智能制造人才培养创新模式——“两融合一贯通四促进”多元主体协同育人

惠记庄，王 帅，丁 凯，朱 斌

（长安大学 工程机械学院，陕西 西安 710054）

《中国制造2025》明确指出，要加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。与传统的制造过程相比，智能制造更加注重网络化、智能化生产，协同式供应链无缝对接，需求端泛在连接实现全流程用户参与以及融合型服务使企业价值延伸。可见，智能制造不仅仅是制造技术与信息技术的融合创新，更将从产品形态、制造模式、经营理念、市场形态和行业管理等多维度重塑制造业，由此导致制造业对人才需求发生深刻改变。

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。作为国内理工科院校的机械制造专业，必须紧紧抓住当前难得的战略机遇，积极应对挑战，突出创新驱动，发挥制度优势，动员全员力量，探索“中国制造2025”发展战略背景下智能制造专业人才培养的路径、方法、措施和规律，支持中央实施制造强国的战略部署和陕西省的区域经济发展计划。为此，本文研究了“中国制造2025 发展战略背景下智能制造专业人才培养模式的探索与实践”这一课题。

智能制造涉及知识面广，实际应用中需要多人团队协作。目前我国智能制造面临自动化、信息化、智能化改造同步进行，要求从业人员必须具备一定的研究能力，协调三者同步稳进进行。因此，为满足智能制造产业需求，必须培养具备创新能力、合作能力、实践能力、创业能力的人才。郭建如等结合北京大学教育经济研究所的数据，对高校人才培养过程中影响创新能力的因素进行了详细分析。郭永春等以智能制造为背景，从专业设置、课程设置、教学评价入手，探索了高校“智造材料”创新人才培养体系的建立。李明秋等结合本校参加“西门子杯”中国智能制造挑战赛的经验，基于竞赛的实验室开放、实践教学体系以及基于项目理念的选拔机制三点结合的模式下，探讨了智能制造挑战赛对学生工程实践能力培养的促进作用。宋宝玉等面向机械专业，提出四年教学全程强化工程实践能力的培养模式。任万军等建立了以创新创业能力为导向的农学本科实践教学模式并在四川农业大学得到了应用。从上述学者的研究可以看出，近年来为满足新工科背景下人才需求，研究人员从四种能力中的一种或两种入手，建立了人才培养模式，针对智能制造人才需求，本文旨在提出同时培养学生四种能力的培养模式，以满足智能制造产业人才需求。

一、智能制造人才培养存在的主要问题

（一）人才培养中如何改进现有培养方案满足新的培养目标问题

与传统制造专业人才相比，智能制造客观上要求学科高度交叉融合，适应新时代要求的人才培养目标和毕业要求。传统的教学知识结构和课程体系过于陈旧，课程内容没能及时跟上时代发展的步伐，同时传统的知识讲授碎片化，没有实现知识点的融会贯通。解决这个问题，一是及时调整培养方案，制定新的适应时代发展的培养目标和毕业要求；二是建立面向“中国制造2025”背景下智能制造专业的课程体系，以国家《机械制造及自动化专业标准与课程设置》为依据，加强讲授大数据、云计算、物联网等最新技术与传统机械加工技术的融合内容，培养适应时代要求的人才；三是加强对教师的培训，对学生知识的掌握情况，进行科学合理的分析，为教学方法和讲授内容的改进提供依据；四是推动科研反哺教学，强化科研育人功能，鼓励教师及时把最新科研成果转化为教学内容，激发学生专业学习兴趣，跟上时代发展步伐。

（二）人才培养中教学与科研分离、产业与教育融合不深的问题

长期以来，高校人才培养的教育主体单一，教学与科研和产业彼此分离，没有形成育人合力。课堂教学仍是主要的育人方式，虽然高校一直倡导产学研协同育人，但由于多方合作的共享机制尚不明确、各方主体权责尚不清晰，导致企业参与合作的动力不足，学生融入科研的深度和广度不够，高校层面整合资源的意识和能力不强，造成人才培养过程中实践育人效果不佳，学生的创新实践能力没有得到提高。因此，如何加强教学与科研的结合、产业与教育的融合，培养具备专业理论知识、应用研究能力、创新实践能力的智能制造产业需求人才，是一个亟待解决的问题。

针对如上智能制造人才培养存在的问题，经过不断的教学实践、总结，本文提出了适合推广的智能制造人才培养模式——“两融合一贯通四促进”驱动的多元主体协同育人。

二、创新人才培养机制，构建“两融合一贯通四促进”驱动的多元主体协同育人模式

如图1 所示的人才培养机制，是基于新一轮科技革命和产业变革对人才培养的客观需求，以“科教+产教”两融合为手段，将思政教育贯穿人才培养全过程，强调以创新能力、实践能力、创业能力和合作能力四种能力达成为目的。改变传统教学培养模式，整合行业、企业资源优势，深度挖掘科技创新要素，构建“两融合一贯通四促进”驱动的多元主体协同育人机制，实现“产业+专业+创业+科研”多元主体协同参与的全新育人模式，培养能够解决智能制造领域复杂问题的高素质卓越人才。

