新工科背景下材料成型及控制工程专业智能制造课组建设

黄本生，罗霞，陈鹏，王杰，范舟

（1.西南石油大学 新能源与材料学院，四川成都 610500；2.长沙理工大学 材料科学与工程学院，湖南长沙 410114）

作为中国实施制造强国战略的行动纲领，《中国制造2025》以“数字化、网络化、智能化”为主线，为我国新兴工业的发展指明了方向，同时对相关人才培养和专业建设提出了更高的要求。自2017 年起，先后有“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”相继提出[1-3]，针对新兴产业，以互联网和工业智能为核心的新工科专业建设的新理念、新模式逐渐引起教育界的广泛关注，如何将智能制造、人工智能、机器人等用于传统工科专业的升级改造，培养实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才成为工科专业需要研究的重要课题。

在新工科背景下，西南石油大学材料成型及控制工程专业（以下简称“材控专业”）确定“智能化、数字化”为改造升级方向，在人才培养方案中引入智能制造课组模块，研究基于“材控专业”特色的智能制造课组建设和实施方案，并进行实践探索，以满足新形势下国家创新驱动发展战略对人才培养的要求，这对于提高“材控专业”人才培养质量，培养具有时代特色、理论创新和工程实践能力并重，满足现代工业需求的高素质、综合型人才具有重要意义。

1 新工科背景下“材控专业”的智能制造课组建设的必要性

智能制造作为新兴的工业领域，正在逐步发展壮大，成为当前高校教育发展的重要方向。社会发展的基础是工业发展，工业发展的水平直接影响了社会发展的综合水平。目前，我国正处于新工业探索发展的关键时期，同时也处于新工业向智能工业升级优化的关键阶段。各类企业对“材控专业”高水平人才的需求日益增加[4-5]。然而“材控专业”的发展还存在一些问题，主要有：（1）学生毕业后从事“材控专业”工作的比例较低，一些选择从事“材控专业”工作的学生认为工作内容较为单一，技术含量较低，导致事业发展空间有限；（2）随着新能源等领域的发展，一些高校招生时该专业报考率降低，调剂比例逐渐增大；（3）目前智能制造业进入高速发展阶段，中小型企业对具有智能制造背景的高端人才需求较大，人才缺口凸显[6]。在新工业时代，“材控专业”智能制造课组的探索建设是非常必要的。首先，高校是人才培养的基地，为保障“材控专业”人才定向培养和输送，应准确把握社会对该专业人才的需求。随着新工业向智能工业转变，学生所面对的工作岗位与智能化的方向息息相关，例如基于人工智能的制造和研发、大数据的分析等。因此，在新工科背景下，“材控专业”智能制造课组建设应考虑社会发展的前瞻性和引导性，以满足工业发展对该专业智能制造人才的需求。其次，随着传统工业向新工业和智能工业转型发展，高校应支持技术和科研的发展，并进行智能软件的开发和建设，以使工业发展变得更加便捷、高效和规范化。

2 新工科背景下“材控专业”智能制造课组建设的思考

2.1 确立新的教学目标

随着时间的推移，智能制造发展的重要性越来越明显。在新工科背景下，新兴的教育体系要求确立新的人才培养目标[7]。高校应确立清晰、具有指向性的人才培养目标，以帮助学生在校期间掌握一系列技能，这将使学生扎实掌握专业知识和技术，并促进专业发展具有一定的前瞻性、创新性和实践性。同时，高校还要引导学生树立远大理想，培养学生的道德观念和社会责任感，使学生成为工业数字化综合型技能人才。

在新工科背景下，结合智能制造的“材控专业”发展前景广阔，依托智能制造教育体系，学生能够明确学习目标，了解材料成型及控制工程专业发展与工业发展的共通性，了解当前工业对高端人才的需求等。

高校通过对“材控专业”智能制造课组的建设，不仅使学生可以了解前沿理论知识，还可提升学生的自信心与对专业的认同度。

2.2 创新专业课程教学体系

在新工科背景下，高校需要构建新的教学理念、教育形式以及教育课程体系。在构建“材控专业”智能制造模块的课程体系时，需要特别注意以下几点：（1）创建新的知识体系教育内容。在智能时代和新工科背景下，传统的“材控专业”知识需要与现代工业的发展趋势紧密结合。为了适应当前社会的需求，高校需要构建一个全新的知识体系，这个体系需包含具有创新性的知识内容，让学生能够更好地适应现代社会的发展[8]。因此，新的教育内容应该注重培养学生的创新能力，培养其跨学科的综合素质、技能，使其成为适应新工业发展的复合型人才。（2）理论结合实践。理论是实践的基础，在实践操作之前，学生要有相应的理论知识作为支撑。而实践为理论的验证，学生要将理论知识应用到实际生产中，来检验知识的实用性。在智能制造课程教学体系的构建中，高校不仅要注重构建理论知识框架，还要加强对智能制造“材控专业”人才的系统培养，以满足实际生产的需求，在实践中，学生能够验证所学的理论知识能否解决实际的工程问题。（3）多个学科的知识相互交织、融合发展，形成智能制造综合知识体系。智能制造不仅涵盖传统工程专业学科的知识内容，更凸显了学科融合互补的特点，如智能化机器人系统的建立和程序的二次开发，虚拟仿真软件中涉及的机械学、力学等专业内容。为了培养高素质人才，高校需要整合不同的学科，促进学科间的交叉融合，改革课程体系。（4）课程教学模式创新。传统的教学模式不利于智能制造知识的传授，因此，要基于“以学生为中心”的教育理念、问题式教学方法，借助现代化教育教学工具和平台，充分运用各种优质在线教育资源，建立线上线下相结合、课内课外相促进的课程教学模式，以达到让学生主动参与、深度学习的目标。

