基于产教融合的智能制造专业教学改革研究

赵彻 冯春 姜文彪 张祎伟

[摘 要] 智能制造在推动中国制造产业升级的同时，也为应用型本科院校的人才培养提出了全新挑战，急需专业建设和教学改革方面的新理念、新经验。常州工学院以智能制造产业学院为平台，力图通过产教融合育人机制解决智能制造专业建设中普遍面临的痛点、难点。通过从专业建设和人才培养方案优化、实践教学体系重构、教学方法创新，以及教学资源保障等方面探讨智能制造产业学院的改革经验，可为国家和地方培养更多高素质、复合型智能制造专业人才提供一些经验。

[关键词] 智能制造;产教融合;教学改革;智能制造产业学院

[作者简介] 赵 彻（1987—），男，吉林长春人，博士，常州工学院航空与机械工程学院讲师，主要从事机械仿生学与智能制造研究;冯 春（1981—），男，内蒙古赤峰人，博士，常州工学院航空与机械工程学院副教授，主要从事机器人及机器视觉研究;姜文彪（1991—），男，山西浑源人，博士，常州工学院航空与机械工程学院讲师，主要从事流体力学与智能制造研究。

[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）09-0077-04 [收稿日期] 2022-01-20

新一代信息通信技术、新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合，开启了智能制造的新领域，为制造业带来新的理念、模式、技术和应用[1]。在国家政策推动、工业技术转型升级等背景下，我国智能制造产业快速发展，为制造业的分工格局带来了深刻的影响[2]。在智能制造产业发生巨大变革的同时，也带来了本科教育理念上的转变，我们急需培养智能制造工程领域大量实践能力强、综合素质高的高层次创新人才和紧缺专门人才[3，4]。现代产业学院作为一种融人才培养、科学研究、技术创新、企业服务、学生创业功能于一体的示范性实体，与智能制造工程专业的特点和需求高度契合[5，6]。为落实党的十九大报告中关于“深化产教融合、校企合作”的重要决策部署，接轨《国家产教融合建设试点实施方案》，服务长江三角洲区域一体化国家战略，常州工学院成立了智能制造产业学院[7]。学院以产教融合、校企合作促进教学改革为立足点，坚持校企协同育人、协同创新、共同发展，取得了一系列专业建设成果和宝贵经验。本文从专业建设和人才培养方案优化、实践教学体系重构、教学方法创新，以及教学资源保障等方面对常州工学院智能制造产业学院的办学经验进行系统总结，将为应用型本科院校智能制造专业的建设与改革提供新的理念和思路，具有重要的现实意义。

一、我院教学改革的主要举措

与传统工科专业相比，智能制造工程属于新兴领域，专业建设和人才培养模式还处于探索阶段，容易出现课程体系不健全、课程知识老化，以及与生产脱节等问题。为了使学生的知识结构达到智能制造系统级的需求，常州工学院智能制造产业学院采取了以下改革措施。

（一）专业建设及人才培养方案优化

1.专业建设。智能制造产业学院围绕国家一流专业和省品牌专业建设工程目标任务要求，以工程认证为抓手，落实“以学生为中心、成果导向、持续改进”理念，建立社会企业、校友、行业专家参与专业建设方案的制修订的反馈和互动机制，并遵循学校产教融合特色的应用型大学建设方案，参照智能制造相关的产业结构，使专业结构与其深度融合，相关专业标准与具体的职业要求深度融合，不断完善和优化专业建设方案，着力提升应用型人才培养质量。

2.人才培养方案优化。面向智能制造产业的发展，凝练与行业企业对接的专业群，坚持立德树人根本任务，充分听取企业负责人和一线研发人员意见，合理修订人才培养方案。通过“9775”的人才培养方案制定模式，即90%的专任教师参与、调研7家以上行业企业、调研7所以上同类高校、邀请5位以上企业导师参与，构建与行业产业无缝对接的课程体系，共同制定核心课程标准，进一步扩大产教融合型教材和课程的建设力度，共同组织实践活动，推进校企深度合作，进一步体现产教融合特色和应用型人才培养要求。

