工业4.0时代高校工程本科人才培养的实践改革

王晓莉++辛勇

摘 要 工业4.0时代要求高校更注重本科学生工程意识的培养、多学科知识的融合及实践操作技能的加强。高校应当主动求变，通过校企合作培养卓越工程师、建立多元化的工程训练中心、开创大学生机械创新基地等方式，面向未来培养符合工业4.0需要的优秀工程本科人才。

关键词 工业4.0；工程本科人才；卓越工程师；校企合作

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）10-0139-03

Practice Reform of Training Engineering Undergraduate Talents

in Industrial 4.0 Era//WANG Xiaoli， XIN Yong

Abstract In the Industrial 4.0 Era， universities should pay more attention to cultivate the engineering consciousness， integrate the knowledge of multi-disciplinary and strengthen the practical skills of

students. Universities should take the initiative to change， by way of the college-enterprise cooperation to cultivate excellent engineers. To establish diversified engineering training center and to create a mechanical innovation base for college students， etc. The university cultivate the excellent engineering undergraduate talents to meet the future needs in the industry 4.0 Era.

Key words industry 4.0； engineering undergraduate talent； excellent engineers； college-enterprise cooperation

1 引言

人類社会的工业革命经历了从1.0到4.0的发展阶段。从18世纪末第一次工业革命开始，“蒸汽时代”的大学教育仍是传统的理智训练；20世纪初期的第二次工业革命以流水线生产为主流，高等学府也不再将自己置身事外，培养了大批电气化时代的工程技术人才；20世纪下半叶，信息技术引发第三次工业革命，使工业生产过程实现高度自动化，而高等工程教育也走出过度专业化的误区，转向培养宽口径、跨学科的通识人才；现如今，工业革命迎来第四次重大变革，“工业4.0”便是德国在2013年4月举办的汉诺威工业博览会上正式提出的国家战略，其主要标志是制造业的数字化、网络化与智能化发展，生产模式和生产形态较之前都发生巨大变化。而高校面对工业4.0所带来的新挑战更是责无旁贷，调整人才培养模式以适应工业4.0时代更显得迫在眉睫[1]。

2 工业4.0对高校工程本科人才培养提出的新要求

工业4.0战略不仅仅是针对德国提出的工业化发展新要求，也是对其他国家工业化发展的导向与激励。制造类企业在工业4.0时代想要获得竞争优势，主要依靠具有扎实专业基础和创新发展精神的工程类人才。于是在新的工程环境下对高校工程本科人才的培养就提出新的要求。

具有工程意识 工程意识的内涵极其丰富，但最根本的是一个系统意识，它可以包含创新意识、实践意识、时代意识、经济与社会意识、管理意识和道德意识等诸多方面[2]。但其内涵也是随着科技革新和社会进步而不断深化与发展的，正如在工业4.0时代，创新意识、环境意识、服务意识等也是工程技术人员所应具备的。如在工作环境中若遇到复杂多变的实际问题时，往往没有具体或现成的解决思路与办法，只能依靠深处实际工作环境的技术人员凭借敏锐而系统的工程意识，经独立思考后，整合出合理、高效和经济的解决方案。

跨专业的学习能力 我国的高等工程教育最初是从模仿苏联开始的，但由于对自身国情认识的不足，以致出现盲目照搬和机械移植的现象，专业设置“过窄过专”问题更显得的尤为突出。但是生产是不断变化的，“口径”也是很难一直对准的，如果过分强调专业对口，势必会单纯地按照企业的需求来进行教学安排，而影响学生通识基础的发展[3]。所以近些年来高校经过调整，工科专业种数大量减少，人才培养目标也由单一狭窄的专业培养目标转向培养复合、多元的工程科学、技术及管理人才。应工业4.0的要求，信息处理的相关知识技能、团队合作能力和管理能力也需要融会贯通，因此，跨专业的学习能力也显得十分重要。

是技术人员，也是管理者 工业4.0时代也是一场管理领域的革命。一方面，小微企业中技术与管理人员往往兼于一人，要求人人懂管理；另一方面，企业间广泛的横向集成，也对企业的管理提出更高的挑战[4]。智能化工厂中的技术人员，既可以对生产、运营环节中产生的问题从理论出发进行分析，也可以凭借经验丰富实际操作能力将问题解决，还可以通过工业4.0时代信息技术的普及化，将生产链中的各类数据及时、完整、准确地进行整合、处理、分析，以使产品生命周期的管理更加高效、科学与系统。技术人员和管理者的界限也不再那么清晰，拥有管理能力的技术人员，不仅在实际操作、数据分析等环节得心应手，在团队合作中也能发挥管理能力，协调好人与人之间的关系；而拥有工程技术能力的管理者，对企业生产环节实际产生的问题也不再无所适从或瞎指挥，而是能够清楚地做出判断并化解危机。endprint

3 面对工业4.0，高校调整工程本科人才培养方式

培养学生的工程意识 课堂是培养学生工程意识的主要场所，通过专业课教学进行渗透，也是培养学生工程意识的最有效途径之一。在校期间，学生的基础知识、专业知识都来自课堂教师的讲授，教师在传授知识的过程中，其自身的教态、教法以及学术观点、思维方式等多方面呈现，都会给学生带来潜移默化的影响[5]。而这种影响，会使学生日后走上工作岗位时，运用工程意识对问题进行预判，从而帮助其有效解决。

