[摘 要] 在新時(shí)代的卓越工程師與智能制造工程師培養(yǎng)體系中,“傳感與測(cè)試技術(shù)”是專(zhuān)業(yè)技術(shù)性極強(qiáng)的核心基礎(chǔ)必修課程。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和“人工智能+”的強(qiáng)勢(shì)崛起,新工科建設(shè)對(duì)“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程的培養(yǎng)目標(biāo)及時(shí)更新,對(duì)課程傳授模式有了全新的需求。為使該課程在機(jī)械領(lǐng)域的培養(yǎng)模式達(dá)到新工科建設(shè)需求,對(duì)當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀中的矛盾與不足進(jìn)行了討論,從教學(xué)環(huán)境、實(shí)踐方案、思政元素等三個(gè)方面探索了在新環(huán)境下的教學(xué)實(shí)施方法,期望可以推動(dòng)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)一步發(fā)展。
[關(guān)鍵詞] 新工科;傳感與測(cè)試技術(shù);智能制造;教學(xué)改革
[基金項(xiàng)目] 2024年度北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究課題“‘傳感與檢測(cè)技術(shù)’虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”
[作者簡(jiǎn)介] 張 坤(1991—),男,河北張家口人,博士,北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院講師,主要從事數(shù)字信號(hào)處理與設(shè)備智能運(yùn)維研究;胥永剛(1975—),男,河北保定人,博士,北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院教授(通信作者),主要從事數(shù)字信號(hào)處理與設(shè)備智能運(yùn)維研究。
每一個(gè)新時(shí)代都伴隨技術(shù)的革新和模式的更迭,而當(dāng)前快速發(fā)展的科技以及日益加快的生活節(jié)奏對(duì)全新技術(shù)生態(tài)、產(chǎn)業(yè)模式、人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)有了更高、更明確的要求,推進(jìn)新工科發(fā)展與建設(shè)并匹配科技前沿學(xué)科是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)前提[1]。
人類(lèi)科技的發(fā)展過(guò)程是一個(gè)不斷觸及瓶頸并突破再高度發(fā)展的迭代循環(huán),這意味著交叉學(xué)科作為關(guān)鍵技術(shù)的突破點(diǎn)被逐步肯定。培養(yǎng)一方面具有創(chuàng)新能力,另一方面在交叉學(xué)科有推進(jìn)能力的創(chuàng)新型人才有助于補(bǔ)齊前沿科學(xué)攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)的軟肋和短板,為新科技、新應(yīng)用、新變革提供新思路和新手段。“傳感與測(cè)試技術(shù)”作為北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)大三的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課,在創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力人才培養(yǎng)方面有著舉足輕重的地位[2]。在課程基本要求中,學(xué)生需要掌握傳感器的基本知識(shí),了解傳感器的構(gòu)造和基本原理,理解測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性及其組成。另外,需要學(xué)生掌握一些基礎(chǔ)信號(hào)分析方法,著重介紹傳感器及對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用案例和必要性,從而提高學(xué)生對(duì)理論與應(yīng)用的見(jiàn)識(shí)和理解。
“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程要求學(xué)生掌握傳感器的基本原理、測(cè)試系統(tǒng)的組成及特性、信號(hào)分析方法,以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)傳感與測(cè)試相關(guān)理論知識(shí)的掌握,提高工程應(yīng)用能力[3]。
本文對(duì)“傳感與測(cè)試技術(shù)”的課程特點(diǎn)及矛盾、研究對(duì)象的滯后性進(jìn)行反思性研究,希望探索出新工科背景下教學(xué)改革的可行性和可研究方向。在“互聯(lián)網(wǎng)+”和“人工智能+”的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生了解新時(shí)代對(duì)傳感技術(shù)和測(cè)試技術(shù)的高要求,構(gòu)建傳統(tǒng)傳感、交叉學(xué)科需求、人工智能測(cè)試等新理論框架,提高學(xué)生對(duì)萬(wàn)物互聯(lián)需求下的傳感網(wǎng)絡(luò)及測(cè)試體系的初步了解,提高學(xué)生對(duì)人工智能算法的興趣,確保新工科建設(shè)順利進(jìn)行。
一、新工科背景下的教學(xué)現(xiàn)狀與反思
(一)課程特點(diǎn)及矛盾
