智能制造新工科人才培養(yǎng)的路徑研究
——基于教學要素的視角

付娜，莫琦

（常州大學，江蘇常州 213164）

當前，全球科技創(chuàng)新進入密集活躍期，正在加速推動以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、綠色化為特征的新一輪產(chǎn)業(yè)與社會變革[1]。我國正在實施創(chuàng)新驅動發(fā)展 戰(zhàn)略，加快實施《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”“網(wǎng)絡強國”等重大戰(zhàn)略，為響應國家戰(zhàn)略需求，支撐以新技術、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，突破核心關鍵技術，構筑先發(fā)優(yōu)勢，在未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)戰(zhàn)略制高點，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，智能制造已成為世界各國搶占發(fā)展機遇的制高點和主攻方向。但與此同時，支撐服務智能制造相關領域技術發(fā)展人才的緊缺也成為各國共同面對的問題。2020年人力資源和社會保障部網(wǎng)站發(fā)布的《新職業(yè)——智能制造工程技術人員就業(yè)景氣現(xiàn)狀分析報告》以及2021年中國機械工程學會發(fā)布的《智能制造領域人才需求預測報告》，均明確指出了我國“從事制造業(yè)智能化所需的軟硬件開發(fā)與服務人才嚴重缺失”，預計未來5年，智能制造領域人才需求量將到達900 萬，缺口預測達450 萬。人才的緊缺已成為智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素[2]。

1 我國智能制造產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的困境

隨著經(jīng)濟發(fā)展方式的不斷轉型升級，我國的人才培養(yǎng)模式已不能適應當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，出現(xiàn)人才需求與供給的不匹配問題[3]。為了滿足當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求，必須改革高等教育人才培養(yǎng)模式。為此，我國實施了“產(chǎn)教融合”“六卓越一拔尖計劃”“未來技術學院”“協(xié)同創(chuàng)新中心”等重大教育改革舉措，教育部連續(xù)推出新工科三步曲——“復旦共識”“天大行動”“北京指南”，明確提出培養(yǎng)具有“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、數(shù)字化思維和跨界整合能力”的新工科人才的目標任務，以期應對傳統(tǒng)工科教育模式中存在的實踐能力較弱、與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不深入、信息技術融合不深入、專業(yè)教育過于細分等問題[4]。

但是，部分高等院校由于其體制機制問題，在專業(yè)建設、課程體系、教學模式與方法等方面不能適應快速變化的產(chǎn)業(yè)技術開發(fā)需求，導致培養(yǎng)出的學生工程能力與創(chuàng)新能力不足、實踐動手能力不強、與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)[5,6]。目前，國內高等教育培養(yǎng)的專、本、碩等高層次人才進入企業(yè)中往往需要3-5年乃至更長時間才能真正滿足企業(yè)需求，不能很好地支撐產(chǎn)業(yè)工程創(chuàng)新發(fā)展。高層次人才供給側質量、數(shù)量與結構問題，已成為智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素。因此，國內高校圍繞新工科建設亟須重新構建面向產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)體系、跨學科課程設計體系、貼近行業(yè)一線的學生實踐體系等，需積累一批新形態(tài)教學資源、探索一條行之有效的新路徑來破除藩籬，以期解決產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的問題。

2 我國智能制造新工科人才培養(yǎng)的路徑

2.1 革新理念，重塑專業(yè)結構

長期以來，我國高校的專業(yè)建設遵循學科為導向，未充分考慮產(chǎn)業(yè)和用人單位需求，高校培養(yǎng)的學生不能立即勝任崗位，這就需要改變傳統(tǒng)的“學科導向”專業(yè)建設思維，向“產(chǎn)業(yè)導向”的專業(yè)建設思維轉變。高校應按照智能制造產(chǎn)業(yè)的多學科交叉特征，突破傳統(tǒng)單一學科專業(yè)建設思維，跨學科組建專業(yè)，立足智能制造與機器人產(chǎn)業(yè)需求領域，面向傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級和智能產(chǎn)品迭代現(xiàn)狀，圍繞產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求調整專業(yè)方向，與產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)共同制定專業(yè)提升方案。整合軟件工程、機械設計及其自動化和自動化等專業(yè)，整體打造面向產(chǎn)業(yè)的核心專業(yè)集群，對接技術升級，優(yōu)化課程地圖，聚焦產(chǎn)品，創(chuàng)新重組專業(yè)集群。

高校應充分利用合作方的課程平臺、實驗平臺、聯(lián)合實驗室、科創(chuàng)訓練營等優(yōu)質企業(yè)資源，充分利用企業(yè)資源的迭代優(yōu)勢，整體提升高校專業(yè)建設平臺內涵，持續(xù)完善高校專業(yè)建設支持平臺。

深化“專創(chuàng)融合”，打造共創(chuàng)共享的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育生態(tài)循環(huán)，改變學生、學校與企業(yè)間的單向聯(lián)系，探索建立學校、學生、企業(yè)、政府共創(chuàng)共享的生態(tài)循環(huán)。依托高校實現(xiàn)知識生產(chǎn)、知識轉化以及產(chǎn)品應用，為學生的創(chuàng)業(yè)提供知識載體。依托企業(yè)“真題真做”的全程項目制課程培養(yǎng)，通過成果轉化，為學生提供創(chuàng)業(yè)項目來源。高校應出臺大學生創(chuàng)業(yè)孵化支持辦法，依托地方政府產(chǎn)業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)孵化功能，為學生的創(chuàng)業(yè)孵化提供痛點發(fā)現(xiàn)、項目引導、項目評估、技術咨詢、資金支持、供應鏈支持和場地保障等，促進學生“真學真創(chuàng)”。

