“中国制造2025”背景下机械设计制造类专业群建设策略

徐菊芳

(长沙南方职业学院机械工程教研室，湖南 长沙 410208)

“中国制造2025”是基于实现制造强国战略目标而制定的行动纲领.作为中国版“工业4.0”，“中国制造2025”计划将会全方位影响国内制造类产业的发展方向，高校机械设计制造类专业人才培养要求也会随之改变，这就对高校教育教学改革的深化提出许多新的要求.在“中国制造2025”背景下，制造类企业逐步实现转型升级，出于调整产业链结构、改进制造技术、提高产品质量的需求，企业对复合型应用人才的需求量会越来越大[1].在这种背景下，高等院校必须加快建设机械设计制造类专业群，实行集约化管理、分层教学和资源整合，以此实现机械设计制造类专业人才素质的提升.

1 高校机械设计制造类专业群建设的内涵

高校围绕某一专业进行重点建设，使其成为核心专业，并集合其他几个相关专业组建在一起，这就是专业群[2].值得注意的是，核心专业必须具备较高的就业率、较强的办学实力和教学水平；而选择的相关专业应具备相同的工程对象、相似的专业学科基础、相近的技术领域.以长沙南方职业学院为例，在建设机械设计制造类专业群时将五个专业囊括其中，如图1所示.该专业群具备的特征如下：第一，行业发展背景相同.就外部因素而言，机械设计制造类专业群建设是为了满足现代化制造业的发展需求，包括模具工具、专用设备、通用设备以及机电设备等产品的制造，在此基础上将类似专业整合起来，充分发挥专业集聚效应；就内部因素而言，作为工科院校，长沙南方职业学院的机械设计制造类专业属于王牌专业，具备雄厚的物质技术基础，理论教学与实践教学发展较为成熟，为机械设计制造类专业群的建设与发展奠定了坚实基础[3].第二，课程内容相同.由于机械设计制造类专业群是基于现代化制造业发展起来的，其内部各个专业的服务对象具有一致性.课程基本涵盖以下内容：编制机械制造工程加工工艺；操作与维修机电控制设备及数控机床设备；应用计算机辅助设计与制造技术(CAD/CAM)；开发新产品；设计与制造模具；引进和改造新型机械制造技术等.通过分析上述课程内容得知，机械设计制造类专业群安排的课程在技术、理论等方面具有较高的相似性，无论是核心课程、基础课程还是实训课程，都可以统筹安排、统一进行.第三，实训设备、实验设施相同.由于机械设计制造类专业群课程内容相同，理论知识与技术相同，因此在实训教学过程中各专业的通用设备设施也比较多，能为学校节约建设资金，有利于加快专业群建设.第四，教师队伍相同.机械设计制造类专业群具备相同的行业基础背景、相同的理论知识与技术、相同的实训教学设备，因而可采用同一批教师团队.高校基于专业群构建专业教师群，有利于营造和谐的教学研究环境，实现师资水平的有效提升.第五，具备核心专业.机械制造与自动化专业一般作为机械设计制造类专业群的核心专业.将核心专业优势充分发挥出来，利用核心专业带动其他相关专业发展，通过打造品牌专业实现高校社会影响力的提升，能够助推高校产教融合、校企合作等工作的开展，实现高校人才培养模式的创新化发展.

图1 建筑机械设计制造类专业群专业

2 “中国制造2025”背景下机械设计制造类专业人才培养现状

2.1 “中国制造2025”背景下机械设计制造类专业人才需求变化

2.1.1 产业转型升级，机械设计制造类专业人才供需矛盾凸显

首先，制造业属于传统产业，在“中国制造2025”背景下该产业面临着转型升级，技术含量较高的新兴产业将会取代技术含量较低的传统产业.机械设计制造会采取优化流程、精细化生产等方式实现产品质量的提升.产业结构的调整不但会改变机械设计制造类专业人才培养模式，也会改变这一行业对岗位人才的要求.除此之外，高校机械设计制造类人才的供需关系也会产生变化；其次，制造类行业的发展呈现新的方向，对相关专业人才也提出了新要求，这对于高校教育改革来说既是一次挑战，同样是一次重大机遇.“中国制造2025”要求培养的专业人才涉及多个领域，包括新能源、信息科技、航空技术、数控技术、船舶工程、轨道交通、尖端医学、农业机械设备、高新技术材料等等，这些行业领域对尖端人才、技术人才、高素质人才等需求量非常之大[4].相较于传统技术人员，“中国制造2025”背景下的机械制造行业对技术人才提出更高、更多要求，不但操作技能熟练、精湛，还要深入理解及应用智能化网络、信息化技术，因而为高校专业人才培养方向开辟了新思路.

