工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院工程教育探索

王磊 李生英 馬樂

摘?要：為培養(yǎng)適應(yīng)制造業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級帶來的人才需求挑戰(zhàn)，培養(yǎng)工程人才，本文對比分析國外高等工程教育模式，根據(jù)廣東省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)經(jīng)驗啟示，通過“雙院制”，打造“1+1+2”工程人才培養(yǎng)模式，破解產(chǎn)學(xué)錯位難題，以智慧工廠數(shù)字孿生體為載體，建立產(chǎn)學(xué)研區(qū)域共享融合生態(tài)圈，推進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)與區(qū)域地方協(xié)同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)業(yè)學(xué)院；工程教育；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；智能制造

數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，是改變?nèi)蚋偁幐窬值年P(guān)鍵力量，習(xí)總書記多次強調(diào)：“發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)意義重大，是把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇的戰(zhàn)略選擇?！惫I(yè)和信息化部聯(lián)合7部門發(fā)布了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中提出“到2035年規(guī)模以上制造業(yè)全面普及數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化”，但是智能制造發(fā)展仍存在供給適配性不高、創(chuàng)新能力不強、應(yīng)用深度廣度不夠、專業(yè)人才缺乏等問題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合所形成的全新產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用生態(tài)，是推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎?！笆奈濉睍r期工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將賦能制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向轉(zhuǎn)型升級。在此關(guān)鍵時期，對智能制造產(chǎn)業(yè)高技術(shù)、高技能的綜合型人才需求量猛增，新技術(shù)的變革發(fā)展也帶來了新的人才培養(yǎng)挑戰(zhàn)，引發(fā)了對工程人才素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)模式變革的迫切需求。

國家高度重視高等工程教育事業(yè)的發(fā)展，近年來先后推出卓越工程師計劃、“新工科”建設(shè)、工程專業(yè)認(rèn)證等一系列重大舉措來加強工程人才的培養(yǎng)水平［1］，特別是2020年教育部辦公廳、工業(yè)和信息化部辦公廳下發(fā)《現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)指南（試行）》，旨在推進(jìn)高等院校深化教學(xué)改革，適應(yīng)新時代和新技術(shù)對工程技術(shù)人才培養(yǎng)的新要求，尤其是在工程人才的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力、終身學(xué)習(xí)能力等方面的培養(yǎng)。

一、國外高等工程教育模式分析

德國：德國以實用化和系統(tǒng)化為特質(zhì)，以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向，人才的培養(yǎng)過程緊密契合產(chǎn)業(yè)界的發(fā)展動態(tài)，構(gòu)建了符合德國工業(yè)生產(chǎn)要求的“雙元制”工程教育體系，為其作為全世界制造強國提供高質(zhì)量的工程人才。德國學(xué)校教育與職業(yè)培訓(xùn)接軌，聘請企業(yè)人員作為兼職老師，采用“應(yīng)用性項目教學(xué)法”，理論教學(xué)和企業(yè)的實踐教學(xué)交替進(jìn)行，使學(xué)生獲得充分的理論教育和職業(yè)訓(xùn)練，畢業(yè)時同時取得學(xué)位證書和工程師資格證書。

美國：20世紀(jì)80年代至今，美國工程教育回歸實踐，麻省理工學(xué)院開發(fā)了CDIO教育模式，以產(chǎn)業(yè)和社會需求為目標(biāo)，以學(xué)生為中心，提供真實且完整的工程實踐，構(gòu)建一體化的本科工程課程體系。2016年，MIT啟動了新一次的工程教育改革計劃——“新工程教育轉(zhuǎn)型”提出了11種工程人才應(yīng)具備的思維方式（制造、發(fā)現(xiàn)、人際交往、創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、批判與元認(rèn)知、個人技能與態(tài)度、分析性、計算性、實驗性與人本主義思維），倡導(dǎo)工程教育回歸育人本質(zhì)，構(gòu)建了一套靈活性較強的培養(yǎng)體系，實行學(xué)科交叉計劃，給予學(xué)生充分選擇的權(quán)利，培養(yǎng)學(xué)生各種思維，引導(dǎo)工程教育向工程與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的融合方向發(fā)展。［3］

