新工科背景下工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)模式探索

薛朝改 李淑敏 曹武軍

[摘 要] 針對工業(yè)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)問題，提出新工科背景下培養(yǎng)體系改革及模式探索。首先，針對工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出新工科建設(shè)面臨的新挑戰(zhàn)。提出學(xué)科交叉，融合創(chuàng)新，面向未來，開闊視野及提高實踐應(yīng)用能力的需求。其次，提出新工科背景下工業(yè)工程人才培養(yǎng)的生態(tài)系統(tǒng)。最后，在教育生態(tài)系統(tǒng)的支持下，提出工業(yè)工程人才培養(yǎng)的模式創(chuàng)新及路徑。

[關(guān)鍵詞] 新工科;工業(yè)工程;人才培養(yǎng)

[基金項目] 2019鄭州大學(xué)教育教學(xué)改革研究與實踐重點項目“新工科背景下工業(yè)工程專業(yè)先進(jìn)制造與管理課程群教學(xué)改革”（2019ZZUJGLX017）

[作者簡介] 薛朝改（1978—），河南鄧州人，教授，博士，研究方向為工業(yè)工程教育和先進(jìn)制造管理;李淑敏（1986—），女，山東鄆城人，博士，講師，研究方向為工業(yè)工程教育;曹武軍（1971—），男，河南鞏義人，博士，副教授，研究方向為系統(tǒng)工程。

[中圖分類號] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0293-03? ? ?[收稿日期] 2019-09-30

為了培養(yǎng)未來需要的新型工程技術(shù)人才，新工科的概念應(yīng)運(yùn)而生，教育部2017年4月正式提出“新工科”建設(shè)（天大行動），6月形成北京指南。隨后，新工科在我國教育及學(xué)術(shù)界開啟研究及實踐改革的熱點。新工科之新，主要體現(xiàn)在新工科的多學(xué)科背景以及其與國家發(fā)展戰(zhàn)略（中國制造2025、創(chuàng)新驅(qū)動等）、新技術(shù)（互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)等）的相互適應(yīng)性。從學(xué)科交叉及培養(yǎng)方式看，工業(yè)工程與新工科建設(shè)如出一轍，是新工科教育的重要組成。工業(yè)工程的研究對象正是先進(jìn)制造系統(tǒng)，是“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃的主要目標(biāo)。為此，探索工業(yè)工程專業(yè)新工科建設(shè)路徑具有重要意義。

雖然自新工科提出以來，出現(xiàn)了大量關(guān)于新工科教育的研究及探討[1-3]。目前，在新工科教育領(lǐng)域，主要的研究有如下方面：（1）新工科理念、框架及內(nèi)涵。該方面聚集了大量文獻(xiàn)研究，顧佩華[1]探討了新工科教育與新工科教育范式，提出新工科建設(shè)的技術(shù)路徑及組織實施方法。（2）新工科背景下的專業(yè)培養(yǎng)體系探索。言十[4]探討了信息化人才培養(yǎng)需求、專業(yè)交叉創(chuàng)新、人才培養(yǎng)模式改革、教育體系的構(gòu)建等問題，提出了計算機(jī)與軟件工程學(xué)科進(jìn)行新工科建設(shè)的建議。（3）新工科背景下的課程改革。唐新亭等[5]針對目前離散數(shù)學(xué)課程中存在的諸多問題，從授課內(nèi)容設(shè)計和教學(xué)模式兩個角度對新工科背景下離散數(shù)學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行探索。（4）新工科背景下的實踐探索。該方面主要涉及推進(jìn)新工科建設(shè)的實踐問題[6-7]，其中，林健[6]從七個方面探討了如何組織和實施新工科項目，為高校、行政部門、教執(zhí)委及行業(yè)協(xié)會組織實施新工科項目提供參考和借鑒。

