智能制造需求下地方應用型機械產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)探索

0 引言

“大業(yè)欲成，人才為重”。我國正在實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”、“工業(yè)制造4.0” 和“互聯(lián)網(wǎng)+”等一個個重大科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新服務和新產(chǎn)品層出不窮，需要大量面向未來的新工科人才

。以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實、智能科學與技術(shù)等被確定為智能制造專業(yè)。然而，地方應用型本科院校如何在智能制造需求下定好位、辦出特色？機械類專業(yè)又如何對接智能制造產(chǎn)業(yè)，“接地氣”、“近產(chǎn)業(yè)”和“重應用”地服務地方區(qū)域經(jīng)濟？湖南工業(yè)大學機械工程學院以特色及區(qū)域產(chǎn)業(yè)為驅(qū)動，調(diào)整學科資源開展課堂及實踐教學改革，結(jié)合校企合作、行業(yè)/協(xié)會搭橋、產(chǎn)教融合等舉措，對智能制造需求下地方應用型機械產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)模式進行了思考和探索。

1 地方應用型本科人才培養(yǎng)的思考

目前，大部分地方應用型本科高校存在自發(fā)自為探索，學科專業(yè)特色不鮮明、與地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)脫節(jié)，重理論、輕實踐等問題

。

式中，P(x,z)表示某質(zhì)點的位移，V(x,z)表示縱波的傳播速度，ρ為介質(zhì)密度，彈性模量K=ρv2。

1.1 地方應用型本科高校先天資源動力不足

至2016年底，我國普通高等學校數(shù)為2596所，其中本科院校1237所；本科院校中，中央部門主管的有113所，地方本科院校700所，民辦本科高校424所

。其中，湖南共有49所地方本科高校，其研究型、教學研究型、教學型及應用型本科高校構(gòu)成了如圖1所示“中心-邊緣”式結(jié)構(gòu)

。應用型高校在高等教育結(jié)構(gòu)層級為處于邊緣位置的地方非重點院校，在辦學經(jīng)費、師資力量、學科實力、科研水平等資源占有上處于劣勢。

高等教育的“中心-邊緣”結(jié)構(gòu)是很難打破的，因此需要地方應用型高校內(nèi)外兼修，努力突破新工科人才培養(yǎng)中的種種困難，走出高校自身特色。首先地方應用型高校應從全局上突破對中心大學“心理上的依附”，集中優(yōu)勢力量辦特色專業(yè)；其次，大刀闊斧地整合內(nèi)部資源，以新工科人才培養(yǎng)模式內(nèi)塑學生素質(zhì)；最后，抓住地方特色及支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展契機，外樹形象積極推銷，為學生編織最適合其“求漁”的網(wǎng)。

1.2 服務特色及地區(qū)支撐產(chǎn)業(yè)是出路

地方應用型本科高校在制定智能制造需求下的人才培養(yǎng)方案時，應努力定位于服務特色及地區(qū)支撐產(chǎn)業(yè)。工程機械、軌道交通、海工裝備、汽車及零部件、電子信息、新材料、食品、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的智能化轉(zhuǎn)型是長株潭衡城市群在推進智能制造方面的特色及亮點。目前，長沙、衡陽、湘潭和株洲的27所地方應用型本科高校是長株潭衡城市群智能制造人才的主要來源。然而，以智能制造需求下機械類人才培養(yǎng)為例，長株潭衡城市群有15所地方應用型本科高校開設(shè)了機械類專業(yè)，意味著機械類畢業(yè)生將在相當長時間內(nèi)面臨較大就業(yè)壓力。

2019年，響應教育部新工科建設(shè)號召，學院通過廣泛市場調(diào)研后，立足長株潭衡地方經(jīng)濟，基于“卓越工程師素質(zhì)提升班”培養(yǎng)模式，結(jié)合自身專業(yè)培養(yǎng)目標、師資水平以及軟硬件設(shè)施等，大膽創(chuàng)新開設(shè)了小班教學的“智能制造機器人精英實驗班”。全新的培養(yǎng)大綱和課程教學大綱，人性化的考核模式，最優(yōu)的師資配比，旨在為地方經(jīng)濟發(fā)展，培養(yǎng)一批厚基礎(chǔ)、善于開拓、創(chuàng)新和實踐能力強的智能制造領(lǐng)域高級人才。