澳大利亞：20世紀(jì)90年代以來，澳大利亞高等工程教育開始著力“回歸工程”，秉承以學(xué)生為中心的宗旨，以探究性、研究性、創(chuàng)新性的自主學(xué)習(xí)為主，教學(xué)模式形式靈活多樣，學(xué)生早期階段就加入科研項目或參加科研實踐，重視培養(yǎng)過程與實踐的高度結(jié)合，強化與企業(yè)的合作和互動，課程設(shè)置和課程內(nèi)容安排緊緊圍繞工程需求，建立“工程學(xué)習(xí)工廠”，為學(xué)生提供一個創(chuàng)新、體驗式和基于項目的學(xué)習(xí)環(huán)境，引入同伴評價機制，注重培養(yǎng)團(tuán)隊合作能力。［4］

二、廣東省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)經(jīng)驗啟示

廣東省2018年7月出臺《關(guān)于推進(jìn)本科高校產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)的若干意見》，至2022年2月分三批次、高標(biāo)準(zhǔn)遴選出40個省級示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院，這些示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院是由24所本科高校建設(shè)，分別是：公辦院校19所，民辦院校5所。本文選取廣東省教育廳官微發(fā)布的20篇“廣東示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院典型經(jīng)驗”系列報道作為研究資料來源。

（一）辦學(xué)模式

廣東省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院共建的辦學(xué)模式主要分為校政共建和校企共建。20個廣東省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院中有2個是由高校與地方政府共建，如東莞理工學(xué)院長安先進(jìn)制造學(xué)院由東莞理工學(xué)院與東莞市長安鎮(zhèn)人民政府共同建設(shè)，采用“校園+產(chǎn)業(yè)園”模式，形成“教育+培訓(xùn)+就業(yè)+創(chuàng)業(yè)”的長效育人機制；惠州學(xué)院仲愷信息學(xué)院由惠州學(xué)院和仲愷高新區(qū)管委會共同建設(shè)，采用“雙元制”特色班模式。校企共建模式中，8個學(xué)院是采用1+1模式，即與1家企業(yè)合作；10個學(xué)院是采用1+n模式，即與多家企業(yè)或是科研院所合作共建。

（二）人才培養(yǎng)模式

廣東省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院以學(xué)生為中心，面向產(chǎn)業(yè)鏈，多學(xué)科交叉融合，與企業(yè)共建專業(yè)課程、師資、實踐實訓(xùn)平臺等，實施“雙元制”人才培養(yǎng)模式，提高復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。如廣東石油化工學(xué)院廣油—瑞派創(chuàng)新設(shè)計學(xué)院構(gòu)建并實踐產(chǎn)教融合課程體系+多維滲透素拓體系的“雙體系融合滲透人才培養(yǎng)模式”、東莞理工學(xué)院粵臺產(chǎn)業(yè)科技學(xué)院實施“2+1+1”培養(yǎng)路徑；廣東工業(yè)大學(xué)集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)學(xué)院實施“2+2”跨學(xué)院、跨專業(yè)融合的培養(yǎng)模式；佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院半導(dǎo)體光學(xué)工程學(xué)院采用“2.5+15”教學(xué)模式，5個學(xué)院采用“3+1”工程教育模式；4個學(xué)院與企業(yè)聯(lián)合開展“訂單式”人才培養(yǎng)，校企共建企業(yè)特色班如“溫氏班”“優(yōu)尼班”“藥學(xué)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新班”。