2.2 提升規(guī)格，重建人才培養(yǎng)方案

高校應結合總體辦學定位和目標使命，引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，提升人才培養(yǎng)規(guī)格。立足智能制造產(chǎn)業(yè)中工業(yè)機器人、服務機器人、智能C 端技術需求，校企雙方聯(lián)合制定人才培養(yǎng)規(guī)格，培養(yǎng)不僅具有用戶思維、產(chǎn)品思維、設計思維、工程思維、科學思維、跨學科協(xié)作能力、項目管理能力，還具有創(chuàng)業(yè)精神、創(chuàng)業(yè)激情和創(chuàng)業(yè)潛質的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新型人才。

圖1 培養(yǎng)方案制定與修訂流程圖

2.3 項目驅動，重構課程體系

如圖2所示，項目驅動反向設計課程體系，以工業(yè)機器人、服務機器人、智能C 端等產(chǎn)業(yè)領域的實際應用場景為參照，引入設計思維，建立行業(yè)分析—用戶調研—問題定義—頭腦風暴—項目定義—方案設計—樣機制作—快速迭代—產(chǎn)品驗證—項目孵化的演進邏輯，以項目貫穿人才培養(yǎng)全流程，以項目驅動學習方式變革，重組課程組織結構，以真實應用場景的真問題、復雜問題為切入點，將理論課程內容及實踐環(huán)節(jié)與項目充分整合，圍繞項目重新設計課程內容。同時，改變項目的考核方式，拋棄傳統(tǒng)知識考核方式，強化過程性考核，著重考查學生的技術能力與非技術能力。產(chǎn)業(yè)需求、真實場景牽引、跨學科項目設計，以區(qū)域內產(chǎn)業(yè)、企業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生的真實、前瞻性需求為導向，積極引入產(chǎn)業(yè)園區(qū)的項目指導和孵化平臺，以項目貫穿人才培養(yǎng)全流程；注重項目的梯度與迭代程度，實現(xiàn)項目難度逐年遞增，項目覆蓋學科范圍、復雜程度逐年遞增，緊密對接企業(yè)真實需求，實現(xiàn)項目課程合理迭代；圍繞項目設計跨學科課程，聚焦學生科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)及創(chuàng)新能力的綜合養(yǎng)成。

圖2 基于項目重構課程體系

2.4 創(chuàng)新教學模式與方法

推進項目式學習，圍繞項目驅動的課程體系，實現(xiàn)“學科邏輯”向“產(chǎn)品邏輯”的轉變，面向真實應用場景，實施項目式學習，組建學生團隊，建立企業(yè)合作方與校內教師聯(lián)合指導團隊，對項目的技術領域及運行管理給予具體指導，確保團隊各項工作順利開展，學生以團隊合作方式與需求方深度溝通，建立常態(tài)化的交流反饋機制，重點考查學生的設計思維、跨學科知識形成、團隊合作能力，為企業(yè)提供工程解決方案。

實現(xiàn)課程學習與實習實訓相融合，建立基于真實應用場景的項目化實踐體系。項目化課程從復雜程度、難易程度、涵蓋學科逐年遞增，精心規(guī)劃“從點到面、從單元到系統(tǒng)，從基礎訓練到綜合設計、研究創(chuàng)新”循序漸進的實踐教學體系，打破課程界限，加強知識的融合與綜合運用。其中課程教學實踐項目強化“應用背景工程性、知識應用綜合性、技術方法多樣性、實踐過程探索性、項目實現(xiàn)挑戰(zhàn)性”，養(yǎng)成自主選題設計、團隊合作交流、互動展示成果的實踐習慣。工程應用實踐項目按照“需求-創(chuàng)意-設計-實施”的原則，從解決工程需求出發(fā)，引導學生通過項目需求分析、性能成本分析、進程階段規(guī)劃、團隊分工合作，完成具有方法綜合性、技術復雜性、實現(xiàn)挑戰(zhàn)性的作品。根據(jù)企業(yè)用人標準培養(yǎng)學生的崗位技能和綜合技能，縮小個人能力與社會需求的差距，實現(xiàn)校企之間人才培養(yǎng)的無縫銜接。創(chuàng)業(yè)實踐項目強調學生在實踐過程中發(fā)揮自主性、能動性和創(chuàng)造性，充分展現(xiàn)探究、領導、合作、表達及創(chuàng)造能力，逐漸形成自我評價、自我控制、自我發(fā)展、自我調節(jié)、自我完善的素養(yǎng)。圍繞項目化課程體系，實現(xiàn)課程學習和實習實訓的深度融合，為學生配備學校和企業(yè)雙技術導師以及項目管理導師，共同滿足合作企業(yè)提出的真實項目需求，通過企業(yè)評價和項目實施效果來進一步檢驗項目化教學的效果。通過科學合理、循序漸進的綜合實踐體系，培養(yǎng)學生抓住事物本質、分析問題的系統(tǒng)性和解決問題的高效性。

2.5 創(chuàng)新評價方式

項目化課程評價方式重點考查學生的設計思維、跨學科知識形成、團隊合作能力，過程評價與結果評價相結合，根據(jù)學生的個人學習目標、對團隊的貢獻度以及項目目標的達成度給出綜合評價。同時，針對項目覆蓋行業(yè)，依托專家指導委員會、教學指導委員會，邀請相關行業(yè)資深工程師、技術專家參與項目評價，在項目完成時，邀請高校、企業(yè)、風投專家舉辦項目路演，為所有完成項目的學生團隊提供展示和推介平臺。