（二）实践教学体系重构

智能制造专业具有很强的综合性和实践性，需要学生将机械制造、机器人、自动控制、工业软件等方面的知识与智能制造企业的生产实践相结合，对教学体系的构建提出了更高的要求。因此，常州工学院智能制造产业学院通过以下措施对现有的教学体系进行了优化重构。

1.多学科交叉融合。学院招收機械、电子、通信、计算机和工业设计类相关专业学生，使不同专业背景的学生通过共同学习、共同训练、共同参赛、共同创业，实现跨学科专业的碰撞与交融。

2.产教深度融合。学院由产业基地、南京航空航天大学联合共建，依托产业基地的产业界高端人才、南京航空航天大学师资力量和与国际接轨的产业化平台，实施培养方案共同制订、教学过程共同实施、产业化平台共享。

3.能力培养导向。通过智能制造应用场景的进阶式项目设计，学生独立或组成团队进行贯穿4年全部教学时程的项目设计，通过项目体验“做中学、学中悟”，持续提升学生的自主学习能力、团队合作能力、知识应用能力、工程能力、创新能力、创业能力。

4.与国际接轨。学院以培养面向智能制造的高水平创新创业人才为目标开展创新创业教育，在项目设计中植入创新思维、创新方法、金融、创业等培养内容，并向有价值的项目提供国际化的创业孵化风险投资服务。

（三）教学方法创新

1.多方面协作，建设“素质教育—科学研究—技能培训”教学平台。借助已有的校企合作平台，将现有教研资源与企业资源融合，模拟企业研发模式，配备学院企业双导师，将行业主流技术引入实践教学环节，提高机械类人才培养与地方经济发展需求的吻合度，使教学过程贴合企业实境，培养学生的职业情感，提高学生的工程素养。

2.多资源共享，依托现代教育信息技术，构建探究互动式教学模式。构建并实施多层面结合（理论与实践结合、课上与课下结合、线上与线下结合）的多课程（“机械原理”“机械设计”“机械制造技术”“自动控制”“智能制造技术”）资源共享的探究式教学方法，促进学生从被动接受向主动探究转变，提高学生的创新意识和创新能力。迎合当下青年学生群体获取知识和信息的方式，依托现代信息技术及网络平台，实时反馈学生的学习状态，实现师生、生生互动，最大限度地提高学生学习的有效性和集成度。

3.多元化考评，结合互联网技术，构建“学业+能力”综合评价体系。采取线上线下相结合的方式，将现代信息技术用于随堂测试、阶段测试、分析与讨论的过程中，将教、学、考三个环节相互融通;实时获取学生平时的学习情况;在日常实训环节和课程考核中，提高涉及工程应用内容的比例，安排实习实践的时间不少于一年，實践教学学分不少于总学分的35%。

4.文化互融，理解企业文化内涵，强化职业认同感。通过“有形文化”和“无形文化”渲染，增强学生对合作企业的归属感;通过企业奖助学金设立，建立学生对合作企业的荣誉感;通过标准化企业制服和标准化车间配置，加大学生对企业文化的感知;通过教学及“双创”教育，强化学生对企业文化的理解和领会;通过“工程化”教学过程和氛围，强化学生的工程素养和职业认同感。

二、教学资源保障体系建设

智能制造专业相关专业尚处于起步阶段，亟待开发整合优质的教学资源。面对这一难题，常州工学院智能制造产业学院在国家一流建设专业机械设计制造及其自动化、机械电子工程专业和省重点建设学科机械工程的基础上，依据不同企业的人才需求，整合校内教学资源，不断开发优质教学资源，具体改革措施如下。

（一）加强师资队伍建设

作为承担智能制造专业教学任务的主要力量，不断加强师资队伍建设是优质教学资源的重要保证。因此，学院坚持柔性引才、灵活用才、一人一策、绩效激励，引进高层次学科带头人和具有国际教育背景的优秀人才。近三年，共引进6名博士，形成了以学科和学术带头人为核心，以中青年教师为骨干的教学科研团队。