1.3 深化產(chǎn)教融合為企業(yè)輸送智能制造人才

深化產(chǎn)教融合，通過校內(nèi)院校合作與校企合作建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地是全面提升應用型本科智能制造人才實踐能力，培養(yǎng)學生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力的重要舉措，也是高校應用型智能制造人才培養(yǎng)的重要特色。

2011年5月，來自上海交通大學醫(yī)學院、美國國立衛(wèi)生研究院等處的研究人員提出一項新的胎兒生長和評估方法，目的是更準確地發(fā)現(xiàn)生長過快或遲緩的胎兒。這種方法是將某個國家或某個人群的胎兒數(shù)據(jù)輸入編制的程序，便可產(chǎn)生適合于該國或該人群的胎兒生長標準，適合各國制定自己國家人口特點的胎兒生長標準，且準確易運用。該研究成果公布在醫(yī)學界權(quán)威雜志《柳葉刀》上，被專家評述為“具有廣泛應用價值”。

“高校熱、企業(yè)冷”一直是產(chǎn)教融合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育前進道路上的最大阻力，“內(nèi)外兼治”有望讓地方應用型本科高校突破該阻力。首先，高校自身立足本校專業(yè)特點，積極挖掘建設(shè)能精準服務地方優(yōu)秀、有發(fā)展?jié)摿ζ髽I(yè)的對口專業(yè)；其次，組織院校優(yōu)勢力量對企業(yè)某專業(yè)人才的需求量、應具備專業(yè)及職業(yè)素養(yǎng)、先進制造需掌握的先進技術(shù)等信息開展詳細調(diào)研；最后，邀請企業(yè)相關(guān)專家跟高校優(yōu)秀骨干教師，根據(jù)調(diào)研結(jié)果需求開設(shè)由企業(yè)專家執(zhí)教的專業(yè)課程。對外，高校首先應充分挖掘校友資源，多加強校企互動，打通與企業(yè)交流的第一道關(guān)卡；其次，積極尋求地方政府的扶持，對愿意與地方應用型本科高校合作的企業(yè)從稅收、政策獎勵、人才引進等角度給予適當補貼；最后，地方應用型本科高校要建立為合作企業(yè)的技能人才提供理論培訓、文化層次進修等傾斜政策，進一步活躍校企合作氛圍。

按Minitab 17軟件中的 Box-Benhnken設(shè)計進行試驗,并進行響應面分析,試驗因素水平表見表1，結(jié)果見表2．

2 智能制造機械產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的探索

秉承主動服務國家戰(zhàn)略及長株潭千億產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，以中國制造2025計劃、湖南省“四化兩型”戰(zhàn)略的智能制造人才需求為牽引，湖南工業(yè)大學機械工程學院在人才培養(yǎng)道路上積極探索，為地方企業(yè)輸送了一大批具有多領(lǐng)域知識交叉融合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強，具有時代擔當?shù)闹悄苤圃鞕C械人才。

2.1 塑造“專注堅持、精益求精”的工匠精神

以社會需求為驅(qū)動設(shè)置專業(yè)課程體系、確定學生畢業(yè)要求等內(nèi)容才是符合新工科人才培養(yǎng)之方案。

2.2 以企業(yè)需求為驅(qū)動制定人才培養(yǎng)方案

培養(yǎng)學生“專注堅持、精益求精”的工匠精神是湖南工業(yè)大學機械學科一直秉承的治學傳統(tǒng)。在“立德樹人、依人為本”的教育理念下，一支人員配備整齊，高素質(zhì)的專職輔導員、班主任隊伍采取定期與不定期相結(jié)合的方式，在設(shè)施配備齊全、環(huán)境優(yōu)美的“談心室”與學生交流學習和生活，為學生解答各種困惑；以教學班為單位定期組織集中觀看“大國工匠”、“國之重器”和“中國制造”等紀錄片，并開展“我是制造人”等相關(guān)主題的主題征文和演講活動。

首先，聯(lián)合教師、企業(yè)或行業(yè)專家、學工和教務等人員從企業(yè)基本信息、企業(yè)人才需求、專業(yè)知識框架構(gòu)建、校企合作等模塊設(shè)計題目，制定機械類人才培養(yǎng)企業(yè)需求問卷調(diào)查表。其次，向?qū)W校校友，學生實習和合作企業(yè)，來校招聘單位以及地方優(yōu)秀企業(yè)發(fā)放問卷調(diào)查表，開展問卷調(diào)查。然后，組織專業(yè)人員定期回收調(diào)查表，并對調(diào)查結(jié)果進行數(shù)據(jù)整理和分析，形成書面報告。最后，依據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果，組織專家討論小組，確定培養(yǎng)大綱總的方針和制定原則，并落實相關(guān)內(nèi)容。