“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程中有一個(gè)非常明顯的矛盾點(diǎn),即課程極強(qiáng)的理論特性難以與專(zhuān)業(yè)高度工程實(shí)踐應(yīng)用需求相兼容。
強(qiáng)理論特性來(lái)源于其多學(xué)科交叉的特點(diǎn),這也是該課程開(kāi)于大三下學(xué)期的主要原因。學(xué)生需要先修“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“大學(xué)物理”“模擬與數(shù)字電路”“自動(dòng)控制原理”“控制工程基礎(chǔ)”等課程。在先前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,該課程進(jìn)行了拓展理論講解。晦澀的公式推導(dǎo)和復(fù)雜的理論計(jì)算給教師講授以及學(xué)生的課程學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大的困難。對(duì)于教師來(lái)說(shuō),要平衡公式講授的時(shí)間與難度,要避免長(zhǎng)時(shí)間講授致使學(xué)生聽(tīng)不懂或跟不上進(jìn)而半途被動(dòng)放棄學(xué)習(xí)的情況,還要盡可能找趣味化公式。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),在四五節(jié)課的時(shí)間里記憶并理解一個(gè)交叉學(xué)科的公式理論也非常困難,且難以理解其必要性以及諸多理論與工程應(yīng)用之間的聯(lián)系,這也是阻礙課程傳授的關(guān)鍵點(diǎn)。
工程實(shí)踐需求源自課程背景面向機(jī)械工程,尤其是基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)計(jì)、裝備、制造、工藝等環(huán)節(jié)中。對(duì)于教師來(lái)說(shuō),關(guān)于傳感器的講解只能由淺入深、由舊談新。針對(duì)傳感器設(shè)計(jì)原理的案例,避免不了介紹最簡(jiǎn)單元和老舊設(shè)備中的設(shè)計(jì)靈感。該課程配套了對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì),要求學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)并現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,尋找機(jī)械工程中的測(cè)試需求,挑選合適的傳感器并依據(jù)所學(xué)電動(dòng)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的測(cè)試電路,評(píng)估設(shè)計(jì)方案的可行性,動(dòng)手焊接電路板并學(xué)會(huì)調(diào)制和尋錯(cuò),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)需求、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、分析問(wèn)題、學(xué)科融合的概念與技能。雖然在理念上希望學(xué)生可以自行瞄準(zhǔn)行業(yè)前沿科學(xué)問(wèn)題或生活與社會(huì)的需求,將課堂所學(xué)融會(huì)貫通,鍛煉小組合作的分工、配合與互幫互助,但工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性還是超出了課堂所學(xué),也影響著學(xué)生對(duì)該學(xué)科的基本判斷。
(二)研究對(duì)象的滯后性
我們處于信息大爆炸的時(shí)代,社會(huì)科技呈快速發(fā)展的態(tài)勢(shì),諸多先進(jìn)傳感器和測(cè)試技術(shù)更新迭代,“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能+”和“協(xié)同制造”成為各行業(yè)發(fā)展的主流。
與其他行業(yè)不同,機(jī)械行業(yè)的設(shè)備更新速度相對(duì)較慢。這由其行業(yè)特點(diǎn)決定。機(jī)械行業(yè)對(duì)新技術(shù)的需求遠(yuǎn)不如對(duì)穩(wěn)定性的需求重視。對(duì)于某一類(lèi)機(jī)械設(shè)備來(lái)說(shuō),其操作的穩(wěn)定性和安全性的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于先進(jìn)性、操作性和便攜性。這導(dǎo)致機(jī)械行業(yè)在傳感器更新和測(cè)試技術(shù)迭代過(guò)程有天然的滯后性。傳感課程的內(nèi)容也在此背景下有了滯后性。課程教學(xué)更多地側(cè)重于傳統(tǒng)傳感器和基本的測(cè)試系統(tǒng),并未過(guò)多地討論新型算法。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下的機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能已經(jīng)滲透諸多行業(yè)的方方面面,故步自封不能促進(jìn)行業(yè)發(fā)展,也無(wú)益于課堂傳授和新工科發(fā)展。“傳感與測(cè)試技術(shù)”作為機(jī)械工程、卓越工程師、智能制造工程的基礎(chǔ)核心課程,其教材與授課內(nèi)容在新技術(shù)方面需要與時(shí)俱進(jìn),尚有提升空間。
二、卓越工程計(jì)劃、智能制造工程中的新工科探索
(一)面向卓越工程計(jì)劃的新傳感測(cè)試技術(shù)
