新工科背景下智能制造专业实践教学模式的构建

2023-03-24杨天兴水清皎

智能制造 2023年6期

杨天兴，刘昊，曾辉，水清皎

（兰州城市学院培黎机械工程学院，甘肃兰州 730070）

1 引言

《中国制造2025》指明了中国制造业未来的发展方向为智能制造。智能制造工程专业是新工科专业的典型代表。新工科是中国未来科技和智能时代的持续源动力。“新工科”概念的产生，是国家主动应对新一轮科技革命和产业变革、支撑服务创新驱动发展所设立的国家新战略。目前，智能制造专业实践教学模式的相关研究也有很多，譬如，通过积极创建产教融合智能制造实训基地让学生了解、学习先进的智能制造技术，助力学生创新实践能力的提升[1]；OBE 模式的实践创新教学设计与新工科人才培养目标相结合，探索构建基于成果导向的创新实践教学模式[2]等。

新工科背景下智能制造产业要求工科高校应积极进行人才培养和实训教学的探索，加强工科学生的实践操作训练和学生技术能力的训练，提高学生的综合实践能力，培养出符合现代企业需要的高素质、技能型专业人才[3]，以适应并满足新兴产业和新经济时代的技术人才需求。

2 实践教学模式现状

智能制造工程专业对大学生的实践操作能力、技术创新能力等综合实践能力的培养提出了一个全新的要求，而当前实践教育教学模式无法满足智能制造产业对大学生综合实践能力强、素质高、复合型专业人才的要求，主要表现在以下几个方面。

2.1 传统教学模式下学生创新实践能力不足

现代教育体制下，受教育现状和传统观念的影响，以独生子女为主的大学生在上大学之前，以考上大学为主要奋斗目标。在成为大学生之前，大多数学生不但极少参与实践活动，就连自己的衣、食都很少动手，时间全是在书本学习的过程中度过的。学生的创新实践能力根本无法得到训练，实践能力几乎可以认定为零。

2.2 学校实践设施及考核制度不能确保学生创新实践能力的培养

进入大学之后，校内的实践教学体系基本是成熟的，但大多较为陈旧，且多为验证性实践，学生的创新实践能力无法得到训练、提升，无法做到与智能制造产业的有效衔接。新建本科高校由于前期办学经费欠缺，校内的实践教学难以获得经济保障，实践实验条件不理想、滞后、经费的不足等原因严重制约了实践教学的达标。传统单一的实践考核制度如依据预习报告、现场模拟操作、实践实训报告等方面来评定学生的实践成绩，根本无法满足智能制造产业对学生实际操作水平、创新实践综合应用能力等方面的要求。

2.3 实践教学基地不能有效发挥学生创新实践能力的培养作用

对于学校与企业协商共建的校外实践基地而言，由于学校与企业界合作不足，企业生产任务繁重，不愿意因接受学生实践而使得生产受到影响，造成机械工程实践无法完成或质量很差，根本无法实现建设校外实习基地让学生走进企业，参加生产实践，积累工作经验，提升工作技能，在创新、实践综合能力方面得到提高的目的，这严重制约了实践教学目标的实现。

2.4 专业教师实践教学师资力量不足

实践教学不但需要教师具备一定的专业理论知识，更需要具备丰富的实践经验。青年教师大多数出学校门后，直接进学校门，很少有企业生产实践经历。青年教师缺乏生产实践经验，又由于自身的各种原因不愿意或无法去生产一线学习，从而导致实践指导教师能力欠缺，导致实践教学师资力量不足。

3 实践教学模式的研究与构建

面对制造业智能化的发展要求，高校人才培养应结合企业实际需求，着力解决实践教学中存在的问题，培养新工科背景下智能制造产业急需的多学科交叉、具有创新实践能力的人才[4]。

3.1 转变传统实践教育教学观念，统筹规划各教学环节

1）实践教学中融入“工匠精神”思政教育模式的探索。在保持实践教学内容体系稳定的前提下，持续建设和优化课程内容，融入课程思政，实现立德树人，优化教学资源，实现先进性、效用性、多源性，切实服务于新工科背景下智能制造工程专业实践教学模式的构建。“工匠精神”的基本内涵包括敬业、精益、专注、创新等方面的内容，具有很强的现实教育意义。教师在教学过程中要将“工匠精神”与理论教学、实践教学相结合，探讨如何把思政教育与课程教学相融合，通过相关案例的引入、学习，既能够丰富实践教学的内容，又能潜移默化地向学生渗透“工匠精神”的内涵，使学生在实践学习的过程中感受工匠精神，逐渐认识到工匠精神在提高其专业水平和技术能力中的作用[5]。树立正确的社会主义核心价值观、世界观，为毕业后顺利踏入工作岗位做好准备。

