面向新工科的智能制造人才培养模式构建研究

武照云 李丽 曹毅 石庆升 赵璞

摘  要  智能制造工程专业是一个新兴的多学科交叉专业，也是典型的新工科专业。基于新工科和OBE的核心理念，探讨智能制造工程专业人才培养目标定位、人才培养模式构建、专业建设路径探索、人才培养质量保障体系等问题，对于完备人才培养模式、提升智能制造工程专业建设水平等具有积极的参考意义。

关键词  新工科；智能制造；产学合作；协同育人

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）01-0058-03

0  引言

近年来，德国、美国等制造强国分别提出了“工业4.0”“工业互联网”等国家战略，在此背景下，我国也提出了《中国制造2025》，将制造业转型方向定位为“智能制造”[1-2]。发展智能制造，人才培养需先行。为了满足国家战略发展需要，加快培养智能制造领域高端人才，2017年我国高校首次开设智能制造工程专业。迄今为止，全国共有100多所高校成功申办“智能制造工程”本科专业，为我国智能制造领域高级专业技术人才的培养提供了广阔的平台[3-4]。

智能制造工程专业是一个新兴的多学科交叉专业，涉及机械工程、控制工程和管理科学等多个领域，集成了先进制造技术、嵌入式系统、工业机器人、传感器与智能检测、智能优化算法、智能工厂集成技术、智能工厂生产计划等多学科领域的课程[5]。目前国家智能制造标准体系还未完善，各高校都在探索智能制造工程專业如何建设以及智能制造人才培养体系如何构建的问题。自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，对新工科的内涵特征以及建设发展路径进行了积极研究与探索，明确提出各高校要大力培养与新兴产业相适应的复合型新工科人才[6]。在新工科建设背景下，面向新工科的智能制造人才培养模式建设研究迫在眉睫。

1  智能制造人才培养模式构建思路

1.1  面向新工科的智能制造人才培养目标定位

按照工程教育专业认证与OBE理念，明确人才培养目标定位是确定人才培养模式以及实施专业建设的先决条件。所以，首先需要定位新工科背景下的智能制造人才培养目标。对此，需要充分掌握社会对智能制造人才培养的期望值、行业与企业对智能制造人才的岗位需求以及智能制造工程专业人才需要达到的水平与能力。

1.2  面向行业需求的创新型智能制造人才培养模式构建

创新型人才培养模式的构建与实施，是实现专业人才培养目标的核心与关键[7]。针对人才培养模式的构建，需要明确人才培养理念，理清思路，分析影响培养质量的全要素，进而做好顶层设计，建立能够支持培养目标达成的人才培养体系与框架。

1.3  基于产学合作协同育人的智能制造工程专业建设路径

为使创新型智能制造人才培养模式能有效实施，必须对智能制造工程专业大力建设，使其具备所需的人才培养资源与支撑条件。对此，需要探索专业建设过程中的产学合作协同育人机制，优化专业课程体系，重塑课程教学内容，改进课程教学方法，创新课程教学模式，建设实践教学平台，提升师资队伍等等，进而形成有效的专业建设路径[8]。

1.4  全方位的智能制造人才培养质量保障体系

构建全方位的人才培养质量保障体系，能够为人才培养目标的有效达成提供可靠的质量保障。对此，需要建立健全针对多主体对象的考核、评价、监控与反馈机制，充分发挥教育教学评价的导向作用，构建多层次的评价指标体系，改进考核与评价的方式，为保障人才培养质量提供有力的措施。

2  智能制造人才培养模式构建方法

2.1  确定智能制造人才培养目标与定位

根据制造业的特点，分别深入离散型制造业和流程型制造业的企业进行走访调研，对其人才需求状况进行实地调查，明确社会和企业对智能制造工程专业人才的职业需求；另一方面，对已开设智能制造工程专业的高校进行广泛深入的调研，咨询教育行业专家，针对我国高校现行的智能制造人才培养模式进行研讨，分析不同高校人才培养方案的差异，总结共性问题，发现痛点所在。系统总结并深入剖析当前现状，邀请行业专家充分论证，确立面向新工科需求的智能制造人才培养理念，回答关于智能制造人才培养的“目标是什么”“定位是什么”以及“标准是什么”等问题，为建立面向新工科的智能制造人才培养模式与体系指明方向。

