制造业转型升级背景下的增材制造人才培养体系的构思与实施路径

肖海峰，刘峰，李峰光

（湖北汽车工业学院 材料科学与工程学院，湖北十堰 442000）

随着我国经济发展、产业转型升级，教育部提出了适应时代发展的新工科建设，对高等工程教育中的实践教学提出了更高要求。国内各高校对新工科教育模式和人才培养规范开展了广泛的研究并取得了显著的成果。基于智能制造的增材制造技术作为机械、材料、控制工程等多学科融合技术，与新工科所强调的多学科交叉融合的理念一致[1]。2021 年，教育部正式将增材制造工程列入本科专业。国内开设增材制造本科专业的高校共有16 所，其中有7 所是应用型人才培养高校，增材制造专业的办学处于起步阶段，对于增材制造人才培养模式的研究还处于探索阶段，增材制造领域人才培养数量有限、质量不高和人才需求空间大是当前现状；同时，培养的人才能够顺利就业，是高校需要关注的主要工作之一。因此，为了应对当前机械制造及自动化专业本科生人才培养所面临的机遇与挑战，开展增材制造专业应用型人才培养体系研究，开辟实施路径，优化实施方案，满足行业对增材制造人才的需求，助力制造业的经济发展，具有十分重要的意义[2]。

1 人才培养构思

1.1 明确人才培养目标，规范培养要求

增材制造工程是多学科交叉融合的专业，该专业培养以先进的3D 打印技术为主导，以材料、机械、电子信息等学科为基础，集先进、智能制造、自动控制为一体的新型人才[3]；要求毕业生具备从事与3D 打印相关的科学研究、设计制造、工程应用、生产管理、技术开发及服务等工作的能力。近几年，企业对增材制造相关技能人员的需求量持续上升[4]。随着汽车产业的转型升级，增材制造目前已在汽车零部件的研发设计、整车造型评估、轻量化应用等方面得到应用，主要涵盖了仪表板、通风口及管道、扬声器格栅、方向盘、格栅及格栅覆盖、挡泥板及挡泥板衬垫、空气扰流板、标志、镜子外壳及支架、后备厢盖等方面，新能源汽车产业对相关人才的需求增长尤为突出[5]。国内开设增材制造工程专业的应用型人才培养高校较少，相关的教学研究课题有限，增材制造工程专业人才培养体系有待完善。通过调查发现：企业对增材制造人才的需求具有“宽基础、重应用、宽专适度” 的特点[6-10]。“宽基础”指学生应具备材料、机械、自动控制、电工电子等多学科知识，体现工程应用型本科人才与高职人才的区别，保证有发展后劲；“重应用”体现工程应用型本科人才与研究型本科人才的不同，其解决复杂工程问题的能力强；“宽专适度”指解决好拓宽基础知识与突出面向增材制造的行业定位，保证学生能够适应产业需求，企业引进人才能够“用得上”。应用型高校是为企业提供应用型人才的主体，应结合制造产业对人才需求的特点明确人才培养定位，规范人才培养要求。

1.2 突出培养特色

一些应用型高校的综合实力不强，资源也相对匮乏。因此，为了保证应用型高校培养的人才在就业市场上具备较强的竞争力，应用型高校必须集合优势资源，扬长避短，培养具有行业特色的应用型人才，保证培养的人才能够“下得去、用得上、留得住”，获得用人单位的认可和好评，提高自己在区域行业领域的影响力，形成有效的“产、学、研、用”的校企合作良性循环，不断扩大学校的影响力，满足区域经济和产业发展对人才的需求。课题立足学校的办学背景，依托制造业的转型升级，以汽车产业为研究对象，以转型发展的新工科人才需求为目标，构建基于产业增材制造的应用型人才培养体系，培养面向产业发展的增材制造专业工程技术人才；创新人才培养模式，构建行业高校增材制造专业人才培养范式；创新校企协作育人平台，深化产教融合，加强质量评价和持续改进，不断革新校企协同育人机制，突出行业特色；引入课程思政，提高学生思想道德品质，培养能够深入企业生产一线解决实际工程问题的人才[11-16]。

