趙徹 馮春 姜文彪 張祎偉
[摘 要] 智能制造在推動中國制造產(chǎn)業(yè)升級的同時,也為應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)提出了全新挑戰(zhàn),急需專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革方面的新理念、新經(jīng)驗。常州工學(xué)院以智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院為平臺,力圖通過產(chǎn)教融合育人機制解決智能制造專業(yè)建設(shè)中普遍面臨的痛點、難點。通過從專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)方案優(yōu)化、實踐教學(xué)體系重構(gòu)、教學(xué)方法創(chuàng)新,以及教學(xué)資源保障等方面探討智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院的改革經(jīng)驗,可為國家和地方培養(yǎng)更多高素質(zhì)、復(fù)合型智能制造專業(yè)人才提供一些經(jīng)驗。
[關(guān)鍵詞] 智能制造;產(chǎn)教融合;教學(xué)改革;智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院
[作者簡介] 趙 徹(1987—),男,吉林長春人,博士,常州工學(xué)院航空與機械工程學(xué)院講師,主要從事機械仿生學(xué)與智能制造研究;馮 春(1981—),男,內(nèi)蒙古赤峰人,博士,常州工學(xué)院航空與機械工程學(xué)院副教授,主要從事機器人及機器視覺研究;姜文彪(1991—),男,山西渾源人,博士,常州工學(xué)院航空與機械工程學(xué)院講師,主要從事流體力學(xué)與智能制造研究。
[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324(2022)09-0077-04 [收稿日期] 2022-01-20
新一代信息通信技術(shù)、新一代人工智能技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合,開啟了智能制造的新領(lǐng)域,為制造業(yè)帶來新的理念、模式、技術(shù)和應(yīng)用[1]。在國家政策推動、工業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級等背景下,我國智能制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,為制造業(yè)的分工格局帶來了深刻的影響[2]。在智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)生巨大變革的同時,也帶來了本科教育理念上的轉(zhuǎn)變,我們急需培養(yǎng)智能制造工程領(lǐng)域大量實踐能力強、綜合素質(zhì)高的高層次創(chuàng)新人才和緊缺專門人才[3,4]。現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院作為一種融人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新、企業(yè)服務(wù)、學(xué)生創(chuàng)業(yè)功能于一體的示范性實體,與智能制造工程專業(yè)的特點和需求高度契合[5,6]。為落實黨的十九大報告中關(guān)于“深化產(chǎn)教融合、校企合作”的重要決策部署,接軌《國家產(chǎn)教融合建設(shè)試點實施方案》,服務(wù)長江三角洲區(qū)域一體化國家戰(zhàn)略,常州工學(xué)院成立了智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院[7]。學(xué)院以產(chǎn)教融合、校企合作促進教學(xué)改革為立足點,堅持校企協(xié)同育人、協(xié)同創(chuàng)新、共同發(fā)展,取得了一系列專業(yè)建設(shè)成果和寶貴經(jīng)驗。本文從專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)方案優(yōu)化、實踐教學(xué)體系重構(gòu)、教學(xué)方法創(chuàng)新,以及教學(xué)資源保障等方面對常州工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院的辦學(xué)經(jīng)驗進行系統(tǒng)總結(jié),將為應(yīng)用型本科院校智能制造專業(yè)的建設(shè)與改革提供新的理念和思路,具有重要的現(xiàn)實意義。
一、我院教學(xué)改革的主要舉措
與傳統(tǒng)工科專業(yè)相比,智能制造工程屬于新興領(lǐng)域,專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式還處于探索階段,容易出現(xiàn)課程體系不健全、課程知識老化,以及與生產(chǎn)脫節(jié)等問題。為了使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)達到智能制造系統(tǒng)級的需求,常州工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院采取了以下改革措施。
(一)專業(yè)建設(shè)及人才培養(yǎng)方案優(yōu)化