为加强教师的实践教学能力，学院鼓励教师到企业、地方挂职，培养“双师双能型”教师。近三年，7位教师以兼职方式到企业开展专业实践与社会服务，聘请28位产业教授和行业企业兼职教师承担专业教学工作，目前，专业系有12位教师被学校认定为“双师双能型”教师。

学院积极推进教师访学、进修、交流工作，助力教师专业发展和教学能力的提升。近三年，共有11位教师赴国（境）外访学研修，25人参加教学教研类学术会议、论坛等，学院教师入选省级人才工程6项，出版省级重点教材6部，获批省级以上教育教改研究课题9项。

为促进青年教师的成长，学院不断完善青年教师导师制，鼓励青年教师加入教学团队，提高青年教师的教学技能和业务水平。近三年，专业青年教师省级教学竞赛获奖3项，校级教学竞赛获奖8项，晋升副教授5人，由本专业骨干教师组成的机械设计制造教学团队获批校级优秀教学团队，1名教师获校教学名师。

（二）实践教学软硬件资源投入

智能制造工程专业对实践教学的场地和设备都具有更高的要求。因此，智能制造产业学院重点加强了与产业发展相融合的专业实验室、中试和实训基地，以及校外实践和实习基地建设，其中，建筑面积达6.5万平方米的产教融合实训大楼和占地达24亩的科技产业园已经建设完成。产教融合实训大楼将重点引进先进制造业领域的骨干和特色企业（产业园区），共建服务于我院相关专业人才培养的实验、实习和实训平台，共建服务于相关学科的科技创新、分析测试和社会服务平台，共享校企双方优质人力资源;科技产业园将重点引进和培育与先进制造、新材料和节能环保等产业相关的科技企业，为学生的校外实习提供场所。

在软件资源方面，学院以关键零部件的智能制造为主要对象，打造了一个基于智能循环再制造概念的工程实践教学和技术开发综合平台，并深度融合智能制造领域的人才培养、科技创新和一流专业建设内涵，使之具有聚焦战略性新兴产业集群、高素质应用型人才培养示范引领作用突出、多效多能、集成化和综合性等特征。

平台包括丰富的实训项目，具体包括：智能制造系统可适应规划仿真平台应用、智能制造系统快速重构实训、PLC编程连接及调试实训、智能制造系统虚实互联、同步仿真实训、智能制造系统数据分析和方案评估实训、数控机床仿真编程实训、工业机器人编程仿真实训、智能制造系统机械故障检测实训，以及智能制造信息管理与执行系统操作实训等，能够积极培养智能制造专业学生进行创造性设计、制造与运用智能制造系统与自动化生产线的能力，以及分析、调试、维护与实际操作智能制造系统与自动化生产线的能力。此外，根据零部件的加工特征，学生还可以独立自主设计不同种类的柔性可重构智能制造系统，通过虚拟仿真和数据分析筛选出最优方案，在真实环境下快速搭建智能制造系统并对零部件进行加工。

三、教学改革成果

学院坚持以学生为中心、理论课程与生产实践结合、课内知识与课外知识结合、科学技术与社会人文结合，实现了教学、研发、实践、创新、科技人文的有机融合，取得了一系列阶段性成果。

（一）人才培养质量提升

秉承“边投入边产出”的原则，学院专业实验实训基地运行至今，共接纳学校专业教师和学生1000余人次进入实训中心、研发中心或实验室完成相应的实践教学任务，使学生就业适应期大为缩短，解决了工程技术技能型人才培养环节的瓶颈问题。学院定期开展AutoCAD、UG、PRO/E、SolidWorks及高级技工的培训与认证等，为智能制造行业培训企业员工百余人次，解决了产业与高等教育脱节严重的问题。