“我不要錢，只要孩子！”說完，我拿出存有40萬元的銀行卡，說：“這是代孕補貼和代孕費，你們?nèi)磕没厝グ?，我只想抱走一個孩子?！?/p>

2.3 探索高素質(zhì)人才小班培養(yǎng)模式

“現(xiàn)代學徒制”是以校企合作為基礎(chǔ)，以學生(學徒)的培養(yǎng)為核心，以課程為紐帶，以學校、企業(yè)的深度參與和教師、師傅的深入指導為支撐的人才培養(yǎng)模式。這種新的教學模式充分體現(xiàn)了因材施教的原則，有利于學生計算機運用能力和技術(shù)技能的提升，能夠激發(fā)學生的學習興趣?！艾F(xiàn)代學徒制”的教學是一種情境教學，將學生置身于情境中，可以最大限度地注意和參與學習過程，使學習效果和學習意愿達到最強。學生真正參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程中，體驗到企業(yè)文化和學校文化的異同，從而使其學習更有指向性和社會性，為提升計算機運用能力打下堅實的基礎(chǔ)。

一般來說，智能制造應用型高級專門人才的主要任務是將材料、力學和控制等方面的科學理論轉(zhuǎn)化為可操作應用的工程方案或設(shè)計圖紙。湖南工業(yè)大學一直以包裝教育為特色，學校所在城市——株洲的三大動力產(chǎn)業(yè)分別為軌道交通裝備業(yè)、汽車及零部件業(yè)和航空裝備業(yè)，其亦是長株潭衡城市群的支撐產(chǎn)業(yè)。因此，湖南工業(yè)大學機械工程學院在智能制造需求下機械專業(yè)人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型升級中牢牢抓住包裝、軌道交通、汽車和航空裝備這四個關(guān)鍵詞，建設(shè)與這四個產(chǎn)業(yè)相適應的專業(yè)方向和培養(yǎng)目標，真正為包裝產(chǎn)品、軌道列車、汽車和航空等的零部件智能制造培養(yǎng)出能智能設(shè)計、能制定成型工藝方案、并能熟練操作智能制造系統(tǒng)的機械類應用型人才。

2.4 以企業(yè)需求為導向設(shè)計“模塊化”課程，注重知識交叉滲透

以材料成型及控制工程專業(yè)為例，根據(jù)課程知識所屬領(lǐng)域設(shè)置了課程管理模塊小組(如圖2)。課程管理模塊小組采取組長負責制，對每屆學生的課程體系，根據(jù)社會和企業(yè)需求，組織骨干教師及時梳理相關(guān)課程教學內(nèi)容，尋找交叉知識點，以項目形式落實相關(guān)課程中案例分析實例的來源，并組織教師到企業(yè)實地考察，實現(xiàn)教師授課時知識融合、知識點前后貫通。如針對2017級材料成型及控制工程專業(yè)學生，設(shè)計類課程小組確定以xx汽車株洲分公司生產(chǎn)的x寶D50車型為教學實例。因此，在《沖壓工藝及模具設(shè)計》、《擠壓工藝與模具》、《塑料成型工藝與模具》等課程中分別要求任課教師以x寶D50車型的覆蓋件、燈座擠壓件和操作面板塑料件等零部件為課程教學中的典型案例，并在課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)中針對x寶D50車型中的沖壓件、擠壓件和塑料件等開展成型工藝分析及模具設(shè)計。課程的“模塊化” 管理可以保證在專業(yè)課程設(shè)置系統(tǒng)且完善的基礎(chǔ)上，讓學生對自己今后從事工作領(lǐng)域形成系統(tǒng)而宏觀的認識、理論知識亦有了落腳點、以具體產(chǎn)品為載體講授交叉知識點大大降低了難度，且提升了學生學習興趣。

根據(jù)智能制造機械類人才需求對科學基礎(chǔ)和專業(yè)課程重新分類，整合知識疊加或者知識存在前后銜接關(guān)系課程的教學內(nèi)容和順序，按照學生學習接受知識的科學順序，重新制定課程教學內(nèi)容和考核標準。以智能制造的某產(chǎn)品為對象，提煉存在知識融合和學科交叉的知識點，并通過滲透特定產(chǎn)品零部件實際生產(chǎn)的工程案例分析，破解理論課授課空洞、無趣和難懂的難題。

