面向新工科的智能制造人才培養(yǎng)模式構(gòu)建研究

武照云 李麗 曹毅 石慶升 趙璞

摘? 要? 智能制造工程專業(yè)是一個新興的多學(xué)科交叉專業(yè)，也是典型的新工科專業(yè)?；谛鹿た坪蚈BE的核心理念，探討智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)定位、人才培養(yǎng)模式構(gòu)建、專業(yè)建設(shè)路徑探索、人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系等問題，對于完備人才培養(yǎng)模式、提升智能制造工程專業(yè)建設(shè)水平等具有積極的參考意義。

關(guān)鍵詞? 新工科；智能制造；產(chǎn)學(xué)合作；協(xié)同育人

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）01-0058-03

0? 引言

近年來，德國、美國等制造強國分別提出了“工業(yè)4.0”“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等國家戰(zhàn)略，在此背景下，我國也提出了《中國制造2025》，將制造業(yè)轉(zhuǎn)型方向定位為“智能制造”[1-2]。發(fā)展智能制造，人才培養(yǎng)需先行。為了滿足國家戰(zhàn)略發(fā)展需要，加快培養(yǎng)智能制造領(lǐng)域高端人才，2017年我國高校首次開設(shè)智能制造工程專業(yè)。迄今為止，全國共有100多所高校成功申辦“智能制造工程”本科專業(yè)，為我國智能制造領(lǐng)域高級專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)提供了廣闊的平臺[3-4]。

智能制造工程專業(yè)是一個新興的多學(xué)科交叉專業(yè)，涉及機械工程、控制工程和管理科學(xué)等多個領(lǐng)域，集成了先進制造技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)機器人、傳感器與智能檢測、智能優(yōu)化算法、智能工廠集成技術(shù)、智能工廠生產(chǎn)計劃等多學(xué)科領(lǐng)域的課程[5]。目前國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系還未完善，各高校都在探索智能制造工程專業(yè)如何建設(shè)以及智能制造人才培養(yǎng)體系如何構(gòu)建的問題。自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，對新工科的內(nèi)涵特征以及建設(shè)發(fā)展路徑進行了積極研究與探索，明確提出各高校要大力培養(yǎng)與新興產(chǎn)業(yè)相適應(yīng)的復(fù)合型新工科人才[6]。在新工科建設(shè)背景下，面向新工科的智能制造人才培養(yǎng)模式建設(shè)研究迫在眉睫。

1? 智能制造人才培養(yǎng)模式構(gòu)建思路

1.1? 面向新工科的智能制造人才培養(yǎng)目標(biāo)定位

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證與OBE理念，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)定位是確定人才培養(yǎng)模式以及實施專業(yè)建設(shè)的先決條件。所以，首先需要定位新工科背景下的智能制造人才培養(yǎng)目標(biāo)。對此，需要充分掌握社會對智能制造人才培養(yǎng)的期望值、行業(yè)與企業(yè)對智能制造人才的崗位需求以及智能制造工程專業(yè)人才需要達(dá)到的水平與能力。

1.2? 面向行業(yè)需求的創(chuàng)新型智能制造人才培養(yǎng)模式構(gòu)建

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建與實施，是實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的核心與關(guān)鍵[7]。針對人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建，需要明確人才培養(yǎng)理念，理清思路，分析影響培養(yǎng)質(zhì)量的全要素，進而做好頂層設(shè)計，建立能夠支持培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的人才培養(yǎng)體系與框架。

1.3? 基于產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的智能制造工程專業(yè)建設(shè)路徑

為使創(chuàng)新型智能制造人才培養(yǎng)模式能有效實施，必須對智能制造工程專業(yè)大力建設(shè)，使其具備所需的人才培養(yǎng)資源與支撐條件。對此，需要探索專業(yè)建設(shè)過程中的產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人機制，優(yōu)化專業(yè)課程體系，重塑課程教學(xué)內(nèi)容，改進課程教學(xué)方法，創(chuàng)新課程教學(xué)模式，建設(shè)實踐教學(xué)平臺，提升師資隊伍等等，進而形成有效的專業(yè)建設(shè)路徑[8]。