2.1.2 企业智能化发展，机械设计制造类专业人才培养目标改变

首先，“中国制造2025”大力推进智能制造，由此会出现大量无人工厂、智能工厂，部分人的工作将由机器取代.在这种情况下，传统技术人才会逐渐被机器人应用人才所取代，高校机械设计制造类专业需要更多地涉足机器人系统集成设计、制造等领域，以此满足现代化制造业的岗位要求.其次，现代制造业具备动态化生产流程，生产批量小且个性化突出，生产者将会在很大程度上决定着产品最终形态.崭新的业态会使得设计者、制造者的身份界线愈发模糊，最终融为一体，一线制造人员要对产品各方面知识有着全面的掌握.在这种情况下，复合型专业人才将会受到大量制造类企业的欢迎.最后，在“中国制造2025”背景下，简单劳动会由智能生产系统完成，而机械设计制造类专业人才不但要具备纯熟的操作技能，还要有效管理及维护智能生产系统、智能制造设备，实现问题分析、问题解决能力的进一步提升.

2.2 “中国制造2025”背景下机械设计制造类专业人才培养存在的问题

2.2.1 专业群建设落后，教育资源存在很大缺口

首先，“中国制造2025”已经对高校机械设计制造类专业人才培养提出了许多新的要求，但高校尚未制定针对性的人才培养机制，包括确定课程标准及专业标准、规划专业发展、发布人才需求报告等等.在专业群建设方面还处于理论化探索阶段，未能付诸于实践，也很少涉及该专业的新领域与新的发展方向；其次，教育资源存在较大缺口.对于机械设计制造类人才的专项培养工作，实训基地、实习场所、教师团队等都属于关键性教育资源.作为中国版“工业4.0”，“中国制造2025”对师资水平提出了更高要求.现阶段，部分高校开始重视该专业教师团队建设工作，包括引进人才、加大考核力度、提供深造平台等，在一定程度上实现了教师业务素养的提升，但是这种提升是有限的，与“中国制造2025”的要求还存在较大差距.此外，作为一门较特殊的应用型专业，机械设计制造类专业中的实践教学尤为重要，但是通过研究大部分高校的实践设施、实训基地可以发现，大部分学校的设备与基地都无法满足现代制造业对人才培养的要求.与学校合作的企业在观念上较为落后，未能深入而全面地认识到智能制造、智能化生产的内涵及意义，这些都属于教育资源方面的缺口，在某种程度上限制了机械设计制造类专业群建设、专业人才培养的未来发展.

2.2.2 能力培养单一化，人才综合素质得不到提升

首先，当前高校在机械设计制造类专业人才培养方面存在许多不足，包括培养层次低、技术少、接口单一，导致学生的岗位适应能力始终得不到有效提升.在高校顶层设计中，机械设计制造类专业群内部各个专业之间存在极为明显的界线，未能对市场需求及其动态发展进行有效把握，远无法满足现代化制造产业的升级、转型速度，因而专业设置存在许多不合理之处.此外，专业分工、岗位分工属于传统制造业生产模式，在这种模式下培养出来的人才并不具备较强的综合素质，复合型人才的培养也就无从谈起.其次，对“工学结合”、“产教融合”等教育模式的理解较为片面，落后的技术限制了学生的可持续发展.现阶段高校机械设计制造类专业课程倾向于教授传统技术、技能，而现代制造类产业的技术发展日新月异，二者之间的差距慢慢拉大，导致学生只能习得单一技能，缺少完整的知识结构，很难有效培养出适合“中国制造2025”的复合型技术人才[5].

