新工科背景下的智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建

司壘 王忠賓 劉新華 郝敬賓 梁斌

摘? 要 在總結(jié)國內(nèi)外智能制造課程體系建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析中國礦業(yè)大學(xué)相關(guān)專業(yè)課程體系存在的問題，提出符合中國礦業(yè)大學(xué)教育理念的智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建方法和構(gòu)建過程。

關(guān)鍵詞 新工科；智能制造工程；課程體系

中圖分類號(hào)：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）14-0053-03

Abstract On the basis of summarizing the current situation of inte-lligent manufacturing curriculum system construction at home and abroad， this paper analyzes the problems existing in the curriculum system of related majors in China University of Mining and Tech-nology， and puts forward the construction method and process of intelligent manufacturing engineering curriculum system in line with the education concept of China University of Mining and Technology.

Key words new engineering; intelligent manufacturing engineering; curriculum system

0? 引言

作為《中國制造2025》的主攻方向，智能制造基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，是具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱[1]。隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，我國高等教育正面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)工科的人才培養(yǎng)出現(xiàn)一些弊端和不足，新工科順勢(shì)而生。

當(dāng)前，國內(nèi)高校對(duì)于本科生的培養(yǎng)仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械工程類課程體系，在第三學(xué)年對(duì)不同專業(yè)方向的學(xué)生分流，主要包括機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械電子和機(jī)械制造三個(gè)方向。若智能制造工程專業(yè)只是在機(jī)械制造專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上簡單地進(jìn)行升級(jí)或改進(jìn)，則無法滿足新工科背景下對(duì)智能制造人才的需求。然而，國外知名院校對(duì)智能制造專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)極其重視，如哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)等高校的智能制造工程專業(yè)課程體系非常完善，且具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和先進(jìn)性[2-3]。

在此背景下，2020年3月，教育部公布2019年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果，該年度各高校新增備案專業(yè)1 672個(gè)，其中70余所部屬高校新增備案本科專業(yè)100余個(gè)。至此，加入智能制造工程專業(yè)備案的國內(nèi)重點(diǎn)高校有同濟(jì)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南京理工大學(xué)、吉林大學(xué)、山東大學(xué)等，各高校均結(jié)合自身行業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)來設(shè)置課程體系。

1? 智能制造工程專業(yè)課程體系建設(shè)現(xiàn)狀

同濟(jì)大學(xué)作為第一批新增備案智能制造工程專業(yè)的高校，在本科教學(xué)課程體系設(shè)置方面主要由通識(shí)教育類課程、基礎(chǔ)類課程、專業(yè)類課程、實(shí)踐類課程等四大類構(gòu)成。在傳統(tǒng)機(jī)械制造專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上，同濟(jì)大學(xué)融合人工智能、自動(dòng)化、信息化的相關(guān)課程，滿足新工科背景下制造類企業(yè)對(duì)本科生知識(shí)體系的要求。山東大學(xué)作為第二批新增備案智能制造工程專業(yè)的高校，在本科教學(xué)課程體系設(shè)置中涉及高效與精密加工技術(shù)、RFID技術(shù)與應(yīng)用、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造等智能制造方向的專業(yè)課。另外，通過對(duì)北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)等高校智能制造工程專業(yè)本科生培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)研，各大高校把課程體系分成4～5個(gè)板塊，根據(jù)其行業(yè)特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域開設(shè)相關(guān)課程，但基本上涵蓋機(jī)械制造、人工智能等方向。

當(dāng)前全球制造業(yè)格局正面臨重大調(diào)整，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)不斷交叉融合，世界制造強(qiáng)國紛紛提出符合各自國情的智能制造國家戰(zhàn)略，例如：2013年，德國推出“工業(yè)4.0”計(jì)劃，法國推出“新工業(yè)法國”戰(zhàn)略，英國提出“英國工業(yè)2025戰(zhàn)略”；2014年，美國提出先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略，印度制定“印度制造計(jì)劃”；2015年，我國提出“中國制造2025”戰(zhàn)略。在這一背景下，國內(nèi)外形勢(shì)對(duì)高校智能制造工程專業(yè)提出新的要求，其課程體系設(shè)置也務(wù)必要滿足世界大環(huán)境下的發(fā)展需求[4-5]。

2? 智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建

2.1? 中國礦業(yè)大學(xué)課程體系現(xiàn)狀

為適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，在新工科背景下，中國礦業(yè)大學(xué)于2018年增設(shè)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、機(jī)器人工程等三個(gè)專業(yè)。對(duì)于三個(gè)新工科專業(yè)，結(jié)合機(jī)械工程專業(yè)課程體系設(shè)置情況，就其內(nèi)容而言，目前存在下面兩個(gè)問題。