1.專業(yè)建設(shè)。智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院圍繞國家一流專業(yè)和省品牌專業(yè)建設(shè)工程目標任務(wù)要求,以工程認證為抓手,落實“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進”理念,建立社會企業(yè)、校友、行業(yè)專家參與專業(yè)建設(shè)方案的制修訂的反饋和互動機制,并遵循學(xué)校產(chǎn)教融合特色的應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)方案,參照智能制造相關(guān)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),使專業(yè)結(jié)構(gòu)與其深度融合,相關(guān)專業(yè)標準與具體的職業(yè)要求深度融合,不斷完善和優(yōu)化專業(yè)建設(shè)方案,著力提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。
2.人才培養(yǎng)方案優(yōu)化。面向智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,凝練與行業(yè)企業(yè)對接的專業(yè)群,堅持立德樹人根本任務(wù),充分聽取企業(yè)負責(zé)人和一線研發(fā)人員意見,合理修訂人才培養(yǎng)方案。通過“9775”的人才培養(yǎng)方案制定模式,即90%的專任教師參與、調(diào)研7家以上行業(yè)企業(yè)、調(diào)研7所以上同類高校、邀請5位以上企業(yè)導(dǎo)師參與,構(gòu)建與行業(yè)產(chǎn)業(yè)無縫對接的課程體系,共同制定核心課程標準,進一步擴大產(chǎn)教融合型教材和課程的建設(shè)力度,共同組織實踐活動,推進校企深度合作,進一步體現(xiàn)產(chǎn)教融合特色和應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。
(二)實踐教學(xué)體系重構(gòu)
智能制造專業(yè)具有很強的綜合性和實踐性,需要學(xué)生將機械制造、機器人、自動控制、工業(yè)軟件等方面的知識與智能制造企業(yè)的生產(chǎn)實踐相結(jié)合,對教學(xué)體系的構(gòu)建提出了更高的要求。因此,常州工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院通過以下措施對現(xiàn)有的教學(xué)體系進行了優(yōu)化重構(gòu)。
1.多學(xué)科交叉融合。學(xué)院招收機械、電子、通信、計算機和工業(yè)設(shè)計類相關(guān)專業(yè)學(xué)生,使不同專業(yè)背景的學(xué)生通過共同學(xué)習(xí)、共同訓(xùn)練、共同參賽、共同創(chuàng)業(yè),實現(xiàn)跨學(xué)科專業(yè)的碰撞與交融。
2.產(chǎn)教深度融合。學(xué)院由產(chǎn)業(yè)基地、南京航空航天大學(xué)聯(lián)合共建,依托產(chǎn)業(yè)基地的產(chǎn)業(yè)界高端人才、南京航空航天大學(xué)師資力量和與國際接軌的產(chǎn)業(yè)化平臺,實施培養(yǎng)方案共同制訂、教學(xué)過程共同實施、產(chǎn)業(yè)化平臺共享。
3.能力培養(yǎng)導(dǎo)向。通過智能制造應(yīng)用場景的進階式項目設(shè)計,學(xué)生獨立或組成團隊進行貫穿4年全部教學(xué)時程的項目設(shè)計,通過項目體驗“做中學(xué)、學(xué)中悟”,持續(xù)提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團隊合作能力、知識應(yīng)用能力、工程能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力。
4.與國際接軌。學(xué)院以培養(yǎng)面向智能制造的高水平創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才為目標開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,在項目設(shè)計中植入創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法、金融、創(chuàng)業(yè)等培養(yǎng)內(nèi)容,并向有價值的項目提供國際化的創(chuàng)業(yè)孵化風(fēng)險投資服務(wù)。
(三)教學(xué)方法創(chuàng)新
1.多方面協(xié)作,建設(shè)“素質(zhì)教育—科學(xué)研究—技能培訓(xùn)”教學(xué)平臺。借助已有的校企合作平臺,將現(xiàn)有教研資源與企業(yè)資源融合,模擬企業(yè)研發(fā)模式,配備學(xué)院企業(yè)雙導(dǎo)師,將行業(yè)主流技術(shù)引入實踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高機械類人才培養(yǎng)與地方經(jīng)濟發(fā)展需求的吻合度,使教學(xué)過程貼合企業(yè)實境,培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)情感,提高學(xué)生的工程素養(yǎng)。