1.4? 全方位的智能制造人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系

構(gòu)建全方位的人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系，能夠為人才培養(yǎng)目標(biāo)的有效達(dá)成提供可靠的質(zhì)量保障。對此，需要建立健全針對多主體對象的考核、評價、監(jiān)控與反饋機制，充分發(fā)揮教育教學(xué)評價的導(dǎo)向作用，構(gòu)建多層次的評價指標(biāo)體系，改進考核與評價的方式，為保障人才培養(yǎng)質(zhì)量提供有力的措施。

2? 智能制造人才培養(yǎng)模式構(gòu)建方法

2.1? 確定智能制造人才培養(yǎng)目標(biāo)與定位

根據(jù)制造業(yè)的特點，分別深入離散型制造業(yè)和流程型制造業(yè)的企業(yè)進行走訪調(diào)研，對其人才需求狀況進行實地調(diào)查，明確社會和企業(yè)對智能制造工程專業(yè)人才的職業(yè)需求；另一方面，對已開設(shè)智能制造工程專業(yè)的高校進行廣泛深入的調(diào)研，咨詢教育行業(yè)專家，針對我國高?，F(xiàn)行的智能制造人才培養(yǎng)模式進行研討，分析不同高校人才培養(yǎng)方案的差異，總結(jié)共性問題，發(fā)現(xiàn)痛點所在。系統(tǒng)總結(jié)并深入剖析當(dāng)前現(xiàn)狀，邀請行業(yè)專家充分論證，確立面向新工科需求的智能制造人才培養(yǎng)理念，回答關(guān)于智能制造人才培養(yǎng)的“目標(biāo)是什么”“定位是什么”以及“標(biāo)準(zhǔn)是什么”等問題，為建立面向新工科的智能制造人才培養(yǎng)模式與體系指明方向。

2.2? 構(gòu)建“五位一體”的智能制造人才培養(yǎng)模式

根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與定位，打造能夠有效支持培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的人才培養(yǎng)體系與框架，構(gòu)建“理論基礎(chǔ)+實踐訓(xùn)練+思政育人+競賽提升+雙創(chuàng)拓展”“五位一體”的智能制造人才培養(yǎng)模式，即通過學(xué)習(xí)理論與實踐課程，讓學(xué)生掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力；深入挖掘課程思政元素，構(gòu)建全鏈條式的思政育人體系，重點培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷與人文素養(yǎng)；充分發(fā)揮學(xué)科競賽對學(xué)生培養(yǎng)的帶動作用，組織學(xué)生參加各類學(xué)科競賽，最大限度地鍛煉學(xué)生，全面提升學(xué)生的專業(yè)實踐能力；將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育教學(xué)進行嵌入式融合，建設(shè)開放式一體化的“雙創(chuàng)”平臺，培養(yǎng)學(xué)生“雙創(chuàng)”意識、思維與能力。

2.2.1? 按照“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)，推進課程“金課”建設(shè)

牢固樹立“以學(xué)生為中心”的課程建設(shè)理念，通過校企合作的形式進一步開發(fā)課程內(nèi)容，將學(xué)科前沿及行業(yè)最新發(fā)展成果融入課程教學(xué)，保證教學(xué)內(nèi)容具有足夠的廣度與深度，能夠反映學(xué)科前沿性和技術(shù)先進性，同時增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容；針對智能制造工程專業(yè)面臨的教學(xué)資源急缺問題，組織教師團隊加快完成課程資源的建設(shè)與開發(fā)，形成一批能夠滿足新工科人才培養(yǎng)需求的高質(zhì)量教學(xué)課件、動畫視頻、信息化教學(xué)軟件、教材等；充分利用信息化教學(xué)手段，推動課程信息化與多元化教學(xué)模式改革；基于OBE理念設(shè)計豐富的課程教學(xué)活動，完善課內(nèi)教學(xué)活動與課外拓展活動以及課前、課中、課后教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，積極引導(dǎo)學(xué)生進行探究式與個性化學(xué)習(xí)；建立科學(xué)的課程考評系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生注重過程性學(xué)習(xí)。

2.2.2? 以程序設(shè)計能力與系統(tǒng)集成能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建豐富的實踐教學(xué)體系