2.2  构建“五位一体”的智能制造人才培养模式

根据专业人才培养目标与定位，打造能够有效支持培养目标达成的人才培养体系与框架，构建“理论基础+实践训练+思政育人+竞赛提升+双创拓展”“五位一体”的智能制造人才培养模式，即通过学习理论与实践课程，让学生掌握专业知识，培养学生实践能力；深入挖掘课程思政元素，构建全链条式的思政育人体系，重点培养学生的爱国情怀与人文素养；充分发挥学科竞赛对学生培养的带动作用，组织学生参加各类学科竞赛，最大限度地锻炼学生，全面提升学生的专业实践能力；将创新创业教育与专业教育教学进行嵌入式融合，建设开放式一体化的“双创”平台，培养学生“双创”意识、思维与能力。

2.2.1  按照“两性一度”的标准，推进课程“金课”建设

牢固树立“以学生为中心”的课程建设理念，通过校企合作的形式进一步开发课程内容，将学科前沿及行业最新发展成果融入课程教学，保证教学内容具有足够的广度与深度，能够反映学科前沿性和技术先进性，同时增加研究性、创新性、综合性内容；针对智能制造工程专业面临的教学资源急缺问题，组织教师团队加快完成课程资源的建设与开发，形成一批能够满足新工科人才培养需求的高质量教学课件、动画视频、信息化教学软件、教材等；充分利用信息化教学手段，推动课程信息化与多元化教学模式改革；基于OBE理念设计丰富的课程教学活动，完善课内教学活动与课外拓展活动以及课前、课中、课后教学环节的设计，积极引导学生进行探究式与个性化学习；建立科学的课程考评系统，引导学生注重过程性学习。

2.2.2  以程序设计能力与系统集成能力培养为主线，构建丰富的实践教学体系

针对高素质复合型的智能制造人才培养需求，以程序设计能力与系统集成能力培养为主线，合理设计实践教学内容，重点突出PLC与嵌入式系统、机器视觉检测、工业软件开发、大数据分析、智能工厂集成等实践训练环节，着重锻炼学生的电气测控、数据分析及智能算法等程序设计与应用能力，提升学生的智能制造硬件系统与软件系统集成创新能力。优化调整智能制造工程专业实践教学平台的结构体系，加强与校外行业企业的联系，增设一批校外实践教学基地，开设一批与企业实际相结合的实践教学课程，加强实践教学资源建设，贴近产业技术、工业系统、企业管理实际，进一步强化实践教学。积极利用虚拟仿真技术，创新实践课程的虚拟仿真实训教学模式，形成实践类课程虚实结合、虚实互补的信息化教学模式。进一步扩充实践课程的内容与深度，拓宽学生实践能力锻炼的时间和空间，增强实践能力训练的自由性，提升培养效果。

2.2.3  深入挖掘课程思政元素，构建全方位的思政育人体系

以“立德树人”为育人的根本目的，在通识课、专业基础课以及专业课程的内容体系中，全面、系统、深入挖掘思政元素，包括相关领域伟人的先进事迹、当代社会热点问题的引申、课程内容与哲学理论的相融契合点等，在教学过程中，使思政教育完美融入课程教学之中，重点培养学生的家国情怀、人文素养、职业精神等，全面提升学生的综合素质。

2.2.4  以赛促学，全面提升学生的专业综合实践能力

以全国大学生机械创新设计大赛、挑战杯竞赛、“互联网+”竞赛等课外科技竞赛为引领，由竞赛经验丰富的资深教师牵头，组建针对特定赛事的课外科技竞赛训练营，积极动员学生加入训练营，形成由不同年级学生共同参加的参赛梯队。开放一批创新竞賽实验室，由学生自主管理，解决场地问题。通过参加课外竞赛，全面提高学生的综合应用能力与实践动手能力。

2.2.5  加强双创教育体系，提升学生的创新创业能力

为了提高学生的科技创新能力，由教授与博士牵头组建科研团队，以企业工程实践项目为研究课题，设置若干研究小组，学生可以根据自身兴趣爱好与特长进行选择加入。通过全程参与科研项目的研究工作，能够切实有效地提升学生的创新能力。同时，定期开设创业教育讲座与论坛，邀请行业名家做报告等，提升学生的创业思维、意识与能力。

2.3  建立产学合作协同育人机制

2.3.1  探索并深入实施产学合作协同育人的教学模式

立足于社会对智能制造高级人才的需求，密切联系地方经济和行业企业，与行业知名企业开展全方位合作办学，深入实施校企协同育人的教学模式。以学校为主体，以企业为重要组成部分，学校与企业共同研究制定人才培养方案以及课程体系框架，构建具有专业特色的人才培养体系。学校主动对接智能制造行业产业链，引入各种社会化教育资源，建设智能制造实践教学基地，采取企业工程案例进校园、科研生产项目进课堂的方式，弥补学校实践性环节的不足，缩短学生进入工作岗位所需的实习期，弥合学校人才培养与企业人才需求之间的缝隙。