綜上所述，新工科教育順應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略，面向產(chǎn)業(yè)界、面向未來，從教育理念、結(jié)構(gòu)、模式創(chuàng)新、質(zhì)量保障及分類發(fā)展等方面深化工程教育改革。作為交叉學(xué)科的工業(yè)工程，既具備新工科建設(shè)的優(yōu)勢，又面臨著新環(huán)境、新技術(shù)及新方法的挑戰(zhàn)，亟待通過相關(guān)課程的改革探索以及培養(yǎng)體系的再造，助力新工科人才培養(yǎng)?，F(xiàn)有的研究為新工科建設(shè)提供了理論及方法的支持，然而，就工業(yè)工程專業(yè)新工科建設(shè)而言，現(xiàn)有的文獻(xiàn)鮮有涉及。

一、工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的問題及新工科建設(shè)的新要求

目前，在工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)中普遍存在理論與實踐聯(lián)系不緊密、專業(yè)課程的系統(tǒng)性及綜合性不強(qiáng)、實踐教學(xué)模式單一，難以適應(yīng)用人單位對專業(yè)人才的需求：

1.專業(yè)課程系統(tǒng)性及綜合性不強(qiáng)。作為交叉學(xué)科，工業(yè)工程專業(yè)在我國高校中設(shè)置在不同院系，其課程設(shè)置大多與所在院系的課程體系密切相關(guān)，而在相關(guān)課程教授中，課程之間缺乏溝通，其聯(lián)系及系統(tǒng)性明顯不足，應(yīng)用及綜合能力無法提升，難以應(yīng)對新經(jīng)濟(jì)新業(yè)態(tài)對人才的新需求。

2.理論與實踐結(jié)合不夠緊密?，F(xiàn)有培養(yǎng)模式中，理論與實踐是分離的，使得學(xué)生對理論知識無法深入理解領(lǐng)會，也使得實踐過程無法和理論結(jié)合，無法實現(xiàn)從知識到技能的轉(zhuǎn)化。

3.實踐教學(xué)模式單一。傳統(tǒng)的教學(xué)模式“生產(chǎn)實習(xí)—課程設(shè)計—畢業(yè)設(shè)計”基本都在校內(nèi)完成的，難以將社會需求融入實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，實踐內(nèi)容多以參觀為主，缺乏針對性和前沿性，難以將所學(xué)知識應(yīng)用于實際運(yùn)作。此外，實踐教師也是從學(xué)校到學(xué)校，難以在實踐層面給學(xué)生以切實的指導(dǎo)。

4.畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)脫離實踐問題。目前，在工業(yè)工程畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，通常由指導(dǎo)教師申請工業(yè)工程領(lǐng)域題目，在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生獨(dú)立完成。然而，畢業(yè)設(shè)計題目的確定往往與指導(dǎo)教師專業(yè)背景、知識更新以及與實踐問題的關(guān)聯(lián)程度密切相關(guān)。而大量的畢業(yè)設(shè)計存在著重復(fù)、題目陳舊、難以應(yīng)用等問題，使得畢業(yè)設(shè)計嚴(yán)重脫離實踐，更無法滿足企業(yè)的現(xiàn)實需求。

