面向智能制造的信息類人才培養(yǎng)模式思考與探索

張銀南，羅朝盛

（浙江科技學(xué)院 信息與電子工程學(xué)院，浙江 杭州 310023）

0 引 言

我國(guó)是全球的制造業(yè)大國(guó)，但還遠(yuǎn)不是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，特別是裝備制造業(yè)發(fā)展嚴(yán)重滯后，制造業(yè)信息化、智能化的水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，從事制造業(yè)智能化所需的軟硬件開發(fā)與服務(wù)人才嚴(yán)重缺失。制造業(yè)必須要建立在有競(jìng)爭(zhēng)力的軟硬件人才培養(yǎng)能力與成長(zhǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)之上[1]。

信息類專業(yè)人才是智能制造產(chǎn)業(yè)的主力軍。信息類專業(yè)人才的培養(yǎng)，可以為新一代信息技術(shù)與工業(yè)融合、促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)提供強(qiáng)大的人才支持。為適應(yīng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，在智能制造背景下，智能制造業(yè)需要大批既懂制造、又懂智能的高層次創(chuàng)新型復(fù)合人才，因此，推進(jìn)信息類專業(yè)與制造業(yè)深度整合的教學(xué)進(jìn)行改革，構(gòu)建和改革教學(xué)體系具有重要的產(chǎn)業(yè)和社會(huì)價(jià)值。

1 推進(jìn)智能制造發(fā)展的背景

1.1 中國(guó)制造2025

新一代信息技術(shù)和新一代人工智能與制造業(yè)的深度融合，正在引發(fā)深遠(yuǎn)的變革。為了在世界制造業(yè)格局變化中占據(jù)有利地位，德國(guó)提出“工業(yè)4.0”、美國(guó)提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，我國(guó)提出了“中國(guó)制造2025”，主攻方向就是智能制造。

1.2 智能制造

智能制造是把傳統(tǒng)的制造技術(shù)和智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互融合，應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造全過程，在制造過程中進(jìn)行感知、分析、推理、決策、控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、產(chǎn)品快速開發(fā)與優(yōu)化的制造活動(dòng)。

智能制造作為一個(gè)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造、智能裝備、智能機(jī)器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)的集成，涉及機(jī)械工程、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科，而信息技術(shù)是智能制造的重要支撐。

2 智能制造產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求

2.1 制造業(yè)現(xiàn)狀

綜合智能制造相關(guān)范式，結(jié)合信息化與制造業(yè)在不同階段的融合特征，可以總結(jié)、歸納和提升出3個(gè)智能制造的基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造[2]。由于我國(guó)制造業(yè)整體仍處于工業(yè)2.0、3.0和4.0并行發(fā)展期，當(dāng)前正處于從信息化、自動(dòng)化逐步向智能化過渡的階段。

經(jīng)過調(diào)研，筆者認(rèn)為，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡，我國(guó)不同地區(qū)、不同企業(yè)的發(fā)展也不平衡。國(guó)家重點(diǎn)支持的企業(yè)智能制造發(fā)展水平高，可以起到示范作用，但數(shù)量不多；中小型企業(yè)數(shù)量眾多，發(fā)展相對(duì)較慢，但部分企業(yè)發(fā)展比較強(qiáng)勁，有代表性。浙江省2018年制造業(yè)企業(yè)目前所處的階段如圖1所示。

圖1 浙江省制造業(yè)目前所處的階段

從圖1可以看出，制造業(yè)距離智能化還有較大差距，任重道遠(yuǎn)，迫切要求全面增強(qiáng)從業(yè)人員的信息技術(shù)應(yīng)用能力。

2.2 智能制造產(chǎn)業(yè)需求

（1）2017年，教育部、人力資源社會(huì)保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布了《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》）。根據(jù)《指南》預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，十大重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)⒚媾R大量的人才缺口，整個(gè)智能制造領(lǐng)域孕育著強(qiáng)大的人才需求潛力。在十大重點(diǎn)領(lǐng)域中，尤其新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求最多，缺口量最大（如圖2所示）。

圖2 新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求預(yù)測(cè)

（2）2017年隨著3C、高端裝備、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)，信息行業(yè)也一片繁榮，但也暴露出很多問題，不僅僅是技術(shù)、研發(fā)，且更多的延伸到了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、供應(yīng)鏈、銷售預(yù)測(cè)等問題上，人才的缺乏使得企業(yè)在處理諸多事宜時(shí)出現(xiàn)大的問題。

（3）走訪產(chǎn)業(yè)園區(qū)、企業(yè)，多數(shù)企業(yè)認(rèn)為行業(yè)專業(yè)人才在數(shù)量上的匱乏和質(zhì)量上的短板是急需解決的普遍問題。筆者所在課題組2018年暑假的調(diào)研統(tǒng)計(jì)得出，企業(yè)在推進(jìn)智能制造方面存在的最多困難是人才不足，比例達(dá) 72.37%?！度嗣袢?qǐng)?bào)》對(duì)三省六市100家企業(yè)的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，制造業(yè)吸引人才正面臨“三難”（找不到、招不來、留不?。?。高達(dá) 73.08% 的企業(yè)認(rèn)為：企業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的過程中最主要困難就是“技術(shù)人才缺乏”[3]。