經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展,卓越工程計(jì)劃有了一定的底蘊(yùn)和經(jīng)驗(yàn)。卓越工程計(jì)劃是區(qū)別于機(jī)械工程的專(zhuān)業(yè)化程度更高、理論基礎(chǔ)更扎實(shí)、設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力需求度更高、培養(yǎng)目的更明確的學(xué)科,其教育計(jì)劃是為機(jī)械工程培養(yǎng)和選拔具有高級(jí)工程能力的人才。傳統(tǒng)教學(xué)方案中的理論部分對(duì)于卓越工程計(jì)劃班的學(xué)生來(lái)說(shuō)壓力相對(duì)較小。因此,可以在學(xué)科教育的前提下,融入人文和工程教育,培養(yǎng)領(lǐng)域知識(shí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、人文科技綜合素質(zhì)等方面均衡發(fā)展的卓越人才。
專(zhuān)屬課堂會(huì)綜合先修專(zhuān)業(yè)知識(shí),拓展測(cè)試?yán)碚撆c信號(hào)分析理論,結(jié)合測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析案例,培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)工程需求的思維應(yīng)變和設(shè)計(jì)敏感。雖然互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能技術(shù)的理論較難,但在傳感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)之后融入更多的智能分析技術(shù)非常必要。卓越工程計(jì)劃需要更早地接觸前沿科學(xué)基礎(chǔ),更快地接受交叉科學(xué)背景下的科技導(dǎo)向,在面對(duì)智能設(shè)計(jì)制造、智能工藝創(chuàng)造、智能數(shù)據(jù)分析等需求時(shí),擁有快速學(xué)習(xí)和應(yīng)變能力。
(二)面向智能制造工程的新傳感測(cè)試技術(shù)
為響應(yīng)國(guó)家對(duì)智能制造人才與科技培養(yǎng)的戰(zhàn)略性需求,智能制造工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)應(yīng)的智能傳感技術(shù)是傳感與測(cè)試技術(shù)的新工科試驗(yàn)。學(xué)生需要具備產(chǎn)品的智能化設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造等能力,需要了解最新的科學(xué)技術(shù)并從事智能制造領(lǐng)域的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。
雖然智能制造工程出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng),但“智能”與“協(xié)同”已成為學(xué)科的核心,也是新工科探索的先鋒軍。在“智能制造”課程教學(xué)過(guò)程中要避免在普通傳感器、簡(jiǎn)化測(cè)試系統(tǒng)、簡(jiǎn)單信號(hào)分析中畫(huà)地為牢,要脫離傳統(tǒng)的由簡(jiǎn)入繁和由淺入深。在智能制造中的智能傳感、智能檢測(cè)以及智能算法應(yīng)立足于學(xué)科交叉和前沿科技需求,尋找時(shí)代發(fā)展最新話(huà)題。例如,智能軸承的設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)。區(qū)別于普通軸承,智能軸承中添加了電路板,相當(dāng)于內(nèi)置了傳感器和檢測(cè)裝置。該專(zhuān)業(yè)需要了解并掌握類(lèi)似特殊環(huán)境和工況下的智能算法,以“互聯(lián)網(wǎng)+”和“人工智能+”為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)智能算法相結(jié)合的智能診斷系統(tǒng)或健康評(píng)估系統(tǒng)。
三、教學(xué)改革探索
(一)教學(xué)環(huán)境改革
“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程擁有專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論性強(qiáng)、學(xué)科交叉科目多、工程實(shí)踐能力要求高等特點(diǎn),教師教學(xué)過(guò)程應(yīng)有所取舍并進(jìn)行針對(duì)性教授。對(duì)于機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō),花費(fèi)太多時(shí)間去理解和掌握每一個(gè)理論的所有公式推導(dǎo)過(guò)程意義較低,而且很可能導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)。面對(duì)這種情況,針對(duì)涉及的理論知識(shí)有必要進(jìn)行選擇性講解,側(cè)重讓學(xué)生理解這部分理論對(duì)于工程應(yīng)用的重要性和宏觀(guān)意義。當(dāng)前教材在測(cè)試系統(tǒng)和信號(hào)處理方面?zhèn)鬟f出大量信息,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性,重點(diǎn)研究了各種理論公式的推導(dǎo)和變換,而學(xué)生興致更高的工程應(yīng)用和創(chuàng)新思維排序靠后。這會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生因理論理解困難失去了后續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