2.3.2  以新工科人才培养为导向，构建多学科交叉融合的课程体系

按照“通识模块、专业模块、素质与能力拓展模块、集中实践模块”的四维模块化框架进行课程体系的总体设计。重视通识教育，提升大学生综合素质，落实立德树人；夯实专业基础，为培养学生处理工程实际问题奠定坚实基础；拓展专业素质，契合社会需求，培养学生创新思维；工科知识学习落脚点为工程应用，加强学生实践能力培养，提高学生工程应用能力与创新实践能力。

2.3.3  注重师资培养，强化师资队伍的长期建设

加强师资队伍建设，重视对专任教师工程实践能力的培养和锻炼，定期选派专任教师到合作企业进行交流学习，深化产教融合，完善校际挂职学习和企业实践锻炼的机制，提高教师的专业技术素质与能力；制订长期的青年教师培养计划，支持教师开展教研与教改工作，对教师提出明确的教学质量要求，持续为专业建设和专业发展营造良好的氛围；选派教师参加各级各类培训，开阔视野，提升能力，建立专任教师外出进修和参加学术交流活动的保障机制；通过产学合作平台，聘请实践经验和教学能力兼备的企业专家、高级工程师和企业管理人员等作为兼职教师，共同参与专业建设工作。通过上述措施，打造一支以中青年为主体、结构合理、富有生机活力、具有发展前景的师资队伍。

2.4  建立“四个维度”的人才培养质量保障体系

为了使智能制造人才培养质量达到预期效果，构建人才培养质量保障体系至关重要。建立贯穿从学生入校到毕业工作的全周期考核评价、监控反馈与持续改进机制，构建多层次的评价指标体系，从“课程评价→培养过程评价→学业评价→社会评价”四个维度对人才培养效果与质量进行动态跟踪。“课程评价”是指从每门课程的角度对学生学习效果进行考核评价；“培养过程评价”是指对学生从入校到当前评价时间点这一期间的学习效果进行动态评价；“学业评价”是指对学生从入校到毕业整个在校期间的培养质量进行总体评价；“社会评价”是指学生毕业后，用人单位对学生的评价。通过“四个维度”的人才培养质量跟踪与监控，有利于发现人才培养中存在的问题，以便及时改进与优化课程设置、课程内容、课堂活动、支撑条件等，有效保障人才培养质量。

3  结束语

面向新工科的智能制造人才培养问题，秉承以学生为中心和OBE理念，构建了“人才培养目标定位→人才培养模式构建→专业建设路径探索→人才培养质量保障”的研究体系，为明确人才培养目标定位、健全人才培养模式、完善产学合作协同育人机制等提供了建设路径；通过面向新工科的智能制造人才培养模式构建，课程体系、教学内容、教学方法、实践教学平台、师资队伍等都得到明显的改进与提升，人才培养质量保障体系更加完备，从而显著提升智能制造工程专业建设水平。

4  参考文献

[1] 陈建建，高慧，傅永梅，等.“中国制造2025”背景下高校智能制造人才培养策略分析[J].黑龙江科学，2021，12（23）：124-125.

[2] 倪笑宇，高晓刚，薄佩玉，等.地方院校多学科交叉融合的智能制造人才培养模式探索[J].广西广播电视大学学报，2021，32（5）：56-59.

[3] 谢启，徐惠钢，陈景波，等.多主体协同育人的智能制造人才培养模式研究与实践[J].常熟理工学院学报，2021，35（5）：100-105，115.

[4] 王保建，段玉岗，王永泉，等.面向“中国制造2025”双能力融合的智能制造人才培养探索与实践[J].实验室研究与探索，2021，40（8）：140-144.

[5] 封志明，郑亮，费凌，等.新工科背景下地方高校智能制造人才培养改革探索[J].实验技术与管理，2021，38（7）：23-29，35.

[6] 闫哲.构建智能制造人才培养模式的改革探究[J].科技风，2021（18）：167-168.

[7] 李珂嘉，张璐，赵宏，等.新工科下智能制造人才培养及实验室建设研究[J].教育教学论坛，2020（53）：385-387.

[8] 张福生，胡朝斌，蒋晓梅，等.制造业转型升级背景下高校智能制造人才培养探索[J].创新创业理论研究与实践，2020，3（21）：131-133.