2.3 信息技術(shù)人才要求

制造業(yè)各環(huán)節(jié)都離不開信息技術(shù)，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)包括集成電路及專用裝備、信息通信設(shè)備、操作系統(tǒng)及工業(yè)軟件三個(gè)大類。智能制造對(duì)信息類專業(yè)人才的需求提出新的要求。智能制造從業(yè)者必須具備網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、智能感知技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等智能技術(shù)，是具備人機(jī)交互工作能力、高端設(shè)備制造與操作能力、智能化生產(chǎn)過程處理能力的交叉復(fù)合型“智能人才”。

3 高校信息人才培養(yǎng)存在的問題

隨著智能制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，相應(yīng)的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和定位，給高校提出了新要求。目前，智能制造發(fā)展對(duì)人才的迫切需求與高校的人才培養(yǎng)之間，確實(shí)存在著一些脫節(jié)，高端技能人才培養(yǎng)與企業(yè)需求存在差距。然而，高校人才培養(yǎng)也存在一些問題[4]。

（1）當(dāng)前工科高校人才培養(yǎng)方案和課程體系大多以傳統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)架構(gòu)為主，跨學(xué)科的課程體系相對(duì)缺乏，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化與先進(jìn)制造技術(shù)兼通的人才匱乏，跟不上智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。由于課時(shí)有限，如何在現(xiàn)有培養(yǎng)體系中有效融合智能制造各方面的主要內(nèi)容，兼顧工業(yè)技術(shù)課程和信息化技術(shù)課程，需要我們探討。

（2）人才培養(yǎng)質(zhì)量需要進(jìn)一步提高。目前，普通高校培養(yǎng)的畢業(yè)生距離企業(yè)的要求還有差距，工科教育的教學(xué)內(nèi)容還遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)新技術(shù)的需求，迫切需要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新。

（3）由于行業(yè)的差別，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)、電子與信息類的專業(yè)技術(shù)和能力要求的多樣性，且當(dāng)前師資隊(duì)伍建設(shè)不完善，缺乏高素質(zhì)“雙師型”教師隊(duì)伍。

（4）實(shí)踐機(jī)制、實(shí)訓(xùn)條件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。課程及實(shí)踐項(xiàng)目涉及的類型比較多，如何總結(jié)出比較規(guī)范的、通用的評(píng)價(jià)方法，也是比較困難的。

（5）產(chǎn)教融合力度和深度不夠，如何構(gòu)建產(chǎn)教融合、校企合作新機(jī)制，需要我們進(jìn)一步摸索。

4 信息人才培養(yǎng)的思考與探索

4.1 健全融合發(fā)展人才培養(yǎng)體系

浙江科技學(xué)院信息學(xué)院設(shè)有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、數(shù)字媒體技術(shù)等信息專業(yè)，多年來一直沿用“學(xué)以致用”的應(yīng)用型培養(yǎng)模式。根據(jù)《中國(guó)制造2025》需要，按新工科建設(shè)要求，圍繞“強(qiáng)能力、高素質(zhì)、國(guó)際化、應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)，緊密對(duì)接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能制造、電子商務(wù)等新興產(chǎn)業(yè)，開設(shè)理論課程，設(shè)置實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建智能制造特色明顯的專業(yè)課程模塊，培養(yǎng)面向信息技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)的卓越工程師。

為適應(yīng)智能化對(duì)信息化人才需求的變化，適時(shí)改進(jìn)培養(yǎng)方案，開拓新方向。作為探索多元化創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新舉措，學(xué)院設(shè)立“人工智能特色班”，實(shí)施招生、培養(yǎng)聯(lián)動(dòng)改革，打造寬口徑、重交叉、復(fù)合型的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

“人工智能特色班”模式是浙江科技學(xué)院進(jìn)行新專業(yè)、新方向建設(shè)、復(fù)合人才培養(yǎng)的試點(diǎn)，在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，引入企業(yè)（如百度公司）深度參與培養(yǎng)全程。通過“人工智能特色班”的開展，快速凝聚資源、培養(yǎng)師資、積累經(jīng)驗(yàn)，積極探索人工智能專業(yè)及相關(guān)復(fù)合人才的培養(yǎng)；同時(shí)也為全校各專業(yè)學(xué)生提供人工智能知識(shí)和實(shí)踐培訓(xùn)，助力浙江科技學(xué)院“人工智能+X”的新工科建設(shè)與改革，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量與層次。

4.2 建立以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)的課程體系

課程建設(shè)的目標(biāo)是為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，構(gòu)建以應(yīng)用型為舵，工科素養(yǎng)、應(yīng)用技能、專業(yè)知識(shí)為槳的“一舵三槳”課程體系，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)能滿足未來智能制造技術(shù)發(fā)展要求的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。