2.2.3 教育模式有待完善，创新教学未能落到实处

首先，未能将校企合作的优势充分发挥出来.纵观欧美等发达国家的职业教育，国家针对企业的教学义务有着法律层面上的强制性规定，能够充分发挥出校企合作的教育优势.高校培养出的学生又能为企业提供人力资源，实现双方合作共赢.企业是职业教育的重要一环，人才的教育及培养责任需要由高校承担，同样需要由企业承担.但我国尚未出台针对企业教育教学责任的法律法规，企业很难积极主动地参与到校企合作中，仅靠学校单一的力量，无法将校企合作的教育优势充分发挥出来.其次，实践教学缺乏创新理念.创新是各个行业领域发展的重要动力，制造类行业亦是如此.“中国制造2025”对创新进行了重点强调，尽管高校对机械设计制造类专业的技能性训练较为关注，但训练方式往往属于重复式、单一性操作，在此过程中学生的创新理念、创造性思维无法得到锻炼，这对于制造类行业的可持续发展极为不利.

3 “中国制造2025”背景下机械设计制造类专业群建设策略

3.1 基于公共技术平台与专业模块建设机械设计制造类专业群

机械设计制造类专业群囊括五个专业，即工装设计与制造专业、机床操作与机械零部件制造专业、自动控制专业、机电设备安装维护与维修专业、(工艺)制造工程师专业.其中前三个属于核心专业，后二个则属于相关专业[6].这些专业具备相同的行业发展背景、课程内容、实训场地以及教师队伍，其服务对象也具有一致性.因此，高校在建设机械设计制造类专业群时，必须深入研究现代制造业的发展需求，为制造业发展提供人才与技术支持.

图2 机械设计制造类专业群建设方案

如图2所示，基于“中国制造2025”制定机械设计制造类专业群建设方案及人才培养方案，构建公共技术平台与专业模块相结合的专业课程体系.在核心专业的基础上，依托公共技术平台建立核心专业课程群、专业技术实训平台；在专业发展方向的基础上，依托专业模块构建不同专业课程群、综合技术实训平台.就机械设计制造类专业群而言，公共技术平台主要提供基础知识与基本技能的学习，目的是为了培养较高层次的应用型技术人才.在设置公共技术平台时，需要对学科特点及发展要求、专业技术共同点进行综合性考虑，在此基础上划分出公共课程、职业技术基础课程两类课程.公共课程的服务对象是机械设计制造类全体专业，旨在实现该专业群中所有学生基本素养的提升；职业技术基础课程主要涉及机械设计与制造方面的知识、控制技术理论与技能方面的知识，基于可持续发展理念下职业教育专业人才培养要求设置上述课程，为高校学生专业知识的深入学习、专业技能的进一步提升奠定坚持基础.公共技术平台提供的课程需要学生在两年时间内修完，学习结束后，学生能有效掌握该专业的基础性理论知识与技能，具备良好的岗位适应能力.在这之后学生可进入专业模块学习，基于自身就职需求或爱好特长，在专业群中选择一个专业进行重点学习.高校采用这种模式可以根据职业发展方向的不同展开针对性教育，对于机械设计制造类专业群内部每个专业的发展问题进行有效解决.值得注意的是，高校需要对区域实际情况及发展要求、制造类企业岗位要求等进行综合考虑，并在机械设计制造类专业人才培养目标的导向下构建专业模块.专业模块的课程学习与公共技术平台的课程学习可以相互融合、交叉进行.专业化教学必须贯彻始终，因而需要高校根据自身实际情况设置特色化课程，同时这些课程需要覆盖机械设计制造类专业群的所有专业内容.在教学手段上可采用工学结合、职业导向、项目实训等，为学生亲自感受、参与生产制造过程创造尽可能多的机会.