（二）教育教学成果

围绕智能制造专业建设了一批具备理实一体理念、符合产业需求的课程，并进行相关课程和教材开发，现有产教融合型教材15部，每个专业有20%以上的课程为校企合作共同开发的产教融合型课程。建成了紧密合作型校外合作实习基地20余家，聘请产业教授和行业企业兼职教师28名，建成5门企业学习课程;近三年获得省部级教改课题9项，各级各类课程建设项目18项，校级教学类奖项20余项，学院教师入选6项省级人才工程，出版4部省级重点教材。

（三）实践教学成果

建立了“学院、基地和社会孵化”三级协同递进式创新创业平台。学院为项目选育平台，承担学生的专业性创新实践能力培养，打造具有专业特色的创新实验室和分布式众创空间;基地为选育后项目的孵化平台，培养学生的综合创新实践能力，打造应用技术研究和产品研发为导向的工程中心、综合性产教融合示范基地、学校众创空间和创业园;社会孵化平台为大学生初创平台，学生项目通过基地内创客空间孵化后，引导其进入孵化平台，为创业成功打下基础，并在中国“互联网+”大学生创新创业大赛中获奖。迄今为止，学院与企业合作建立的校企协同实践基地共7个。

常州工学院智能制造产业学院经过两年多的建设，在专业建设、人才培养、实践教学体系重构、教学方法创新、师资队伍建设，以及软硬件资源投入等方面进行了深度革新，证明了“产教融合、协同育人”这一人才培养机制可以集合全校之力，积极探索跨业界、跨学科、跨專业整合教学资源，打破学科专业壁垒，打造应用性交叉学科专业，对促进教育链、人才链、产业链与创新链的有机衔接也具有重要作用。在应用型本科院校开展基于产教融合的教学改革，将有助于为国家和地方培养更多掌握电子信息、自动化、机械制造等专业知识，能够集理论、操作、调试、生产、维护于一体的智能制造专业技术人才。

参考文献

[1]刘强.智能制造理论体系架构研究[J].中国机械工程，2020，31（1）：24-36.

[2]柯建波.浅谈我国智能制造的发展建议[J].电子工业专用设备，2021，50（6）：1-6.

[3]庄红超，王仲民，蔡玉俊，等.新工课背景下智能制造工程研究中心建设探索[J].中国多媒体与网络教学学报（中旬刊），2021（9）：192-194.

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[5]徐家庆.应用型本科院校深化产教融合的策略及实现途径[J].中国大学教学，2018（12）：79-81.

[6]周斌，卢红，郑银环，等.面向新工科人才培养的智能制造工程专业实践教学体系建设与研究[J].科技视界，2021（34）：49-52.

[7]龙兵，曹霞，高双胜.面向区域产业发展的地方应用型高校产业学院建设[J].装备制造技术，2021（9）：111-114.

Research on the Teaching Reform of Intelligent Manufacturing Major Based on Industry-education Integration

ZHAO Che， FENG Chun， JIANG Wen-biao， ZHANG Yi-wei

（School of Aviation and Mechanical Engineering， Changzhou Institute of Technology， Changzhou， Jiangsu 213032， China）

Abstract： As the promotion of the upgrading of China’s manufacturing industry， intelligent manufacturing also poses new challenges for talent cultivation in applied undergraduate colleges and universities， and urgently needs new ideas and new experience in professional construction and teaching reform. Changzhou Institute of Technology takes the Intelligent Manufacturing Industry College as a platform， and strives to solve the common pain points and difficulties in the construction of intelligent manufacturing major through the education mechanism of integrating industry and education. Therefore， by discussing the reform experience of the Intelligent Manufacturing Industry College from the aspects of professional construction and talent training program optimization， practice teaching system reconstruction， teaching method innovation， and teaching resource guarantee， it can provide some experience to cultivate more high-quality， compound， and intelligent manufacturing professionals for the country and the local area.

Key words： intelligent manufacturing; industry-education integration; teaching reform; Intelligent Manufacturing Industry College