“智能+教学”新形态，加快网络学习空间和教学平台建设，持续加强多场景智慧互动型教学高地建设，建设满足实践教学需要的实验、实习平台等，抓住数字化转型的机遇与挑战，培养面向未来的创新人才。
五、夯实数字化教育新基建 培养机械类新工科人才视频