3.2 基于开放性课程体系建设机械设计制造类专业技术群

在机械设计制造类专业培养目标、培养层次的设定上，高校必须严格遵循国家建立的职业教育体系，基于国家职业教育体系构建科学完善的专业课程模块体系.本专业核心课程有《机械制造工艺及夹具设计》、《数控加工编程与操作》、《机械CAD/CAM》、《可编程控制技术》、《工业产品造型》等.在专业群内针对不同专业构建相对应的课程模块.如图3所示，第一，机床操作与机械零部件制造岗位专业对应以下课程模块：机械工程图的识读与绘制；机械零件的检测；普通机床的装配与调试；普通机床的零件加工；零件加工工艺的制定；机床的安装与维修；数控机床的编程与加工.第二，工装设计与制造岗位专业对应以下课程模块：机械制图与识图；零件工艺设计与工艺实施、机械产品的装配工艺设计与实施；机床专用夹具的设计及应用；组合夹具的组装与应用；典型零件的数控加工工艺编制与编程.第三，机电设备安装、维护、维修岗位专业对应以下课程模块：机械工程图的识读与绘制；机械零件的检测；普通机床的装配与调试；普通机床的零件加工；零件加工工艺的制定；机床的安装与维修；数控机床的编程与加工；常用机床电气控制系统维护维修.第四，自动控制岗位专业对应以下课程模块：机械制图与识图；工控元件选着；电路识图、电路接线；机床电气液控制部分的安装、调试；机床控制系统故障诊断与检修.核心专业的确定需体现行业需求、社会发展需求，充分发挥核心专业的带动与辐射作用，确保培养出的人才能与现代制造类产业体系相匹配，以此为基础对专业群进行总体规划.以长沙南方职业学院为例，该校以机械装备产业为导向建立专业群，对先进的光机电气一体化技术进行充分利用，从而实现人才技术含金量的增加.学校与企业合作开展观摩式学习，基于当前机械制造类行业的发展状况进行专业群课程设置，包括核心课程及拓展课程；基于岗位要求对具体的课程内容进行科学设计，打造出基础课程、核心课程与拓展课程相融合的课程平台，体现了开放、共享的课程设计理念.

图3 专业群内针对不同专业设置课程模块

3.3 基于岗位要求建设机械设计制造类专业群实践体系

基于岗位要求建设机械设计制造类专业群实践体系，对职业资源以及实践教学内容进行不断扩充、完善，利用现代信息技术管理专业群，实现各种专业群建设资料、教学资料的开放共享，充分发挥资源共享的优势及效益，对学生的个性化学习需求进行有效满足.专业群内部的各个专业存在相同性，也存在差异性，通过各专业融合交叉、相互渗透的方式实现互补.这样一来，机械设计制造类专业群的实训基地及实验设备成本投入会大大减少.此外，高校在开展专业群实践活动时，可以积极主动地联系相关企业，与企业展开合作，实现企业资源与高校资源的优势互补.对专业教师、企业员工培训平台进行有效夯实，全方位提升专业群的工作成效，包括培训教师、更新技术、开发新产品、鉴定技能、维修设备等等，这不但有利于建设高素质的专业教师队伍，而且能在很大程度上带动制造类企业进步发展[7].依托专业群实践平台进行实训场地、实习基地的分类建设，不但能对机械设计制造类专业群的共同要求进行有效满足，还能满足专业群内部每一个专业的人才培养要求，在最大程度上提高优质资源利用效率.就具体建设方案而言，以高端智能制造装备为核心展开实训基地建设，包括3D打印研究室、智能制造生产线实训室、智能机床实训室等等；在校内进行工作室的组建，人员可由优秀专业教师与行业骨干构成，以“传帮带”的形式促进实践教学，组织项目研发、技能培训等教学工作，实现科技成果的转化.高校与企业共同合作进行产教融合平台的打造，构建科学先进的智能制造技术服务平台，实现机械制造专业群与产业链之间的科学对接.

综上所述，作为国内版本的“工业4.0”，“中国制造2025”对于我国制造类行业的发展具有战略性意义，是我国制造类行业的一次重大变革.在“中国制造2025”背景下建设机械设计制造类专业群，必须全方位考虑该产业的发展需求，培养出适合现代制造类行业发展的复合型、高素质、应用型机械技术人才.基于公共技术平台建设机械设计制造类专业群，基于模块化课程体系建设机械制造专业技术群，基于岗位要求建设机械制造专业群实践体系，不断优化专业群结构，综合提升专业群建设水准，将高校教学水平及人才培养质量推向新的高度.