2.3 强化师资力量建设

引入智能制造课程体系，无疑对传统“材控专业”教师的业务水平提出了挑战，因此，高校需要强化师资队伍建设，打造拥有新教育理念的教师团队。同时，高校需要与相关企业广泛开展交流，深入了解行业需求，以在课程建设中更好地融入新工科建设理念，提高师资团队的教学和科研水平，打造一支教学水平高、专业能力强的智能制造课程教学团队。教师团队除了向学生传授新工科中智能化方面的专业知识外，还需要向学生介绍我国工业强国的发展战略，以增强学生的使命感和责任感。因此，教师团队不仅需要具备传授知识的能力，同时还要能够帮助学生规划职业生涯。

高校在建设智能制造课组师资团队时，应以人才培养方案为指导，制定科学合理的智能制造各课程的考核和评价机制，按照新工科建设目标和工程教育认证标准，执行课程的教学、考核和评价，智能制造课程小组及“材控专业”相关教师深度参与，以不断改进，达到面向产出的毕业要求，保障人才培养质量，培养能够满足社会需求的智能制造人才。

2.4 建设石油特色智能制造实践平台

西南石油大学的传统优势专业包括油气工程和机械工程。为促进石油、机械、控制、计算机等学科的交叉融合，学校正在建设具有石油特色的智能制造实践平台，并对石油装备智能制造类人才培养的课程体系、教学资源和实践模式进行改革，培育学生智能制造理念和工程实践创新能力，更好地服务于地方经济发展。此外，高校需要借助实践平台来培养高级应用型技术人才，使学生将理论知识与实践能力相结合[9-10]。实践教学任务的圆满完成需要实践平台的支持，实践平台可以提供开放式课程设计、大学生创新创业训练计划项目、科技创新竞赛等活动，培养学生的创新意识和实践能力。同时，在高等工科教育实践教学中，教师的素质和能力也是非常重要的。因此，为了建立一支具备理论知识、工程实践能力的专业教师团队，高校需要通过外部引进和内部培养的方式来实现。为了提升智能制造实践教学效果，高校与地方企业合作是非常必要的。高校需建立智能制造实践平台，模拟企业实际生产，培养学生的工程实践创新能力，以满足企业对应用型技术人才的需求，促进学生就业。另外，教师需要在教学过程中融合学科知识和专业岗位能力，使课程能够与实际生产紧密结合，让学生能够体验智能制造生产过程，并将理论知识与实际工程有效结合。针对石油特色智能制造工程实践，高校需要开展综合性、研究性的实验以及技术能力训练，以培养学生的实际操作能力、创新意识，提高他们的就业竞争力[11]。

2.5 建立课程考核评价及改进机制

在新工科背景下，“材控专业”智能制造课组需要建立多元化课程考核评价及改进机制：

（1）推动教育评价理念改革，促进学生全面发展专业能力。进行课程多元化考核改革，关键在于教师转变考核观念。首先，为了推动课程考核改革，高校应制定相应的激励措施，鼓励教师积极参与课程考核改革，激发教师的工作热情和积极性，促进教学质量的提高；其次，高校应完善课程考核管理机制，明确课程考核的具体要求和标准；最后，负责课程考核的院系或课组应充分发挥教学团队的作用，鼓励教师建言献策，互相交流，形成共识，促进教师之间的交流与合作，推动课程考核改革的深入实施[12]。

（2）制定课程目标达成度评价机制。课程目标达成度评价机制是教学质量监控的关键措施，是评价专业人才培养目标和毕业要求达成度的重要准则[13]。为保证课程质量评价工作的客观性和科学性，高校应建立学校、学院、任课教师三级评价机制，其中：任课教师是课程评价的基础，需要根据课程目标总体达成度及个人差异进行自评；学院是课程评价科学化、规范化的关键角色，需要根据同行评审、教学检查和座谈等方式进行专业评价；学校督导专家抽评的目的是保障课程质量不断提升，其代表着学校层面的监督、分析、指导和评价，高校需通过师生座谈和存档资料抽查等方式评价教学的规范性和有效性[14]。

（3）不断改进教学方法，提高教师的教学能力。为了适应不同学科专业的特点，专业课教师需要将传统的授课方法与现代信息技术结合，实行线上线下混合式教学。同时，教师应鼓励学生积极参与实践活动，积累实践经验[15]。

3 结语

在新工科建设的背景下，行业发展对高校“材控专业”人才培养提出了更高的要求。本文从确立新的教学目标、创新专业课程教学体系、强化师资力量建设、建设石油特色智能制造实践平台、建立课程考核评价及改进机制5 个方面，对“材控专业”的智能制造课组建设方式及方向进行了讨论，通过建设智能制造课组，培养符合社会需求的“材控专业”人才，提高其创新能力和实践操作技能，满足社会发展对复合型人才的需求。