在新一代信息技術(shù)支持下的現(xiàn)代制造環(huán)境，工業(yè)工程進(jìn)行改善的對象發(fā)生了重大變化，傳統(tǒng)工業(yè)工程的理論及方法都將被重新評估及應(yīng)用，以適合未來制造業(yè)發(fā)展。基于新經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的新要求，新工科背景下對工業(yè)工程人才培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)生變化，它需要工業(yè)工程師能夠適應(yīng)未來制造發(fā)展，在知識面、創(chuàng)新能力方面都能滿足新經(jīng)濟(jì)的需要。未來市場對工業(yè)工程專業(yè)技術(shù)人才的需求會更加迅猛，一方面源于智能制造迅猛發(fā)展及中國制造2025的國策下巨大的市場需求。另一方面，其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的信息化、智能化以及優(yōu)化改善也需要大量工業(yè)工程專業(yè)人才。因此，工業(yè)工程新工科建設(shè)面臨新挑戰(zhàn)：（1）學(xué)科交叉，融合創(chuàng)新.工業(yè)工程課程體系設(shè)計應(yīng)當(dāng)面向?qū)嵺`，注重學(xué)科交叉，除了傳統(tǒng)的工業(yè)工程課程外，對相關(guān)課程的教學(xué)不能僅局限于對課程涉及內(nèi)容的探討，還應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系及綜合認(rèn)識，實現(xiàn)不同學(xué)科思維、知識、方法及應(yīng)用的融合創(chuàng)新。（2）面向未來，視野開闊.工業(yè)工程專業(yè)的課程設(shè)計及實踐應(yīng)用應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注工業(yè)工程領(lǐng)域的前沿理論及技術(shù)，具備國際視野，面向未來。因此，新工科要求培養(yǎng)的學(xué)生具有開闊的國際視野，具備科學(xué)素養(yǎng)，對工業(yè)工程的現(xiàn)狀及未來趨勢有獨(dú)到見解。（3）實踐應(yīng)用能力強(qiáng).新工科環(huán)境下工業(yè)工程課程體系設(shè)計，不僅需要考慮學(xué)生的基本知識傳授，同時還需要使學(xué)生具備應(yīng)用相關(guān)理論解決實踐問題的能力。

二、工業(yè)工程新工科建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)

工業(yè)工程專業(yè)新工科建設(shè)離不開社會、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、高校、教師及學(xué)生的共同努力。為此，通過構(gòu)建工業(yè)工程人才培養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境，提升學(xué)生應(yīng)用實踐能力，開展多種導(dǎo)向性、應(yīng)用性和實踐性的培養(yǎng)活動，著力提高學(xué)生創(chuàng)新的素養(yǎng)與創(chuàng)新能力，實現(xiàn)專業(yè)教育與實踐應(yīng)用的精準(zhǔn)結(jié)合，構(gòu)筑新工科建設(shè)環(huán)境。

1.內(nèi)部核心生態(tài)圈.工業(yè)工程人才培養(yǎng)的內(nèi)部核心生態(tài)圈主要由學(xué)生、教師、專業(yè)院系、高校組成。新工科背景下，其主體及內(nèi)部核心生態(tài)組成保持不變，但主體之間的聯(lián)系更加緊密，溝通更加順暢。除了傳統(tǒng)授課及上機(jī)實踐，可以以項目形式組織不同專業(yè)及院系教師參與教學(xué)改革及實踐競賽，以融合創(chuàng)新及學(xué)生實踐能力提升為目標(biāo)，滿足新工科教育對學(xué)科交叉及融合創(chuàng)新的需求。

2.外部拓展生態(tài)圈.新工科背景下，教育部門、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、咨詢機(jī)構(gòu)及產(chǎn)學(xué)研平臺等均構(gòu)成工業(yè)工程人才培養(yǎng)的外部拓展生態(tài)圈，企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)及產(chǎn)學(xué)研平臺拓寬實踐實訓(xùn)渠道，為工業(yè)工程學(xué)生實踐能力培養(yǎng)提供實際案例及現(xiàn)實需求，滿足新工科教育對工程實踐的要求。

3.生態(tài)環(huán)境.文化環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、社會環(huán)境及政策環(huán)境等構(gòu)成了工業(yè)工程人才培養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境，為新工科環(huán)境下工業(yè)工程人才培養(yǎng)保駕護(hù)航。營造積極向上的社會環(huán)境，自信的文化環(huán)境，良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境以及寬松的政策環(huán)境使學(xué)生能在優(yōu)良的氛圍中培養(yǎng)自身能力，發(fā)揮才能實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

三、新工科背景下工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的路徑

根據(jù)新工科背景下工業(yè)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)有培養(yǎng)模式的現(xiàn)狀及存在問題，提出工業(yè)工程人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式如下：