針對高素質(zhì)復(fù)合型的智能制造人才培養(yǎng)需求，以程序設(shè)計能力與系統(tǒng)集成能力培養(yǎng)為主線，合理設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容，重點突出PLC與嵌入式系統(tǒng)、機器視覺檢測、工業(yè)軟件開發(fā)、大數(shù)據(jù)分析、智能工廠集成等實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，著重鍛煉學(xué)生的電氣測控、數(shù)據(jù)分析及智能算法等程序設(shè)計與應(yīng)用能力，提升學(xué)生的智能制造硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)集成創(chuàng)新能力。優(yōu)化調(diào)整智能制造工程專業(yè)實踐教學(xué)平臺的結(jié)構(gòu)體系，加強與校外行業(yè)企業(yè)的聯(lián)系，增設(shè)一批校外實踐教學(xué)基地，開設(shè)一批與企業(yè)實際相結(jié)合的實踐教學(xué)課程，加強實踐教學(xué)資源建設(shè)，貼近產(chǎn)業(yè)技術(shù)、工業(yè)系統(tǒng)、企業(yè)管理實際，進一步強化實踐教學(xué)。積極利用虛擬仿真技術(shù)，創(chuàng)新實踐課程的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)模式，形成實踐類課程虛實結(jié)合、虛實互補的信息化教學(xué)模式。進一步擴充實踐課程的內(nèi)容與深度，拓寬學(xué)生實踐能力鍛煉的時間和空間，增強實踐能力訓(xùn)練的自由性，提升培養(yǎng)效果。

2.2.3? 深入挖掘課程思政元素，構(gòu)建全方位的思政育人體系

以“立德樹人”為育人的根本目的，在通識課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程的內(nèi)容體系中，全面、系統(tǒng)、深入挖掘思政元素，包括相關(guān)領(lǐng)域偉人的先進事跡、當(dāng)代社會熱點問題的引申、課程內(nèi)容與哲學(xué)理論的相融契合點等，在教學(xué)過程中，使思政教育完美融入課程教學(xué)之中，重點培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、人文素養(yǎng)、職業(yè)精神等，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.2.4? 以賽促學(xué)，全面提升學(xué)生的專業(yè)綜合實踐能力

以全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”競賽等課外科技競賽為引領(lǐng)，由競賽經(jīng)驗豐富的資深教師牽頭，組建針對特定賽事的課外科技競賽訓(xùn)練營，積極動員學(xué)生加入訓(xùn)練營，形成由不同年級學(xué)生共同參加的參賽梯隊。開放一批創(chuàng)新競賽實驗室，由學(xué)生自主管理，解決場地問題。通過參加課外競賽，全面提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力與實踐動手能力。

2.2.5? 加強雙創(chuàng)教育體系，提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

為了提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，由教授與博士牽頭組建科研團隊，以企業(yè)工程實踐項目為研究課題，設(shè)置若干研究小組，學(xué)生可以根據(jù)自身興趣愛好與特長進行選擇加入。通過全程參與科研項目的研究工作，能夠切實有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時，定期開設(shè)創(chuàng)業(yè)教育講座與論壇，邀請行業(yè)名家做報告等，提升學(xué)生的創(chuàng)業(yè)思維、意識與能力。

2.3? 建立產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人機制

2.3.1? 探索并深入實施產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的教學(xué)模式

立足于社會對智能制造高級人才的需求，密切聯(lián)系地方經(jīng)濟和行業(yè)企業(yè)，與行業(yè)知名企業(yè)開展全方位合作辦學(xué)，深入實施校企協(xié)同育人的教學(xué)模式。以學(xué)校為主體，以企業(yè)為重要組成部分，學(xué)校與企業(yè)共同研究制定人才培養(yǎng)方案以及課程體系框架，構(gòu)建具有專業(yè)特色的人才培養(yǎng)體系。學(xué)校主動對接智能制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，引入各種社會化教育資源，建設(shè)智能制造實踐教學(xué)基地，采取企業(yè)工程案例進校園、科研生產(chǎn)項目進課堂的方式，彌補學(xué)校實踐性環(huán)節(jié)的不足，縮短學(xué)生進入工作崗位所需的實習(xí)期，彌合學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求之間的縫隙。