2.多資源共享,依托現(xiàn)代教育信息技術(shù),構(gòu)建探究互動式教學(xué)模式。構(gòu)建并實施多層面結(jié)合(理論與實踐結(jié)合、課上與課下結(jié)合、線上與線下結(jié)合)的多課程(“機械原理”“機械設(shè)計”“機械制造技術(shù)”“自動控制”“智能制造技術(shù)”)資源共享的探究式教學(xué)方法,促進學(xué)生從被動接受向主動探究轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。迎合當下青年學(xué)生群體獲取知識和信息的方式,依托現(xiàn)代信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)平臺,實時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),實現(xiàn)師生、生生互動,最大限度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性和集成度。
3.多元化考評,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建“學(xué)業(yè)+能力”綜合評價體系。采取線上線下相結(jié)合的方式,將現(xiàn)代信息技術(shù)用于隨堂測試、階段測試、分析與討論的過程中,將教、學(xué)、考三個環(huán)節(jié)相互融通;實時獲取學(xué)生平時的學(xué)習(xí)情況;在日常實訓(xùn)環(huán)節(jié)和課程考核中,提高涉及工程應(yīng)用內(nèi)容的比例,安排實習(xí)實踐的時間不少于一年,實踐教學(xué)學(xué)分不少于總學(xué)分的35%。
4.文化互融,理解企業(yè)文化內(nèi)涵,強化職業(yè)認同感。通過“有形文化”和“無形文化”渲染,增強學(xué)生對合作企業(yè)的歸屬感;通過企業(yè)獎助學(xué)金設(shè)立,建立學(xué)生對合作企業(yè)的榮譽感;通過標準化企業(yè)制服和標準化車間配置,加大學(xué)生對企業(yè)文化的感知;通過教學(xué)及“雙創(chuàng)”教育,強化學(xué)生對企業(yè)文化的理解和領(lǐng)會;通過“工程化”教學(xué)過程和氛圍,強化學(xué)生的工程素養(yǎng)和職業(yè)認同感。
二、教學(xué)資源保障體系建設(shè)
智能制造專業(yè)相關(guān)專業(yè)尚處于起步階段,亟待開發(fā)整合優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。面對這一難題,常州工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院在國家一流建設(shè)專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化、機械電子工程專業(yè)和省重點建設(shè)學(xué)科機械工程的基礎(chǔ)上,依據(jù)不同企業(yè)的人才需求,整合校內(nèi)教學(xué)資源,不斷開發(fā)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,具體改革措施如下。
(一)加強師資隊伍建設(shè)
作為承擔(dān)智能制造專業(yè)教學(xué)任務(wù)的主要力量,不斷加強師資隊伍建設(shè)是優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的重要保證。因此,學(xué)院堅持柔性引才、靈活用才、一人一策、績效激勵,引進高層次學(xué)科帶頭人和具有國際教育背景的優(yōu)秀人才。近三年,共引進6名博士,形成了以學(xué)科和學(xué)術(shù)帶頭人為核心,以中青年教師為骨干的教學(xué)科研團隊。
為加強教師的實踐教學(xué)能力,學(xué)院鼓勵教師到企業(yè)、地方掛職,培養(yǎng)“雙師雙能型”教師。近三年,7位教師以兼職方式到企業(yè)開展專業(yè)實踐與社會服務(wù),聘請28位產(chǎn)業(yè)教授和行業(yè)企業(yè)兼職教師承擔(dān)專業(yè)教學(xué)工作,目前,專業(yè)系有12位教師被學(xué)校認定為“雙師雙能型”教師。
學(xué)院積極推進教師訪學(xué)、進修、交流工作,助力教師專業(yè)發(fā)展和教學(xué)能力的提升。近三年,共有11位教師赴國(境)外訪學(xué)研修,25人參加教學(xué)教研類學(xué)術(shù)會議、論壇等,學(xué)院教師入選省級人才工程6項,出版省級重點教材6部,獲批省級以上教育教改研究課題9項。
為促進青年教師的成長,學(xué)院不斷完善青年教師導(dǎo)師制,鼓勵青年教師加入教學(xué)團隊,提高青年教師的教學(xué)技能和業(yè)務(wù)水平。近三年,專業(yè)青年教師省級教學(xué)競賽獲獎3項,校級教學(xué)競賽獲獎8項,晉升副教授5人,由本專業(yè)骨干教師組成的機械設(shè)計制造教學(xué)團隊獲批校級優(yōu)秀教學(xué)團隊,1名教師獲校教學(xué)名師。
(二)實踐教學(xué)軟硬件資源投入