图1 “两融合一贯通四促进”人才培养机制

（一）前沿研究与实践应用并行的“科教”融合——实践创新互促机制

第一，鼓励学生参与各类科技竞赛活动，培养学生的创新思维和创新能力。长安大学工程机械学院每年会选拔一批创新实践经验丰富、责任心强的教师形成竞赛指导小组，以学生参与为主，导师指导为辅，通过“查文献-设计方案-方案论证”体系，激发学生学习的主动性，提升解决实际问题的能力。工程机械学院学生参与的各类竞赛，包括国家级大学生创新创业训练计划项目、全国大学生机械创新设计大赛、国际工程机械及专用车辆创意设计大赛等。获奖共计100 余项。其中“爬形式擦路灯装置”获2019 年中国第五届国际工程机械及专用车辆创意设计大赛一等奖。学生参赛的“越障机器人”项目，10 人形成一个团队，开发机器人底盘悬挂结构时发现大量加工件成本高，通过查阅资料、撰写方案和实验调试后，最终确定用板材和榫卯结构代替一些加工件的思路，成本仅相当于一般结构的1/5，并实现了优秀的减振性能，凭借此项目，该团队获“校级2019 年长大之星”。

第二，引导学生参与科研项目，坚持以真实科研项目为链接，让学生以“学生-项目-导师”方式进入教师的科研项目，开发学生的创新意识并提升实践能力。本科学生在大学第三年开始接触专业知识，此时让学生接触科研项目，以项目为导向，一是有利于学生正确认识专业领域，二是有利于学生培养正确的学习目标，三是有利于学生科研能力及知识应用能力的培养。学院以与陕西某汽车零部件制造企业合作的陕西省智能制造重大专项为契机，结合学生平时成绩，以答辩的方式，选拔了部分优秀本科大三学生，以导师为首组成科研团队，并配备若干研究生。第一阶段，老师带领学生通过企业反复调研的方式，现场教学，让学生明确了该项目实施的具体环境及将要展开的科研内容。第二阶段，研究方案确定过程中，考虑到本科学生第一次接触科研项目，以导师与研究生讨论研究为主，本科生全程旁听的方式。第三阶段，项目以智能制造执行系统开发的方式实施，以本科生为主，研究生为辅，导师从旁指导。这种“学生-项目-导师”方式，引导学生参与科研，效果显著，学生普遍认为大有收获，兴趣盎然。同时，最终本科学生整理该项目的成果，发表了若干软著、专利，成果斐然。

第三，科研反哺教学，科研项目、竞赛案例进行总结，改善教学效果。一方面，通过科研项目实施，了解智能制造专业人才需求，及时调整人才培养方案内容，专业课程内容，实现专业内容的动态调整。另一方面，教师将自己的科研项目、竞赛案例带入课堂，既丰富课堂内容，又培养学生知识运用的能力。如工程机械设计课上组织竞赛获奖的队伍把当时的答辩作品进行展示，供学生讨论学习；牵引性能实验课上教师将参与的科研项目实验进行演示，通过真实的科研项目来系统学习。

（二）基于多渠道的“产教”融合——学用一体机制

一是校企联合培养，鼓励企业参与到人才培养的全过程，将企业专家和一线工程师“请进来”开设行业特色课程和创新实训项目，同时让学生“走出去”在企业实习实践并开展校企共同指导的毕业设计。学院与徐州工程机械集团有限公司、陕西汽车控股集团有限公司等10余家著名大型企业集团建立了良好的校企关系，并聘请了多位设计研究院的资深专家指导学生的毕业设计，并且还配备不同生产岗位的技术人员作为指导，企业导师和校内导师共同对学生毕业设计进行跟踪指导。

二是加强学院与企业的技术交流，将企业一线的实际问题作为高校科研选题的重要来源，共享实验平台和研发平台。学院老师积极到科研院所和生产企业进行各类项目实践，瞄准企业需求开展科研工作，协助企业解决了设备的设计、制造、控制、性能匹配等关键技术问题。如解决了国内沥青混凝土摊铺机作业速度与设计速度不合理问题；开发了智能化沥青洒布车和同步碎石封层车（通过陕西省交通厅验收，达到国内先进水平）；全液压平地机与全液压推土机匹配理论与控制技术研究处于国内领先；微波技术在道路养护与除冰除雪应用研究取得重要突破（通过中华人民共和国交通运输部鉴定，处于国际先进水平）。

三是搭建产教基地，作为学生的实践教学和实习就业基地，营造真实工程环境。智能制造产业需要学生具备过硬的实践能力，产教基地的建立既利于学生实践能力的提升，又利于学生提前适应企业环境，为学生就业、创业打下坚实基础。学院与西安市碑林大学创新产业带管理委员会、中交西安筑路机械有限公司、三一集团、徐工集团、郑州宇通重工有限公司以及中铁二十局集团等相关企业建立了32 个联合培育基地。