2.1.1? 課程內(nèi)容不夠與時(shí)俱進(jìn)? 目前的課程體系涉及的內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)較為陳舊，智能制造工程專業(yè)需要的人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論等課程較少，沒能全面覆蓋與時(shí)俱進(jìn)的知識(shí)點(diǎn)，無法滿足信息自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展及社會(huì)需求，因此需要系統(tǒng)的整合優(yōu)化和改革。

2.1.2? 課程實(shí)驗(yàn)過于陳舊，需要更新? 當(dāng)前課程體系涉及的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容過于老套，牽扯到智能制造的實(shí)驗(yàn)?zāi)K過少。特別是零件加工、零件尺寸檢測(cè)、零件材料強(qiáng)化等內(nèi)容，需要應(yīng)用較為先進(jìn)的制造加工方法，因此需要對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)課程體系重新進(jìn)行整合規(guī)劃，制定符合智能制造工程專業(yè)課程教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)課程體系。

2.2? 課程體系構(gòu)建方法

中國礦業(yè)大學(xué)智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建方法如圖1所示，具體包括以下四個(gè)方面。

2.2.1? 智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置調(diào)研? 對(duì)國內(nèi)外智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置情況進(jìn)行調(diào)研，并參考中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)、機(jī)器人工程專業(yè)課程設(shè)置情況，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析。

2.2.2? 智能制造工程專業(yè)課程內(nèi)容劃分? 針對(duì)各高校新增備案智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置中存在的內(nèi)容交叉問題，組織教師論證，結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)的礦業(yè)特色，合理劃分每門課程的內(nèi)容。

2.2.3? 智能制造工程專業(yè)課程內(nèi)容改革? 針對(duì)中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)課程設(shè)置中存在的內(nèi)容陳舊問題，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展和學(xué)時(shí)情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新和改革。

2.2.4? 智能制造工程專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)更新? 針對(duì)上述內(nèi)容劃分和更新，在中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)或更新相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)。

2.3? 課程體系構(gòu)建過程

2.3.1? 對(duì)比分析、查找問題? 結(jié)合中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)和機(jī)器人工程專業(yè)課程內(nèi)容設(shè)置情況，進(jìn)行智能制造工程專業(yè)課程先后順序的整理，根據(jù)每門課程任課教師的教學(xué)內(nèi)容，確定智能制造工程專業(yè)模塊化知識(shí)點(diǎn)；對(duì)比各名牌高校已備案的智能制造工程專業(yè)課程體系設(shè)置以及“中國制造2025”的發(fā)展需求，提煉目前智能制造行業(yè)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的覆蓋程度。

2.3.2? 確定適合智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置內(nèi)容? 中國礦業(yè)大學(xué)是行業(yè)背景高校，肩負(fù)著服務(wù)行業(yè)的重任，因此對(duì)于課程設(shè)置內(nèi)容具有特殊需求。另外，根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)對(duì)智能制造工程專業(yè)的定位和專業(yè)內(nèi)任課教師的科研情況，確定適合中國礦業(yè)大學(xué)的智能制造工程專業(yè)課程內(nèi)容體系。

2.3.3? 進(jìn)行中國礦業(yè)大學(xué)智能制造工程專業(yè)的課程體系構(gòu)建和教學(xué)內(nèi)容改革? 在第二步的基礎(chǔ)上，構(gòu)建中國礦業(yè)大學(xué)的課程體系，包括對(duì)知識(shí)點(diǎn)的覆蓋程度、優(yōu)秀教材的選取、開課的次序，最后進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，主要包括課程體系設(shè)置和增補(bǔ)必要性的新技術(shù)或新方法。

3? 結(jié)束語

本文通過分析國內(nèi)外智能制造課程體系建設(shè)現(xiàn)狀，結(jié)合“中國制造2025”，分析中國礦業(yè)大學(xué)課程體系存在的問題，提出符合中國礦業(yè)大學(xué)教育理念的智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建方法和構(gòu)建過程，希望對(duì)推進(jìn)智能制造人才培養(yǎng)有所貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知[EB/OL].（2015-05-08）[2020-10-12].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_9784.htm.

[2]張銀南，羅朝盛.新工科背景下智能制造人才培養(yǎng)模式的探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019（5）：98-100.

[3]王懷奧，肖國華，徐智躍.智能制造背景下高職院校的人才培養(yǎng)策略研究：以寧波市高職院校為例[J].浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，17（2）：45-48.

[4]張安富，劉超.“中國制造2025”背景下的新工科構(gòu)建[J].中國大學(xué)教學(xué)，2017（9）：21-23，33.

[5]鐘德仁，郭亮，國海.新工科背景下產(chǎn)業(yè)集群與專業(yè)群協(xié)同路徑[J].內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，33（2）：106-111.