新工科背景下智能制造工程专业的建设探索

张凌云，刘 忠，熊中刚，周 俊，李慧娴

（桂林航天工业学院 机电工程学院，广西 桂林 541004）

0 引言

“中国制造2025”明确指出，智能装备面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展需求，瞄准智能制造，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向[1]。智能制造和传统的制造相比，具有自律能力、人机一体化、虚拟现实技术、自组织超柔性、学习与维护[2]。智能制造应用最广泛的场景包括远程运维、质量管控、协同设计、数字孪生、数字化车间/工厂、共享制造、定制生产、物流仓储、工艺革新、精益管理、营销服务、解决方案等。智能制造的发展将引发一批新的制造模式的诞生，例如定制化生产、共享制造、远程运维服务、一站式系统解决方案服务、智能家居生态圈等[3]。可见，智能制造不仅仅是信息技术与传统制造业的结合，在智能制造系统中，高素质、高智能的人将发挥更好的作用，机器智能和人的智能将真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。

2019 年教育部发布的“关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见”指出，“以经济社会发展和学生职业生涯发展需求为导向”“完善人才需求预测预警机制”“建立健全高校本科专业动态调整机制”。深化高校专业供给侧改革，探索新一轮科技革命和产业变革背景下的人才培养模式[5-7]。应用型理工科院校作为“新工科”代表性高校，更应有责任和义务去完善适应信息化模式下的人才培养目标和机制。

高校作为人才培养的主要途径，特别是各理工科院校，需对原有的培养目标进行迭代和更新，培养具备研究能力、实践能力、协作能力的创新型人才，才能更好推动智能制造领域的发展。丁烈云[8]对智能建造推动产业变革的基础上，分析了智能建造专业人才应具备的知识结构、知识体系和专业能力，并对智能建造专业人才培养的途径、学科基础和培养模式等关键问题进行了探讨。杨宏兵等[9]以S 大学智能制造工程专业为例，基于人才培养目标、专业内涵、学科方向凝练出智能制造工程专业特色，围绕专业教学体系和实践教学平台构建对智能制造工程专业特色的建设路径和实施方案进行了深入探讨，为智能制造工程专业的良性发展提供实践支撑。为满足新工科背景下智能制造产业发展需求，结合教学实践经验探索智能制造专业的建设思路。

1 智能制造专业建设存在的问题

1.1 现有人才培养方案无法满足新的培养目标

由于智能制造涉及工业互联网、大数据、人工智能和传统制造业的多学科高度交叉，因此对人才的综合素质要求更高，另外，传统的制造专业知识体系偏陈旧，课程建设缺乏人工智能知识体系，无法匹配智能制造产业结构的需求。

1.2 教学与科研分离，实践与理论联系不够

高校作为人才培养的主要渠道之一，长期以来通过课堂讲授作为知识传授的主要途径，导致所授知识体系与科学研究分离，无法形成合力去拔高学生的综合素质。为了提升人才培养的质量，高校一直倡导理论基础与实践技术相结合的培养模式，但由于实践设施未能全面整合，同时学生缺乏工程实践项目去驱动强化理论知识，导致学生的创新实践能力提高不够明显。因此，如何加强教学与科研相结合、工程实践能力与理论知识相结合，培养具备扎实的理论知识、工程实践能力、创新研究能力的智能制造产业需求人才，是每一位教育工作者需要思考的问题。

针对上述新工科背景下智能制造专业建设存在的问题，经过不断的教学实践和总结，采取“两结合一夯实”多元驱动，协同育人的培养模式完成新工科背景下智能制造专业建设。

2 “两结合一夯实”协同育人的培养模式

图1 为“两结合一夯实”多元激励协同育人的培养模式，通过“科教结合”+“产教结合”为途径，夯实思政教育，以培养具备创新研究、决策能力、协作能力的综合素质人才为目标。

图1 “两结合一夯实”人才培养模式

2.1 “科教结合”——“项目教学法”+“逐级螺旋上升”的培养模式

2.1.1 理论依据

人才成长的认知规律决定需要项目教学法来引领学生探索知识体系的形成是逐级螺旋上升的；学习是一个内外因共同驱动的认知过程，在上课的开始阶段，学生的认知活动在某种程度上是外部驱动的，即服从于教师的要求和调度，进而获得理论知识，在实践项目的驱动下，发现问题和解答问题成为认知的动机，在其牵引下主动获取和处理各种信息，不断对既有知识进行重构、细化和扩张，当在项目实践中发现问题后，通过现有的知识和查阅资料的方式进一步获得理论知识，将该理论应用于项目实践；具体表现为：理论—实践—再理论—再实践。

工程能力的培养需要合理的载体，即设置合理的项目，设置合理的项目需注意：（1）培养学时限制，不能随意增加项目；（2）项目的难易程度需结合本校招生生源质量，该差别决定不能照搬照抄别校的项目；（3）学校的类型和专业侧重点导致教学资源各异，进一步决定项目来源；（4）项目的构建要符合人才培养目标需求。通过构建真实的工程学习情境，建设实践驱动的课程体系，开展创新性工程活动，参与各级各类竞赛，对专业知识进行深度挖掘，师生间开展深度互动，让学生深度适应工程环境，并对自我展开深度剖析和对话，在深度反思总结中不断成长和超越自我，主动构建知识体系，学会对工程实践中产生的问题进行发现、分析、凝练，并最终解决。