（1）強(qiáng)調(diào)個(gè)性化優(yōu)勢(shì)。采用“專業(yè)基礎(chǔ)課+主要專業(yè)課+方向選修課＂的課程體系，形成專業(yè)方向，設(shè)置智能制造相關(guān)領(lǐng)域的課程模塊,學(xué)生可依據(jù)自身興趣選擇某一方向進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，以形成自身個(gè)性化優(yōu)勢(shì)。

（2）專業(yè)定位。以模塊化設(shè)置為方向的選修課程，將保持靈活性，并適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，以最大限度地貼近產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

（3）課程內(nèi)容改革。根據(jù)課程體系規(guī)劃的課程，將涉及的傳統(tǒng)課程進(jìn)行改造，圍繞相關(guān)智能制造新工科要求，更新教學(xué)內(nèi)容，完善相關(guān)教學(xué)資料。

4.3 探索“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的創(chuàng)新教學(xué)手段

為適應(yīng)新工科的需要，利用信息技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)的模式與方法，塑造教育教學(xué)新形態(tài)。高校教師應(yīng)熟練掌握多種智能教學(xué)模式，利用慕課和各種數(shù)字化資源手段，注重知識(shí)傳授與技能培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)和潛力。

創(chuàng)新線上線下相結(jié)合的混合式人才培養(yǎng)培訓(xùn)模式。將現(xiàn)代信息技術(shù)全面融入教學(xué)改革和管理，推動(dòng)信息化教學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)、在線知識(shí)支持、在線教學(xué)監(jiān)測(cè)等廣泛應(yīng)用。

4.4 構(gòu)建多元化的實(shí)踐教學(xué)體系

（1）根據(jù)知識(shí)培養(yǎng)體系和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源，挖掘拓展實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)的內(nèi)涵和外延?？刹扇〗M建校企合作的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)校企合作的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，開展校外實(shí)習(xí)示范基地建設(shè)等方式。

（2）圍繞智能制造新型產(chǎn)業(yè)背景，構(gòu)建以智能制造關(guān)鍵技術(shù)為代表的實(shí)踐課程體系改革。以培養(yǎng)智能制造人才為培養(yǎng)特色,以“學(xué)中做，做促學(xué)”的實(shí)踐培養(yǎng)，完成將人工智能技術(shù)應(yīng)用于制造過程的創(chuàng)新項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)具有行業(yè)特征智能化人才的培養(yǎng)。

4.5 進(jìn)一步深化產(chǎn)教融合、校企合作的人才培養(yǎng)模式

（1）深化產(chǎn)教融合深度與維度，營(yíng)造互利共贏的協(xié)同育人局面,面向產(chǎn)業(yè)需求切實(shí)提高工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。通過各種改革措施，強(qiáng)化與業(yè)界合作深度、拓展維度，開展教師科研立項(xiàng)為企業(yè)解決技術(shù)難題，服務(wù)于企業(yè)；推薦畢業(yè)生就業(yè)服務(wù)于企業(yè)，并被企業(yè)重點(diǎn)培養(yǎng)；以畢業(yè)生為紐帶再次加強(qiáng)與企業(yè)的互動(dòng)合作。

（2）創(chuàng)新校企聯(lián)合人才培養(yǎng)機(jī)制。探索建立高校和企業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，加快培養(yǎng)掌握智能關(guān)鍵技術(shù)的專業(yè)人才。拓展校企合作的廣度與深度，吸納行業(yè)、科研院所、企業(yè)的優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才參與學(xué)科建設(shè)。利用優(yōu)秀企業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)為學(xué)校專業(yè)建設(shè)提供強(qiáng)有力保障。

（3）加強(qiáng)各種形式的國(guó)際交流，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)。通過引進(jìn)在國(guó)際上企業(yè)認(rèn)可度較高的職業(yè)認(rèn)證體系（如智能制造系統(tǒng)工程師認(rèn)證）和課程，加強(qiáng)學(xué)生面向應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié) 語

當(dāng)今中國(guó)迫切需要教育體制改革，需要大量基礎(chǔ)人才的培養(yǎng)，中國(guó)實(shí)業(yè)界需要培養(yǎng)大量軟硬件技術(shù)人才。實(shí)現(xiàn)《中國(guó)制造2025》規(guī)劃目標(biāo),離不開高等教育的有力支撐。智能制造對(duì)我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)的變革帶來了深遠(yuǎn)的影響，對(duì)信息技術(shù)人才的需求提出了新的要求。信息類專業(yè)在這場(chǎng)技術(shù)變革中機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，如何培養(yǎng)符合智能制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的高水平應(yīng)用型人才，需要開展更深入的研究，需要高校在培養(yǎng)體系、育人、教學(xué)、實(shí)踐、科研、產(chǎn)教融合、校企合作等各環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真探討和實(shí)踐，為高質(zhì)量創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)做出更大的貢獻(xiàn)。