在新工科時(shí)代的教育過(guò)程中,有必要重新定義學(xué)生學(xué)習(xí)能力的范疇。教師教授應(yīng)秉持“授人以魚(yú)不如授人以漁”的原則對(duì)不同學(xué)生的培養(yǎng)加以區(qū)分,學(xué)情不同方案也應(yīng)不同。倘若過(guò)多地講解公式如何推導(dǎo)、時(shí)頻如何變換,不如去闡述不同領(lǐng)域信號(hào)的物理意義和研究?jī)r(jià)值,將研究推導(dǎo)過(guò)程的橄欖枝遞給學(xué)生,用興趣引導(dǎo)學(xué)生研究,而非“填鴨式”傳授。
對(duì)于卓越工程師和智能制造工程的學(xué)生來(lái)說(shuō),有必要增加智能傳感陣列基礎(chǔ)上的萬(wàn)物互聯(lián)相關(guān)教學(xué)、涉獵人工智能算法和機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)技術(shù),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)檢索國(guó)際研究前沿的人工智能熱門(mén)算法。添加汽車(chē)智能駕駛系統(tǒng)中的智能傳感技術(shù)、智能測(cè)試技術(shù)、智能駕駛系統(tǒng)算法等的介紹,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)周?chē)闹悄軅鞲信c測(cè)試技術(shù)進(jìn)行探索和學(xué)習(xí),建立現(xiàn)代意義上的“傳感與測(cè)試技術(shù)”和真正先進(jìn)的新工科。
(二)實(shí)踐方案改革
現(xiàn)行的課程實(shí)踐方案雖定位于身邊的“傳感與測(cè)試技術(shù)”,期望學(xué)生主動(dòng)尋找社會(huì)需求并探索前沿技術(shù),但實(shí)際上收效甚微。其根本原因是學(xué)生在“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程開(kāi)設(shè)的大三學(xué)期尚難以形成系統(tǒng)的社會(huì)科學(xué)發(fā)展程度的概念,只能片面地接受外來(lái)知識(shí)。當(dāng)然這也意味著以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)模式更適合學(xué)生探索未知并解決技術(shù)難題。
在關(guān)于工程實(shí)踐的教學(xué)過(guò)程中,教師可以考慮設(shè)置能夠覆蓋部分教學(xué)內(nèi)容但需考慮多學(xué)科交叉合作的真實(shí)項(xiàng)目。這里的關(guān)鍵問(wèn)題是擬研究項(xiàng)目需緊隨當(dāng)前時(shí)代熱點(diǎn)。以華為最新的問(wèn)界M9為例,其內(nèi)部集成了超聲雷達(dá)、視覺(jué)傳感、多傳感聯(lián)動(dòng)、智能避障、交通燈識(shí)別以及智能語(yǔ)音系統(tǒng)等。教師可以此為例,邀請(qǐng)所有學(xué)生共同探討其中涉及的傳感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和智能算法;針對(duì)每一套系統(tǒng)分不同的組別進(jìn)行研究;針對(duì)同一研究對(duì)象,學(xué)生可以互相探討共同研究,合作交流。問(wèn)題的解決方案可由繁至簡(jiǎn)、以小見(jiàn)大;方案的解決可以跨學(xué)科融合。
在智能算法領(lǐng)域,重點(diǎn)引入機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)從龐雜的信息中提取需求內(nèi)容的能力,建立數(shù)據(jù)自信。教師需要把控教學(xué)節(jié)點(diǎn),既不能讓學(xué)生產(chǎn)生知識(shí)搬運(yùn)的僥幸心理,也不能讓學(xué)生困于淺層思考的誤區(qū),要將人工智能當(dāng)作工具去減輕人工操作的工作量。以真實(shí)項(xiàng)目為基礎(chǔ),探索不同算法在智能診斷過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)與不足。
(三)思政元素改革
“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程中包含的傳感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、智能分析與診斷技術(shù)都屬于新工科建設(shè)過(guò)程中涉及國(guó)家新時(shí)代戰(zhàn)略發(fā)展需求、國(guó)防安全需求、新能源安全需求的關(guān)鍵技術(shù)。教師在教學(xué)過(guò)程中,不僅要考慮人才技能培養(yǎng),更要考慮人才思政培養(yǎng)。習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào),要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人,努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[4]。一方面,為師要立德,師之傳意味著徒之承;另一方面,學(xué)生要正心,心正則德正、德正則學(xué)正。在新工科建設(shè)時(shí)代,需要課程教師明白要培養(yǎng)什么樣的學(xué)生以及如何培養(yǎng)學(xué)生,最重要的是要明晰為誰(shuí)培養(yǎng)。授課者應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)育人,培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀(guān),為黨和國(guó)家發(fā)展需求培養(yǎng)科研與實(shí)踐并重型的人才。