智能制造工程專業(yè)對實踐教學(xué)的場地和設(shè)備都具有更高的要求。因此,智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院重點加強了與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相融合的專業(yè)實驗室、中試和實訓(xùn)基地,以及校外實踐和實習(xí)基地建設(shè),其中,建筑面積達6.5萬平方米的產(chǎn)教融合實訓(xùn)大樓和占地達24畝的科技產(chǎn)業(yè)園已經(jīng)建設(shè)完成。產(chǎn)教融合實訓(xùn)大樓將重點引進先進制造業(yè)領(lǐng)域的骨干和特色企業(yè)(產(chǎn)業(yè)園區(qū)),共建服務(wù)于我院相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)的實驗、實習(xí)和實訓(xùn)平臺,共建服務(wù)于相關(guān)學(xué)科的科技創(chuàng)新、分析測試和社會服務(wù)平臺,共享校企雙方優(yōu)質(zhì)人力資源;科技產(chǎn)業(yè)園將重點引進和培育與先進制造、新材料和節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)相關(guān)的科技企業(yè),為學(xué)生的校外實習(xí)提供場所。
在軟件資源方面,學(xué)院以關(guān)鍵零部件的智能制造為主要對象,打造了一個基于智能循環(huán)再制造概念的工程實踐教學(xué)和技術(shù)開發(fā)綜合平臺,并深度融合智能制造領(lǐng)域的人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新和一流專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵,使之具有聚焦戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群、高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)示范引領(lǐng)作用突出、多效多能、集成化和綜合性等特征。
平臺包括豐富的實訓(xùn)項目,具體包括:智能制造系統(tǒng)可適應(yīng)規(guī)劃仿真平臺應(yīng)用、智能制造系統(tǒng)快速重構(gòu)實訓(xùn)、PLC編程連接及調(diào)試實訓(xùn)、智能制造系統(tǒng)虛實互聯(lián)、同步仿真實訓(xùn)、智能制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和方案評估實訓(xùn)、數(shù)控機床仿真編程實訓(xùn)、工業(yè)機器人編程仿真實訓(xùn)、智能制造系統(tǒng)機械故障檢測實訓(xùn),以及智能制造信息管理與執(zhí)行系統(tǒng)操作實訓(xùn)等,能夠積極培養(yǎng)智能制造專業(yè)學(xué)生進行創(chuàng)造性設(shè)計、制造與運用智能制造系統(tǒng)與自動化生產(chǎn)線的能力,以及分析、調(diào)試、維護與實際操作智能制造系統(tǒng)與自動化生產(chǎn)線的能力。此外,根據(jù)零部件的加工特征,學(xué)生還可以獨立自主設(shè)計不同種類的柔性可重構(gòu)智能制造系統(tǒng),通過虛擬仿真和數(shù)據(jù)分析篩選出最優(yōu)方案,在真實環(huán)境下快速搭建智能制造系統(tǒng)并對零部件進行加工。
三、教學(xué)改革成果
學(xué)院堅持以學(xué)生為中心、理論課程與生產(chǎn)實踐結(jié)合、課內(nèi)知識與課外知識結(jié)合、科學(xué)技術(shù)與社會人文結(jié)合,實現(xiàn)了教學(xué)、研發(fā)、實踐、創(chuàng)新、科技人文的有機融合,取得了一系列階段性成果。
(一)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升
秉承“邊投入邊產(chǎn)出”的原則,學(xué)院專業(yè)實驗實訓(xùn)基地運行至今,共接納學(xué)校專業(yè)教師和學(xué)生1000余人次進入實訓(xùn)中心、研發(fā)中心或?qū)嶒炇彝瓿上鄳?yīng)的實踐教學(xué)任務(wù),使學(xué)生就業(yè)適應(yīng)期大為縮短,解決了工程技術(shù)技能型人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)的瓶頸問題。學(xué)院定期開展AutoCAD、UG、PRO/E、SolidWorks及高級技工的培訓(xùn)與認證等,為智能制造行業(yè)培訓(xùn)企業(yè)員工百余人次,解決了產(chǎn)業(yè)與高等教育脫節(jié)嚴重的問題。
(二)教育教學(xué)成果
圍繞智能制造專業(yè)建設(shè)了一批具備理實一體理念、符合產(chǎn)業(yè)需求的課程,并進行相關(guān)課程和教材開發(fā),現(xiàn)有產(chǎn)教融合型教材15部,每個專業(yè)有20%以上的課程為校企合作共同開發(fā)的產(chǎn)教融合型課程。建成了緊密合作型校外合作實習(xí)基地20余家,聘請產(chǎn)業(yè)教授和行業(yè)企業(yè)兼職教師28名,建成5門企業(yè)學(xué)習(xí)課程;近三年獲得省部級教改課題9項,各級各類課程建設(shè)項目18項,校級教學(xué)類獎項20余項,學(xué)院教師入選6項省級人才工程,出版4部省級重點教材。
(三)實踐教學(xué)成果