（三）以成果转化为导向的“科产教”一体化——“三教”螺旋式改进机制

“教”有教师、教材、教法之意。教师传承，教材承载，教法贯通。“三教”的改进，对教学质量的提升至关重要。在长期的教学实践中通过“科产教”的一体化，我们形成了一套切实可行的实施方法。如图2 所示，通过校企合作，教师进企业深入调研，对企业现存问题诊断。针对问题，通过文献查阅、组会讨论等形式，师生共同研讨，确定解决方案。借助学校现有科研平台，进行实验验证。然后通过企业的应用，实现技术验证，企业受益的校企共赢目标。最后对问题提炼、研究解决、技术实现过程中的创新点进行梳理，以论文、专利等形式，实现成果转化。

图2 “三教”螺旋式改进机制

2019 年以来，学院借助陕西某汽车变速箱制造企业与学校共同承担的“陕西省智能制造重大项目”合作之机，老师带领学生通过在企业的长期调研，对智能制造涉及的数据采集、物联通信、制造执行系统（MES）、机器人技术等知识有了丰富的积累。针对该企业智能制造改造项目中刀具预测建模、转轴运行数据采集、智能计划调度等方面存在的问题，师生共研，给出了可行的解决方案，并通过校内实验设备进行了相关验证。将研究成果在该企业现有的智能制造模块进行了应用。通过“科产教”一体化的过程，师生积累了丰富的智能制造领域的知识，夯实了解决该领域工程问题的基本能力，问题的研讨中，老师通过知行合一，言传身教的方法，提升了学生的四种能力。同时通过提炼梳理，发表了若干高质量论文、专利、软著，也为后续教材编写提供良好的素材。这种“科产教”一体化通过不同企业项目不断的重复进行，可以使得智能制造领域人才培养的“三教”改进呈螺旋式上升。

（四）智能制造人才培养过程思政贯通——思维的潜移默化机制

思政贯通是落实立德树人根本任务的重要举措。对人才培养质量的提高至关重要。如何实现人才培养的思政贯通，是智能制造领域人才培养迫切需要解决的问题。如图3 所示，通过实践总结，本文提出的思政贯通途径有“时艺”融合、“导行”合一、“二元”评价。

图3 思政贯通途径

“时”指专业领域相关的时政，“艺”指专业相关的工程技艺。“时艺”融合指在智能制造专业人才培养方案制定的过程中结合国家当前最新的规划纲要，如2021 年工信部、国家发改委等8 部门印发的《“十四五”智能制造发展规划》等。如本学院智能制造专业培养方案的制定参考了工业和信息化部、财政部2016 年发布的《智能制造发展规划（2016-2020 年）》和学院“科产教”一体化的最新成果等。具体体现在智能制造专业课程教学过程中，根据国内智能制造现状，对比国际制造前沿，激发学生爱国情怀，助力学生树立正确价值观、人生观。

“导”指马克思列宁主义、毛泽东思想、习近平新时代中国特色社会主义思想等指导思想。“行”指智能制造领域技术实践。“导行”合一就是要在企业实践、科研实践中，坚持党、国家的导向，并将指导思想应用于技术领域。物理相通，“导”是唯物辩证的，智能制造的人才培养也应是唯物辩证的，二者具有相同之处，取象比类，在“产教+科教”融合的人才培养方式中，始终以“导”促教，“导行”合一。只有体现出其无与伦比的作用，才能更好地促进思政在智能制造人才培养过程中的贯通。

“二元”评价指过程评价与结果评价。目前高校思政教育仍然采用传统的课堂形式开设思想道德修养与法律基础、毛泽东思想与中国特色社会主义理论等，每学期以考试的形式进行考核。这样传统的应试式教育，弊端在于无法融入实际应用，贯穿整个大学教育。近年来，针对现有弊端，课程思政的方式被提出，将思政融于专业课堂，对现状有一定的改善效果。在“产教+科教”的实践中，我们将思政融于“科产教”一体化实施过程中，并通过问卷调查、教学成果考核等等形式进行评价，在过程中以评价促“思政”。同时在每个项目式教学结束之际，让学生以论文的形式，对“科产教”过程中的科学素养，品德如勤奋、坚持等，政治素养的作用进行总结。通过论文评价的方式进行结果考核。

以“产教+科教”为途径，过程、结果评价相结合，实现思政实践与反思。“科产教”的重复进行，思政教育如影随形，持续跟进，并不断被实际检验，使得学生更加认可思政的重要性，而不是强行灌输。

三、结束语

经过不断的实践总结，本文针对智能制造人才培养中存在的问题，提出“两融合一贯通四促进”多元主体协同育人模式。以科教融合为引领，以产教融合为支撑，以“四个能力”培养为落脚点，始终将思政教育作为主线贯穿在人才培养的全过程，实现了全要素参与育人、全过程协同育人和全方位融合育人。发挥了“1+1>2”的协同创新功能，促进了高校教育链、创新链、人才链与行业链、产业链有机衔接，实现了多利益主体共赢，并形成了一套可借鉴、可复制的实施方案。