实践类课程也是培养学生工程意识的重要途径。在工程环境下，教师亲自指导学生进行设备的使用和产品制造的实地操作，通过学生的亲身体验训练他们的动手操作技能和临场应变能力。尤其是当遇到突发事故或临时状况时，学生面对的不再是书本里平面、单一的问题，而是将理论知识通过自己的学习理解，升华为分析处理问题的能力，这个过程中学生的工程意识也在一定程度上得到提升。

设置跨学科专业课程 工程类专业的学生在大学不仅接受基础的专业训练，也接受人文主义的熏陶。通识教育是现行高校均开设的教学模块，旨在培养学生的知识观与价值观，给了学生充分的自主权，完善其独立的思想与人格。以南昌大学机电工程学院机械设计制造及其自动化专业为例，通识课程共48学分，占总学分比例为29.3%，在专业人才培养过程中也给予其宽厚的人文科学和自然科学的基础知识教育，注重人才素质的全面发展。

信息处理技术也会是未来工程领域人才需要掌握的基本技能，让学生掌握先进的网络技术和智能测试与传感技术，这些课程的设置为学生以后利用大数据网络平台来更好地适应工业4.0的新环境而打下扎实的基础。以南昌大学机电工程学院机械设计制造及其自动化专业为例，开设了MATLAB工程软件、传感器与信号处理技术、智能控制技术等专业课程，为学生传授数据处理与软件制图等相关专业知识，以适应工业4.0对人才的需求。学院还开设了工程经济学课程，指导学生如何有效利用资源，提高产品的经济效益。学生可以根据自己的兴趣爱好或需求，在通识教育中自由任选课或选择管理专业的相关课程来帮助自己提升管理能力。

加强工程实践环节 我国高校的工程教育长期存在“重理论、轻实践”的现象。创新是产业发展的灵魂，也是工业4.0时代制造业的核心。这就要求工程技术人员不仅应该尝试走逐步模仿创新的道路，更应该有原始创新的意识。增加实践教学环节，在具体而真实的工程环境中，学生能够将理论知识与实践经验有效连接，并且在动态的生产流程中培养实践操作能力。创新不是天天埋头于书本理论中，而应注重实训环节，在实践中提升创新思维能力。

4 南昌大学机电工程学院面对工程本科人才的实践改革

培养卓越工程师 自2011年以来，南昌大学机电工程学院的机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、车辆工程、热能与动力工程专业的本科培养均参与卓越工程师培养计划，旨在为国家培养、造就一批具有服务国家与人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，适应经济、社会发展需要的各类工程技术人才。下面具体以机械设计制造及其自动化专业为例，分析其卓越工程师培养方案的创新性与针对性。

1）培养目标的清晰化。把从前的培养高级工程技术人才目标更加具体化，调整为为地方乃至全国的社会经济发展培养各个领域的高层次的“应用型”工程师，他们不仅要具有较强的工程实践能力和创新能力，而且要具备国际交流能力和团队精神。

标准学制仍为四年，但采取“3+1”模式，即累计3年在校理论课和实践课程学习，之后1年在企业完成后期的学习和毕业设计，并根据专业特点和实习基地的行业特点及实习条件，学校与企业共同制订企业学习阶段培养方案和实习计划。

2）校企联合培养，增加实践训练环节。机械设计制造及其自动化专业本科培养计划[6]（以下简称普通班）与机械设计制造及其自动化专业卓越工程师本科培养计划[7]（以下简称卓越班）并行招生，下面具体分析其课程设置和比例的异同。

普通班与卓越班在学制年限、毕业最低学分上并没有差异，普通班的专业主干课程总分34分，占总学分的20.6%；卓越班的专业主干课程总分41分，占总学分的24.9%。从表1可以看出，卓越班较普通班在专业主干课的课程分配和学时上都做了调整，因为卓越班最后一年的学习以在工廠实习为主，实践培训的学分与时长较普通班都有所提升，这也是为培养应用型工程师打下基础。卓越班在通识类课程和个性课程不变的情况下，适当缩减专业选修课程的比例，将学生更多的时间与精力放置在实践教学环节，让他们更早地接触真实的工程环境，接受工作岗位真刀真枪的磨炼。

3）毕业设计考核标准多元化。学位论文是本科学习阶段的最后一个培养环节。普通班的毕业设计目前仍以毕业论文为主，虽然其内容也包含实验、机械模型或实际工程问题，但总体缺乏整体性与创新性。卓越班的学生在企业中完成毕业设计，要求其结合实际并有所创新，与企业实际相关联，解决企业的实际问题[8]。只要学生在企业中认真实践，能够积极参与具体工程项目的设计、研究、应用以及维护，就能够产生“真情实感”，有质量地完成毕业设计。

4）采用“双师制”，加强培养人才的师资力量。卓越工程师施行学校与企业的联合培养，在学校由工程基础知识扎实的导师进行理论教学，在企业由实践操作经验丰富的工程师进行实地教学，双重师资力量的保障让学生的理论知识与实践经验充分融合。

5）培养国际化工程人才。工业4.0是全球工业发展的导向，通过“互联网+”的先进理念，改变传统授课模式，引入互联网教学，将优质的国内外课程带给学生一同学习分享；丰富的国际交流活动，利用暑期或一整学年出国学习，吸收国外先进的工程教育理念；引入国外高质量工程教育人才，培养具有国际视野的卓越工程师。

建立工程训练中心 南昌大学工程训练中心是一个面向全校师生的工程实践教学基地，以学习工艺知识、增强工程实践能力、提高综合素质、培养创新精神和创新能力为教学目标。当前，工程训练中心为适应高校教学发展和社会需要，其所具备的主要功能包括：endprint