建立了“學(xué)院、基地和社會孵化”三級協(xié)同遞進式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺。學(xué)院為項目選育平臺,承擔(dān)學(xué)生的專業(yè)性創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng),打造具有專業(yè)特色的創(chuàng)新實驗室和分布式眾創(chuàng)空間;基地為選育后項目的孵化平臺,培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新實踐能力,打造應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)為導(dǎo)向的工程中心、綜合性產(chǎn)教融合示范基地、學(xué)校眾創(chuàng)空間和創(chuàng)業(yè)園;社會孵化平臺為大學(xué)生初創(chuàng)平臺,學(xué)生項目通過基地內(nèi)創(chuàng)客空間孵化后,引導(dǎo)其進入孵化平臺,為創(chuàng)業(yè)成功打下基礎(chǔ),并在中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲獎。迄今為止,學(xué)院與企業(yè)合作建立的校企協(xié)同實踐基地共7個。
常州工學(xué)院智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院經(jīng)過兩年多的建設(shè),在專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)、實踐教學(xué)體系重構(gòu)、教學(xué)方法創(chuàng)新、師資隊伍建設(shè),以及軟硬件資源投入等方面進行了深度革新,證明了“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”這一人才培養(yǎng)機制可以集合全校之力,積極探索跨業(yè)界、跨學(xué)科、跨專業(yè)整合教學(xué)資源,打破學(xué)科專業(yè)壁壘,打造應(yīng)用性交叉學(xué)科專業(yè),對促進教育鏈、人才鏈、產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的有機銜接也具有重要作用。在應(yīng)用型本科院校開展基于產(chǎn)教融合的教學(xué)改革,將有助于為國家和地方培養(yǎng)更多掌握電子信息、自動化、機械制造等專業(yè)知識,能夠集理論、操作、調(diào)試、生產(chǎn)、維護于一體的智能制造專業(yè)技術(shù)人才。
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Research on the Teaching Reform of Intelligent Manufacturing Major Based on Industry-education Integration
ZHAO Che, FENG Chun, JIANG Wen-biao, ZHANG Yi-wei
(School of Aviation and Mechanical Engineering, Changzhou Institute of Technology, Changzhou, Jiangsu 213032, China)
Abstract: As the promotion of the upgrading of China’s manufacturing industry, intelligent manufacturing also poses new challenges for talent cultivation in applied undergraduate colleges and universities, and urgently needs new ideas and new experience in professional construction and teaching reform. Changzhou Institute of Technology takes the Intelligent Manufacturing Industry College as a platform, and strives to solve the common pain points and difficulties in the construction of intelligent manufacturing major through the education mechanism of integrating industry and education. Therefore, by discussing the reform experience of the Intelligent Manufacturing Industry College from the aspects of professional construction and talent training program optimization, practice teaching system reconstruction, teaching method innovation, and teaching resource guarantee, it can provide some experience to cultivate more high-quality, compound, and intelligent manufacturing professionals for the country and the local area.
Key words: intelligent manufacturing; industry-education integration; teaching reform; Intelligent Manufacturing Industry College