“傳感與測(cè)試技術(shù)”的重心是要解決工程中的實(shí)際問(wèn)題,需要在了解基礎(chǔ)知識(shí)的情況下結(jié)合工程實(shí)踐,對(duì)國(guó)內(nèi)、國(guó)外當(dāng)前研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研分析,引導(dǎo)學(xué)生建立愛(ài)國(guó)主義情懷、立志為國(guó)拼搏、沖破瓶頸、刻苦努力、謙虛自信的品質(zhì)和信念。帶領(lǐng)學(xué)生參觀(guān)國(guó)之重器并剖析戰(zhàn)略工程中的傳感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和智能分析診斷技術(shù),講解前輩的奮斗歷程,培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)困難勇于挑戰(zhàn)的品質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的工匠精神和責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。在課程講述過(guò)程中融入習(xí)近平總書(shū)記對(duì)碳達(dá)峰、碳中和的指示,清潔能源中的智能測(cè)試技術(shù)與生態(tài)文明理念,培養(yǎng)綠色科技、生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展理念。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,新時(shí)代對(duì)新工科建設(shè)提出了全新的要求,“傳感與測(cè)試技術(shù)”課程需要伴隨新技術(shù)和社會(huì)進(jìn)步的發(fā)展,及時(shí)更新培養(yǎng)目標(biāo)和傳授模式,需要教師學(xué)習(xí)全新的教學(xué)理念和思維模式,需要學(xué)生樹(shù)立愛(ài)國(guó)主義理念。本文探索了當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀中的矛盾與不足,從教學(xué)環(huán)境、實(shí)踐方案、思政元素等三個(gè)方面討論了在新環(huán)境下的教學(xué)實(shí)施方法。通過(guò)結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”和“人工智能+”,探索了面向卓越工程師和智能制造工程的傳感預(yù)測(cè)試技術(shù)培養(yǎng)方案,以推動(dòng)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)一步發(fā)展。
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Teaching Exploration and Reform of Sensing and Testing Technology under the Background of Emerging Engineering Education
ZHANG Kun, XU Yong-gang
(College of Mechanical and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing
100124, China)
Abstract: In the training system of outstanding engineers and intelligent manufacturing engineers in the new era, Sensing and Testing Technology is a core basic compulsory course with strong professional and technical characteristics. With the strong rise of “Internet +” and “Artificial Intelligence +”, the training objectives of this course have been updated dynamically in the construction of new engineering disciplines, and there are new demands for the course delivery model. In order to make the training model of this course in the field of machinery meet the needs of the construction of new engineering disciplines, the contradictions and shortcomings in the current teaching status were discussed, and the teaching implementation methods under the new environment were explored from three aspects: teaching environment, practical plan, and ideological and political elements. It is hoped that the training of innovative talents in mechanical engineering can be further developed.
Key words: emerging engineering education; Sensing and Testing Technology; intelligent manufacturing; teaching reform