通過一系列前期的企業(yè)需求調(diào)查，湖南工業(yè)大學機械類新工科人才培養(yǎng)方案真正落實到以企業(yè)需求為驅(qū)動設(shè)置課程體系和教學內(nèi)容。例如，針對問卷調(diào)查中中大型企業(yè)反饋工科專業(yè)員工企業(yè)宏觀管理方面能力略顯不足的問題，新開設(shè)了《生產(chǎn)與運作管理》課程；面向非計算機類專業(yè)人才數(shù)字化能力培養(yǎng)的通識教育課程體系，增加了《程序設(shè)計基礎(chǔ)(Python)》課程；而企業(yè)反饋傳統(tǒng)鍛造已跟不上智能制造發(fā)展之需求，便將《鍛造成型工藝與模具》課程中的基礎(chǔ)理論知識縮減為一個章節(jié)合并到《材料成型工藝》中開展授課。

從2013級開始，機械類專業(yè)便組織學科優(yōu)秀師資，在各年級選拔品德優(yōu)良、學習好、具有創(chuàng)新意識的學生組建“卓越工程師素質(zhì)提升班”。提升班定期開設(shè)創(chuàng)新培訓課程，每位學生可根據(jù)個人興趣選擇指導老師開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目專項指導。

2.5 全過程學業(yè)評價提升學生學習的主動性

高校教師不是考官，是引領(lǐng)學生主動式甚至是進攻式獲取專業(yè)知識的“導師”，是保護學生在專業(yè)領(lǐng)域中無拘無束暢游的“教練”

。湖南工業(yè)大學機械類專業(yè)在課堂教學中，鼓勵教師實施“以學為主，學業(yè)評價全過程”的課程考核機制。

為了驗證子帶內(nèi)誤差提取的正確性，利用地面定標數(shù)據(jù)進行處理，子帶內(nèi)誤差如圖4所示，誤差補償前后脈壓結(jié)果如圖5所示。對誤差補償前后結(jié)果計算如表1和表2所示。

1、建設(shè)優(yōu)秀作品展示長墻。在學院人員密集區(qū)域，建設(shè)學生優(yōu)秀作品展示長墻，提升參展作品學生的榮譽感和學生參與積極性。

2、定期組織教師開展案例教學內(nèi)容設(shè)置的討論：針對以往課堂教學中學生反饋難以理解知識點信息，尋找與該知識點關(guān)聯(lián)性強、最符合智能制造發(fā)展要求的工程案例或科研成果，并通過資料收集和總結(jié)，形成文字資料用于課堂教學。

3、要求教師在擔任機械類專業(yè)大三第二學期以后的所有課程教學時，均布置至少一次以上考查學生獨立思考能力、實踐操作能力、分析與解決問題能力和團隊合作能力的非標準答案作業(yè)。教師根據(jù)實際情況，組織小組討論，并作出相應點評，根據(jù)學生態(tài)度、創(chuàng)新性及內(nèi)容評分后計入考核成績。

4、教師首先根據(jù)教學大綱，對所有知識點從基礎(chǔ)、重點、難點和應用等四個層次進行分類，對于基礎(chǔ)類知識點，安排學生課外自學，課堂上結(jié)合現(xiàn)代先進教學技術(shù)，實時快速測試學生自學成果。

2.6 與企業(yè)搭建創(chuàng)新實踐活動平臺

為了提升學生工程實踐能力、在實踐中促進個人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，努力搭建了“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心” “校企合作創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地”和“創(chuàng)新實驗基地”等創(chuàng)新實踐活動平臺；邀請湖南省機械工程、機器人等學會和協(xié)會的知名專家深入課堂講解行業(yè)發(fā)展之動態(tài)、行業(yè)標準之變化，并定期組織學生到學會/協(xié)會理事單位參觀交流，實施科研項目合作；聯(lián)合xx汽車株洲分公司等地方智能制造優(yōu)勢企業(yè)，開展產(chǎn)教融合教學，組織學生深入企業(yè)熟悉智能制造流程，并鼓勵學生在企業(yè)導師指導下完成畢業(yè)設(shè)計工作。

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