2.1.2 项目构建

依托原有的制造专业群基础，根据社会经济发展对智能制造技术人才的需求，在原有的机械设计制造及其自动化和机械电子工程等专业基础上拓展新型人才培养的潜力和能力，构建智能制造项目、工业机器人项目、机械传动与控制项目以及现代工程装备驱动与智能控制项目等，培养适应企业要求和地方经济发展需要，具有人文素养、社会责任感和职业道德，掌握数学、自然科学以及智能制造工程的基础知识和专业知识，并具有工程实践能力和创新意识，能够在智能制造工程领域从事智能装备及产品的设计与制造、检测与控制，智能装备及产线的运用和维护、智能系统集成、信息管理和生产管理等方面工作的具备综合实力的人才。

2.1.3 项目实施

为强化同学们的工程设计水平与制造能力，打造品牌专业，以任务驱动方式，锤炼同学们的实践能力，提升同学们的理论水平。项目的实施分以下几个环节：（1）分年级与分小组实施：每个小组有不同年级的，互相影响；互帮互助，易于形成梯队。（2）课内与课外相结合：课内掌握理论知识，利用课余时间将其应用于具体的项目，作为理论转化实际的主要途径，并对欠缺知识进行补充。（3）多学科交叉：通过配备多元化的指导老师，使学生掌握交叉学科的知识，丰富学科体系。

2.2 “产教结合”—“完善内部资源”+“深化外部资源”的培养机制

2.2.1 完善校内实习、实训资源整合

完善的实习、实训基地是培养具备基础扎实、实践能力、协作能力、创新研究人才的基础。因此，智能制造专业建设需依托传统制造专业基地集群，整合校内外实践教学平台建设，包括工程实训中心、课内基础实验室、专业特色实践教学基地及企业实习基地等。其中工程实训中心、课内基础实验室可围绕原有机械专业实验室进行建设。专业特色实践教学平台围绕工业互联网及工业机器人、柔性制造、智能管理等符合智能制造专业培养目标进行规划和建设，突出数字化、智能化。

2.2.2 深化校企合作，协同育人

高校是人才培养的摇篮，企业是人才展示的平台，校企合作和校外实习基地的建设是毕业生能更快适应工作岗位的重要配置，搭建校外完善的实习实训基地，为本专业学生提供企业真实的工程场景，学生在企业实践过程中不仅实现理论与实践的结合，更能在实践过程中实现各类能力的培养。深化校企合作可以提高毕业生在职场的竞争力，同时也缩短了毕业生入职后的培训周期，给企业提供了更高的人才性价比和创新能力。因此，智能制造专业建设可以通过深化产教融合、校企合作等形式，对人才培养模式进行改革和创新。

加强智能制造专业教师与企业的学术交流，可通过老师“走出去”和企业“请进来”的合作模式。老师通过进入企业挂职锻炼或积极投身企业内部交涉，瞄准企业技术瓶颈和技术需求，将企业生产的技术问题与自己的研究方向进行匹配，鼓励申报与企业技术相关的科研课题，且实将论文写在企业真正需要的地方。邀请有智能制造专业人才需求的企业开展相关讲座与招聘，对智能制造专业建设提供相关建议和反馈，让学生尽早知道企业的人才需求，进而提升自身的综合素质。

2.3 智能制造专业人才培养过程夯实思政教育

为满足新工科背景下智能制造专业建设的新要求，夯实思政教育是课程思政建设的重要举措，是培养高层次制造产业人才的关键。2020 年5 月，教育部颁布的“高等学校课程思政建设指导纲要”指出：要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。智能制造是实现制造强国的必经之路，从事人员大多为所属行业的技术骨干，他们更是肩负祖国繁荣复兴的伟大使命，必须具备引领行业技术跻身世界前列的钻研精神和品质。

2.3.1 科学设计全面覆盖，明确夯实思政教育建设目标

完善新工科背景下智能制造专业建设，夯实思政教育的关键在将课程思政教育贯穿人才培养体系，结合学科发展定位和人才培养目标，针对性的完善人才培养机制，从学科建设、课程体系建设、课堂教学建设、教师业务能力建设、校园氛围建设、评价机制进行统筹规划。

2.3.2 创新课程思政教学内容，使其融入课堂教学

创新课堂教学模式，推进信息技术在课堂思政教学中的应用，激发学生的学习兴趣。任课老师要将课程思政渗透进课程设计中，融入到课堂教学，落实到教案和教学大纲中，贯穿进课堂授课、课内外实践指导和课程考核环节中。

2.3.3 有效利用课程思政信息化平台

注重利用“互联网+”等信息化技术模式，基于学生学习情况，结合线上线下课程资源，结合专业课、特色专业课教学内容，主动及时的收集相关素材资源。

2.3.4 加强教师课程思政教学意识和能力

聚焦榜样的力量，坚持把师风师德作为标准。提升教师思政教育理论知识和业务水平，依托网络培训等渠道拓宽教师视野，引导教师挖掘专业领域思政元素，自觉加强专业课程思政建设。

以“科教+产教”为主线，夯实思政建设为引领，相互促进，相互检验，相得益彰。通过思政教育的潜移默化影响，使学生的主观意识和综合素质得以提高，进而培养信息化下德才兼备的制造型人才。

3 结语

新工科背景下智能制造专业建设是提升人才竞争力的有效途径。经过长期的教学实践总结，针对智能制造专业建设及其培育途经进行了探讨，提出“两结合一夯实”协同育人的培养模式。以科教结合和产教结合为依托，以培养具备创新研究、决策能力、协作能力的综合素质人才为落脚点，人才培养的全过程始终坚持夯实思政教育，实现多元主体协同育人，实现培养匹配制造业转型升级对智能制造专业人才培养提出新要求的人才。