（三）工程實踐教育模式

廣東省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院以產(chǎn)業(yè)實際問題為牽引，打造項目化課程體系，創(chuàng)造真題真做育人環(huán)境。如東莞理工學(xué)院粵臺產(chǎn)業(yè)科技學(xué)院以“勞作課程”為“工匠精神”的培育起點，依產(chǎn)業(yè)需求配置不同側(cè)重方向的課程模組（微課程、微學(xué)程），實行師伴&業(yè)師&學(xué)伴項目團(tuán)隊管理制度；珠?？萍紝W(xué)院阿里云大數(shù)據(jù)應(yīng)用學(xué)院通過企業(yè)文化浸潤，逐年選拔專業(yè)優(yōu)秀學(xué)生加入大數(shù)據(jù)工作室，參與企業(yè)項目實戰(zhàn)；東莞理工學(xué)院西門子智能制造學(xué)院開設(shè)12門西門子智能制造工業(yè)軟件專業(yè)核心課程，全程融入西門子工業(yè)軟件課程體系，“引企入教”，并把企業(yè)中的實際工程案例融入課程中；廣州醫(yī)科大學(xué)金域檢驗學(xué)院構(gòu)建鏈條式創(chuàng)新體系，開展“2（大一）+2（大二）+2（大三）+2（大四）”鏈條遞進(jìn)式培養(yǎng)，讓學(xué)生深入產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新實踐科研；廣東白云學(xué)院曙光大數(shù)據(jù)學(xué)院創(chuàng)新VIP人才培養(yǎng)體系，構(gòu)建“多元結(jié)合、分層遞進(jìn)、項目驅(qū)動”的教學(xué)模式；東莞理工學(xué)院先進(jìn)制造學(xué)院（長安）在“產(chǎn)業(yè)園”（長安學(xué)院）完成根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈需求設(shè)計的“最后一里”模塊化工程課程以及技能實訓(xùn)、實務(wù)制作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)。

三、智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院工程人才培養(yǎng)探索與實踐

（一）以產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向，通過“雙院制”，打造“1+1+2”工程人才培養(yǎng)模式

1.“項目在工程研究院+學(xué)習(xí)在專業(yè)學(xué)院”的雙院制模式

智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院創(chuàng)新采取“項目在工程研究院+學(xué)習(xí)在專業(yè)學(xué)院”的雙院制模式，此模式依托工程研究院這個集技術(shù)研發(fā)、協(xié)同創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)推廣、實踐育人的科技創(chuàng)新平臺，充分利用其緊跟行業(yè)技術(shù)發(fā)展，與多家企業(yè)合作緊密互利共贏特定優(yōu)勢和行業(yè)、企業(yè)等廣泛社會資源條件，以科技創(chuàng)新技術(shù)合作最新成果重構(gòu)課程體系，滿足產(chǎn)業(yè)界的人才需求，實施教學(xué)、科研和社會服務(wù)，真正實現(xiàn)教育鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的有效對接。

2.多專業(yè)融合的“1+1+2”工程人才全鏈條培養(yǎng)模式

智能制造的生產(chǎn)過程借助于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合十分緊密，具有跨學(xué)科、跨專業(yè)的融合交叉特征，使得該行業(yè)對智能制造人才的復(fù)合能力要求較高，智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院采用“1+1+2”工程人才培養(yǎng)模式，大一面向多專業(yè)開設(shè)企業(yè)文化浸潤通識課程，學(xué)習(xí)工匠精神、企業(yè)文化；大二跨學(xué)科開設(shè)微課程，課程內(nèi)容緊跟行業(yè)需求，以職業(yè)勝任力為導(dǎo)向，在智慧工廠數(shù)字孿生體平臺，讓學(xué)生參與企業(yè)仿真運行全過程，理解產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)的知識和技能，熟悉企業(yè)先進(jìn)的管理制度、運行模式和企業(yè)文化；大三選拔學(xué)生，組成產(chǎn)業(yè)班，進(jìn)行2年項目實踐，產(chǎn)業(yè)班學(xué)生分小組進(jìn)入工程研究院導(dǎo)師+企業(yè)導(dǎo)師項目組，項目組以企業(yè)實際技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)的項目為驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生理解智能制造的核心理念，學(xué)習(xí)設(shè)計工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實及相關(guān)支撐工業(yè)軟件等各種數(shù)字化技術(shù)，畢業(yè)設(shè)計全部來源于2年項目課題。