2）实践教学要以培养学生工程素质为原则。构建科学、有效的实践教学体系，改变重理论轻实践的教学模式，实现实践教学环节的有效衔接与整合，遵循“手脑并用，创造分析”的理念，解决理论与实践相结合的问题。充分利用各个实践教学环节促进大学生实践与创新能力培养。例如：课程设计要注重使学生将所学专业理论知识与工程实践相结合，毕业设计的内容首选专业理论与工程实践联系紧密的研究内容，进行多学科交叉创新的选题；以项目训练为抓手，以科技竞赛为驱动，以学生学科组织为平台，以开放实验为补充，狠抓学生工程素质能力培养[6]。以此来改变传统教学实践教学不足，机械工程训练软化，学生创新能力需要加强的局面。

3.2 加大资源投入，提升以产品为导向的实践教学设施配置；创新实践考核制度，确保实践教学效果

1）以产品导向为原则构建实践教学平台。为了解决实践教学内容过时，同生产实际差别太大，学生不感兴趣等诸多问题，实践教学内容应尽可能与企业产品生产实际工艺流程相近。能力是通过各种实践环节锻炼出来的，让学生真正了解、熟悉产品生产过程，学生通过最直接的方式，以最简单、最有效途径获得专业基本知识和基本实践技能，从而具备一定解决生产过程中出现的工艺问题的能力，以期提升学生实践水平，提高实践教学的质量。

2）加大资源的投入，为高效的实践教学提供合适的条件。原有的传统实训设施显得过时、陈旧，根本无法满足智能制造专业的实践教学需求。为了适应新工科背景下智能制造专业对人才培养和实训教学的要求，政府及学校应积极应对，增加对高校教育实践教学的经费投入，进行原有实训设备的更新，购置智能制造设备，将智能制造设备引入教学实训过程中，提升学生的学习效率[7]。同时进行积极的探索，加强校企合作，建设具有生产功能和教学功能的实践实训基地[8]，全力为智能制造工程专业及其他专业的学生实践教学提供保障，提升学生的综合实践能力。积极筹措资金，提供更多的学生参与创新创业竞赛和项目训练的机会，使学生和教师都拥有更开阔的视野。

3）合理、有效的考核制度是实践教学效果的保障。目前多数学校的考核方式仍然是传统的、单一的，无法适应当今快速发展的新兴产业和新经济对人才的需求。对学生实践学习考核评价应注重主体多元性，注重“过程监控”，从根本上解决学生学习的被动性，培养学生学习的积极性、主动性[9]。应分别从学生对课程的自主学习能力、理解与讲述能力、实际操作水平，以及创新能力素养作出判断。逐步建立规范化的实践教学管理运行机制，强调动态调整和持续改进，确保实践教学的质量和效果[10-11]。譬如在今后的实践教学中加强过程性考核和管理，让学生对知识点的综合应用能力不断提升，到课程结束前能够培养学生达到综合应用的能力。可进一步进行知识的扩展和延伸，加强项目式学习的内容，练习其解决复杂工程问题的能力。教师和团队也要致力于将更加深入和灵活的学习内容会以线上课程的方式展开，要求学生在课前课后完成，这将会改善实践教学在灵活运用和综合设计方面再大幅度提高。

3.3 创建智能制造需求的创新实践能力素质高的学生的实践基地

对比传统制造而言，智能制造对学生在知识和能力综合素质方面有较高的要求，要求学生是具备专业知识融会贯通的能力、具有工程实践创新能力的复合型人才[12]。在中国制造从大国到强国的发展背景下，实践教学基地的建立要以学生的培养质量是否满足新工科背景下智能制造产业的需要为标准，实践基地的建立需要面向智能制造需求，培养具有开拓创新精神的应用型本科毕业生为导向。《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，宣告了中国从此进入研究和全面推广智能制造的新阶段。国家政策的驱动，智能制造产业人才技能的需求及智能制造产业全球化发展的趋势迫切要求人才培养教学中实践教学不能只关注适应某单一岗位的实践操作能力，同时还应培养学生将来能够胜任不同岗位的能力，培养学生具备开发、设计、创新应用等不同的能力，能够完成新技术项目的研发、新材料、新方法、新工艺的引进和使用的技术能力[13]。

3.4 教师实践教学内容和能力的丰富与提升

当前一些应用型本科学校的青年教师，尤其是从事实践教学活动的教师，具有高学历和良好的科研能力，但缺少有效的实践教学经验和工程实践经验。为了提升教师的实践教学水平，应该加强青年教师的教学培训，尤其是实践教学能力的提升。鼓励青年教师到企业生产一线去实践锻炼，了解生产实际需求和新技术、新工艺，不断更新实践应用知识，依据生产实际需求设计相应的实践内容，丰富实践教学内容，丰富教师自身的实践知识，创新高效进行实践教学的方法[14]，从而提升教师自身的理论与实践的结合能力；更加有效地开展实践教学工作。