2 人才培养体系的实施路径与实施方案

2.1 实施路径

以汽车产业应用型人才培养为研究对象，通过文献研究、政策搜集分析，整理国内外行业有关政策、法规，围绕增材制造促进地方产业经济发展主题等开展政策研究，为人才培养体系研究提供理论支撑；通过检索与梳理国内外关于增材制造人才培养的研究成果，以及服务行业产业经济的改革实践等方面的文献，就人才需求和应具备的职业素养等问题对行业企业开展实地调查，为人才培养体系研究提供实践支撑。

2.2 实施方案

应用型增材制造人才是适应国家及地方经济发展与制造产业需要，德、智、体、美、劳全面发展，掌握材料增材制造技术的基础理论和专业知识，具备分析和解决材料成形复杂工程问题的能力，具有创新精神、社会责任感、职业道德及人文素养、组织管理和自主学习能力的高级工程技术人才。人才培养实施方案从以下几个方面拟定。

（1）打破传统课程的学科界限、交叉融合，将增材制造在汽车整车设计、研发及制造中的典型案例引入课程内容和教学过程，构建机械+材料+自动控制多学科交叉融合的课程体系。

（2）从不同学科专业角度出发，设立各类创新课程和创新项目，分不同侧重点，进行增材制造课程内容设计和创新实验教学设计的改革与实践，提升创新能力；开展实践教学改革，充分考虑增材制造生产工艺的实际情况，促使学生在学习过程中提出问题，在项目实践中解决问题。

（3）增材制造课程体系学科交叉融合特点突出，迫切需要培养一批实践能力强、教学能力突出、科研能力出众以及事业心强的专业教师。可采用校企共建、校内共享等方法加快培养增材制造工程专业特色鲜明的一流教学团队的步伐，达到提高教学水平的目的。

一是外引，不断引进适合学校发展并和增材制造专业密切相关的优秀人才，提高师资队伍的综合实力；二是内培，实施校内共享、校企共建的双重路径，快速提升增材制造专业教师的综合业务水平。

① 校内共享。增材制造课程属于典型的交叉学科，其背景知识横跨机械、电气、材料、信息工程等专业，主要内容包括零件设计、材料调控以及后处理。因此，单一专业背景的教师难以满足系统性讲授增材制造技术的需求，拟采用结合不同专业背景教师，共同开设增材制造课程，共同研究教学内容、教学方法、考核评价方式，创新跨专业授课的方式、方法，集中学校的优势资源，打造增材制造专业特色鲜明的一流教学团队，提高教学水平。

② 校企共建。为了更好地适应产业转型对人才培养提出的更高要求，拟采用聘请专家进行实践指导、企业一线挂职锻炼、定期组织教师学习、进企业学习深造等途径不断提高教师队伍专业水平，提高教师的教育教学水平，强化教师对于理论知识、关键技术的理解与运用，进而提升增材制造专业教师的竞争力。

（4）校企协同，共建“1+5+N”校内、外联动实践平台（1个校内、5个校外涉及机械、材料 、自动控制、传统增材制造和先进制造的5 大类校外实践平台，N 是立足增材制造新发展，开拓省内外新合作企业，形成面向增材制造全产业链的校外实践基地及教师工程能力和科创能力提升的培养基地），实施产教融合，完善质量评价和持续改进机制，提升协同育人的有效性，实现从单学科到多学科、从基础到综合到创新的实践育人平台建设的战略目标。

3 结束语

以汽车产业转型升级为研究基础，明确增材制造工程专业面向制造产业人才需求的特点，构思独具特色的增材制造工程专业人才培养体系，探索以构建学科交叉融合的课程体系助力培养学生扎实的专业理论知识，以项目为载体的理实一体化实践教学改革，助力提升学生工程实践能力为核心；以校企产教融合，完善质量评价和持续改进机制，提升校企协同育人的有效性为目标；以校企共建、校内共享，打造高水平教师团队，助力提升教学质量为依托的实施路径，打破学科限制，学科交叉融合构建课程体系及其课程内容，将智能制造、数字化设计、自动控制等知识与传统课程内容相衔接、结合，解决人才培养与新时代产业需求偏差的问题；整合校内、校外资源，打造高水平的教学团队，快速提升教学水平，开展理实一体化教学改革，解决学生工程实践能力不强的问题；完善质量评价和持续改进机制，深化科教融合、产教融合，解决校企协同育人机制有效性不高的问题，对增材制造新工科人才培养具有借鉴作用。