1.寬基礎(chǔ)，差異化培養(yǎng)。新工科背景下工業(yè)工程人才培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)對學(xué)生進(jìn)行分類，將其分為學(xué)術(shù)科研型人才及應(yīng)用創(chuàng)新型人才。針對學(xué)術(shù)科研型人才，要求其具備過硬的數(shù)學(xué)及知識，注重學(xué)科交叉及創(chuàng)新思維及方法培養(yǎng)，同時與科研前沿問題結(jié)合，因此應(yīng)當(dāng)使該類學(xué)生盡早參與科研項目，能夠占領(lǐng)研究前沿。針對應(yīng)用創(chuàng)新型人才，應(yīng)當(dāng)著重培養(yǎng)其實踐能力，瞄準(zhǔn)大型企業(yè)需求，在培養(yǎng)過程中關(guān)注企業(yè)所需技能培訓(xùn)，使學(xué)生在進(jìn)入實際工作之前能夠?qū)λ鶑氖聦I(yè)有所實踐?？梢酝ㄟ^如下方式實現(xiàn)：第一，大類招生背景下，在大學(xué)一年級及二年級期間，統(tǒng)一進(jìn)行公共基礎(chǔ)課教學(xué)及專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生對工業(yè)工程專業(yè)產(chǎn)生基本了解，對不同培養(yǎng)方向及發(fā)展形成初步認(rèn)知;第二，大學(xué)三年級開始分方向進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生能盡早明確未來發(fā)展方向，盡早適應(yīng)差異化培養(yǎng)模式，適應(yīng)工業(yè)工程培養(yǎng)模式改革;第三，畢業(yè)考核環(huán)節(jié)差異化考核，針對不同培養(yǎng)方向，制定不同的考核內(nèi)容（如劃分為畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計）、考核方式和考核標(biāo)準(zhǔn)。

2.培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)主動性。興趣是最好的導(dǎo)師，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是新工科教育首要解決問題。除了社會、家庭及學(xué)校在思想層面的工作外，一方面在課程設(shè)計中，瞄準(zhǔn)前沿問題，引起學(xué)生對未來工作生活的關(guān)注，培養(yǎng)責(zé)任感和創(chuàng)業(yè)意識，通過平時的知識積累為未來工作助力，提升學(xué)習(xí)的主動性。另一方面，在拓寬學(xué)生走進(jìn)社會的渠道及方法上多下功夫，避免實習(xí)實訓(xùn)走形式，而應(yīng)讓學(xué)生在實習(xí)實訓(xùn)中真正感觸到社會需要、專業(yè)責(zé)任及個人興趣，使學(xué)生能盡早找到自己愛好的興趣及專業(yè)，激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。

3.創(chuàng)新思維訓(xùn)練，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)助力。新工科教育目標(biāo)的實現(xiàn)離不開創(chuàng)新思維和創(chuàng)新人才，鼓勵學(xué)生采用創(chuàng)新的方法解決，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的意愿是新工科教育的保障。注重創(chuàng)新思維訓(xùn)練，通過相關(guān)課程及競賽提升創(chuàng)新能力，使創(chuàng)新思維及方法能應(yīng)用于實踐問題，達(dá)到新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)。

4.依托項目，探索前沿。新工科教育要求各工科專業(yè)能夠面向未來，滿足未來制造及新經(jīng)濟(jì)新業(yè)態(tài)的需求。高校教師所進(jìn)行的科研和企業(yè)項目正是面向?qū)W術(shù)研究前沿和新經(jīng)濟(jì)新業(yè)態(tài)下的企業(yè)需求而進(jìn)行。因此可以依托教師的科研和企業(yè)項目，通過構(gòu)造一系列可操作的項目模塊，不斷吸引學(xué)生積極參與，讓學(xué)生在完成模塊化任務(wù)的同時掌握知識技能與方法，實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)知識的交叉融合，促進(jìn)實踐創(chuàng)新能力的提升。可以通過下路徑實現(xiàn)：第一，收集指導(dǎo)教師的科研和企業(yè)項目，按照難易程度，將多個項目模塊，逐層向下分解;第二，將分解后的項目模塊，借助大學(xué)生各類課程競賽、科技競賽及實習(xí)實踐，按照難易程度和項目性質(zhì)合理分配給不同培養(yǎng)方向的學(xué)生;第三，隨著時間推移，高年級學(xué)生畢業(yè)或進(jìn)入研究生隊伍，低年級學(xué)生不斷被吸引，研究梯隊保持平穩(wěn)運(yùn)行，專業(yè)技能得到高效傳承，學(xué)生實踐創(chuàng)新能力得到快速提升。