2.3.2? 以新工科人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的課程體系

按照“通識模塊、專業(yè)模塊、素質(zhì)與能力拓展模塊、集中實踐模塊”的四維模塊化框架進行課程體系的總體設(shè)計。重視通識教育，提升大學(xué)生綜合素質(zhì)，落實立德樹人；夯實專業(yè)基礎(chǔ)，為培養(yǎng)學(xué)生處理工程實際問題奠定堅實基礎(chǔ)；拓展專業(yè)素質(zhì)，契合社會需求，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維；工科知識學(xué)習(xí)落腳點為工程應(yīng)用，加強學(xué)生實踐能力培養(yǎng)，提高學(xué)生工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新實踐能力。

2.3.3? 注重師資培養(yǎng)，強化師資隊伍的長期建設(shè)

加強師資隊伍建設(shè)，重視對專任教師工程實踐能力的培養(yǎng)和鍛煉，定期選派專任教師到合作企業(yè)進行交流學(xué)習(xí)，深化產(chǎn)教融合，完善校際掛職學(xué)習(xí)和企業(yè)實踐鍛煉的機制，提高教師的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)與能力；制訂長期的青年教師培養(yǎng)計劃，支持教師開展教研與教改工作，對教師提出明確的教學(xué)質(zhì)量要求，持續(xù)為專業(yè)建設(shè)和專業(yè)發(fā)展?fàn)I造良好的氛圍；選派教師參加各級各類培訓(xùn)，開闊視野，提升能力，建立專任教師外出進修和參加學(xué)術(shù)交流活動的保障機制；通過產(chǎn)學(xué)合作平臺，聘請實踐經(jīng)驗和教學(xué)能力兼?zhèn)涞钠髽I(yè)專家、高級工程師和企業(yè)管理人員等作為兼職教師，共同參與專業(yè)建設(shè)工作。通過上述措施，打造一支以中青年為主體、結(jié)構(gòu)合理、富有生機活力、具有發(fā)展前景的師資隊伍。

2.4? 建立“四個維度”的人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系

為了使智能制造人才培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果，構(gòu)建人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系至關(guān)重要。建立貫穿從學(xué)生入校到畢業(yè)工作的全周期考核評價、監(jiān)控反饋與持續(xù)改進機制，構(gòu)建多層次的評價指標(biāo)體系，從“課程評價→培養(yǎng)過程評價→學(xué)業(yè)評價→社會評價”四個維度對人才培養(yǎng)效果與質(zhì)量進行動態(tài)跟蹤?！罢n程評價”是指從每門課程的角度對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進行考核評價；“培養(yǎng)過程評價”是指對學(xué)生從入校到當(dāng)前評價時間點這一期間的學(xué)習(xí)效果進行動態(tài)評價；“學(xué)業(yè)評價”是指對學(xué)生從入校到畢業(yè)整個在校期間的培養(yǎng)質(zhì)量進行總體評價；“社會評價”是指學(xué)生畢業(yè)后，用人單位對學(xué)生的評價。通過“四個維度”的人才培養(yǎng)質(zhì)量跟蹤與監(jiān)控，有利于發(fā)現(xiàn)人才培養(yǎng)中存在的問題，以便及時改進與優(yōu)化課程設(shè)置、課程內(nèi)容、課堂活動、支撐條件等，有效保障人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3? 結(jié)束語

面向新工科的智能制造人才培養(yǎng)問題，秉承以學(xué)生為中心和OBE理念，構(gòu)建了“人才培養(yǎng)目標(biāo)定位→人才培養(yǎng)模式構(gòu)建→專業(yè)建設(shè)路徑探索→人才培養(yǎng)質(zhì)量保障”的研究體系，為明確人才培養(yǎng)目標(biāo)定位、健全人才培養(yǎng)模式、完善產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人機制等提供了建設(shè)路徑；通過面向新工科的智能制造人才培養(yǎng)模式構(gòu)建，課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐教學(xué)平臺、師資隊伍等都得到明顯的改進與提升，人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系更加完備，從而顯著提升智能制造工程專業(yè)建設(shè)水平。

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