（二）以智慧工廠數(shù)字孿生體為載體，建立產(chǎn)學(xué)研區(qū)域共享融合生態(tài)圈

1.打造智慧工廠數(shù)字孿生體實踐平臺，建設(shè)面向企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境的工程實踐課程

地方本科院校資金缺乏是制約其發(fā)展的最重要因素之一，智能制造專業(yè)群建設(shè)需要投入的智能制造設(shè)備、新基建平臺以及工控軟件成本高，軟件技術(shù)實訓(xùn)平臺投入大［8］。數(shù)字孿生技術(shù)就是解決這一問題的關(guān)鍵技術(shù)，其核心是促進(jìn)新一代信息技術(shù)和人工智能技術(shù)與制造業(yè)深度融合，它構(gòu)建的智能工廠，是面向產(chǎn)品全生命周期，仿真模擬產(chǎn)品從需求到產(chǎn)品、從訂單到交付的制造全過程，還可以形成優(yōu)化的仿真結(jié)果，指導(dǎo)物理工廠的建立和運營。

智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院可以將企業(yè)基于數(shù)字孿生的智慧工廠引入教學(xué)，以職業(yè)勝任力為導(dǎo)向，打造一個真實的、可行的，能培養(yǎng)適應(yīng)智能制造的專業(yè)技能人才的實踐平臺，培養(yǎng)既懂工業(yè)操作技術(shù)，又懂計算機信息技術(shù)的人才。實踐平臺為企業(yè)真實工業(yè)案例移植，采用企業(yè)項目化教學(xué)，建設(shè)一批交互性、情境化的模擬仿真工程教育實訓(xùn)課程，運用數(shù)字孿生模型，模擬整個工廠產(chǎn)品、工藝流程和設(shè)備，在集成軟件和三維仿真環(huán)境中，把工業(yè)知識、管理知識、加工知識、裝配知識等集成在軟件內(nèi)，讓學(xué)生進(jìn)行知識學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)貫通、信息感知與分析優(yōu)化，使學(xué)生在校期間對未來智能制造體系有一個比較清晰的認(rèn)識和概念，熟悉設(shè)計工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等各種數(shù)字化技術(shù)，了解產(chǎn)品全生命周期，學(xué)習(xí)解決工程問題。

2.深化產(chǎn)學(xué)研合作，開展橫向項目研究，建立產(chǎn)學(xué)研區(qū)域共享融合生態(tài)圈

智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院培育輻射本地區(qū)的產(chǎn)學(xué)研融合生態(tài)圈，利用工程研究院科研平臺和科研項目，技術(shù)支持上下游企業(yè)開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用合作，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)學(xué)院科研優(yōu)勢和服務(wù)企業(yè)職能和企業(yè)項目資源優(yōu)勢及高級工程師經(jīng)驗技術(shù)優(yōu)勢，打造具有“全面感知、設(shè)備互聯(lián)、數(shù)字集成、智能預(yù)測”等特征的智能工廠運行體系，提升企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)集成管控水平，虛擬化企業(yè)運營決策過程，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)貫通化、制造柔性化和管理智能化，并將項目研究建立應(yīng)用案例庫，納入教學(xué)體系，實現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)同步、實習(xí)與就業(yè)一體化。

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基金項目：2019年廣東省高等教育教學(xué)改革項目（SC190301）；廣東省高等教育學(xué)會“十三五”規(guī)劃2020年度高等教育研究專項課題重點項目（20GZD20）

作者簡介：王磊（1981—?），女，漢族，吉林長春人，碩士，廣州城市理工學(xué)院講師；李生英（1983—?），女，漢族，青海人，碩士，廣州城市理工學(xué)院工程師，研究方向：機械；馬樂（1968—?），女，滿族，黑龍江人，碩士，高級工程師，廣州城市理工學(xué)院工程研究院院長，智能制造產(chǎn)業(yè)學(xué)院常務(wù)副院長，研究方向：計算機。