5.多方協(xié)同，國際資源融合。新工科背景下工業(yè)工程的人才培養(yǎng)需要多方協(xié)同，多方協(xié)同包括了企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、教育部門、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同平臺、咨詢機(jī)構(gòu)等的協(xié)同，一方面，這些機(jī)構(gòu)為科研及教學(xué)提供了實踐資源，另一方面，學(xué)生創(chuàng)新能力的提升也只能在具體實際問題的解決中獲得。此外，通過專職教師的海外學(xué)術(shù)交流以及海外優(yōu)秀博士的引進(jìn)，同時，學(xué)生還可以通過國際交流項目到國外名校進(jìn)行交流，有效促進(jìn)學(xué)生國際化視野和學(xué)術(shù)交流能力，助力新工科建設(shè)。

6.教學(xué)改革，實踐模式創(chuàng)新。新工科建設(shè)外部生態(tài)圈的構(gòu)建營造了良好的條件，而實際操作層面，工業(yè)工程教學(xué)體系改革勢在必行。從課程內(nèi)容設(shè)計到講授到考核過程，都需要以新工科教育目標(biāo)為導(dǎo)向，研究教學(xué)模式創(chuàng)新。例如，改變教師主導(dǎo)的填鴨式教育為問題解決型教育;課中提問，課后復(fù)習(xí)的開放性課堂值得嘗試;多種教學(xué)資源的運(yùn)用，MOOC及網(wǎng)絡(luò)開放課程等。在教學(xué)內(nèi)容上從已有工業(yè)工程以管理、機(jī)械等學(xué)科理論教授為主轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合知識應(yīng)用、案例式教學(xué)、實踐應(yīng)用型分析等。新型教學(xué)手段的應(yīng)用也為新工科教育實施提供支持，在工業(yè)工程專業(yè)大量的仿真軟件，為工業(yè)工程專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)助力，如果能夠與實際項目結(jié)合，加之課程內(nèi)容及仿真平臺，學(xué)生可以深入理解課程內(nèi)容及其現(xiàn)實應(yīng)用，既鍛煉了動手能力，分析能力，解決問題能力，也提升了實踐能力培養(yǎng)及應(yīng)用創(chuàng)新能力。此外，只有通過多樣化的考核形式，才能激發(fā)學(xué)生參加實踐項目，投身工程的熱情。當(dāng)前創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、數(shù)學(xué)建模大賽、電子設(shè)計大賽等應(yīng)用型大賽的開辦，為學(xué)生提供了實踐應(yīng)用的平臺，同時也是專業(yè)知識應(yīng)用的平臺，因此，根據(jù)不同課程的差異性，采用不同的考核形式，甚至可以采用相應(yīng)競賽成績替代學(xué)分，這些教學(xué)及考核形式的改革為新工科建設(shè)奠定基礎(chǔ)，達(dá)到工業(yè)工程新工科建設(shè)目標(biāo)。

四.結(jié)束語

基于新工科教育的背景及目標(biāo)，分析了工業(yè)工程人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀及存在問題，提出了新工科背景下工業(yè)工程人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)。學(xué)科交叉，融合創(chuàng)新、面向未來，視野開闊、實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的新工科教育對工業(yè)工程的新要求，構(gòu)建了工業(yè)工程人才培養(yǎng)的生態(tài)系統(tǒng)為新工科工業(yè)工程專業(yè)建設(shè)提供支持，同時對人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新進(jìn)行探討和實踐，為新工科教育的實踐提供方法和路徑，實現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向為產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，實現(xiàn)跨界交叉融合，助力面向未來的新型工業(yè)工程人才培養(yǎng)。

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