智能制造背景下應用型本科機械類專業(yè)人才培養(yǎng)

[摘要]制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，制造業(yè)由傳統(tǒng)制造向智能制造發(fā)展對高等教育提出了新的要求。文章首先介紹了智能制造的發(fā)展對應用型機械類專業(yè)人才的挑戰(zhàn)，然后分析了面對智能制造應用型本科機械類專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，最后闡述了智能制造背景下應用型本科機械類專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革：圍繞智能制造對應用型人才能力的需求，優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案；多渠道協(xié)同，破解師資與實踐基地瓶頸；改革教學方法，提升教育教學質(zhì)量；以比賽競賽、考證考級為抓手，強化學生實踐能力。

[關(guān)鍵詞]智能制造 應用型本科 機械類專業(yè) 人才培養(yǎng)

[作者簡介]吳國興（1964- ），男，上海人，上海師范大學天華學院副校長，教授，碩士；范君艷（1973- ），女，山西壽陽人，上海師范大學天華學院，講師，碩士；樊江玲（1978- ），女，廣西柳州人，上海師范大學天華學院，副教授，博士。（上海 201815）

[課題項目]本文系2016上海市民辦高校重大內(nèi)涵建設(shè)項目“基于智能制造的應用型機械類專業(yè)人才培養(yǎng)探索與實踐”的研究成果之一。（項目編號：2016-SHNGE-05NH）

[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2017）16-0089-04

對于智能制造的定義，各國有不同的表述，但其內(nèi)涵和核心理念大致相同。在2015年工業(yè)和信息化部公布的“2015智能制造試點示范專項行動”中，將智能制造定義為：基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、管理與服務等制造活動各個環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)和模式的總稱。智能制造具有以智能工廠為載體，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐等特征，可有效滿足產(chǎn)品的動態(tài)需求、縮短產(chǎn)品研制周期、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量。

智能制造是一種集自動化、智能化和信息化于一體的制造模式，是信息技術(shù)特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和制造業(yè)的深度融合、創(chuàng)新集成，是“中國制造2025”的核心。

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，制造業(yè)由傳統(tǒng)制造向智能制造發(fā)展對高等教育提出了新的要求。機械類專業(yè)是我國高校設(shè)置最多的專業(yè)之一。面對“中國制造2025”，為培養(yǎng)適合智能制造的應用型人才，支撐產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，應用型高校機械類專業(yè)必須對原有人才培養(yǎng)模式進行調(diào)整與優(yōu)化。

一、智能制造的發(fā)展對應用型機械類專業(yè)人才的挑戰(zhàn)

隨著智能制造關(guān)鍵技術(shù)的不斷應用、傳統(tǒng)制造向智能制造的不斷推進，對從事制造業(yè)的應用型機械類專業(yè)人才提出了新的挑戰(zhàn)。

1.對工業(yè)軟件應用能力的挑戰(zhàn)。智能制造要求在產(chǎn)品全生命周期的每個階段實現(xiàn)高度的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，以實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計、智能裝備的互聯(lián)與數(shù)據(jù)的互通、人機的交互以及實時的判斷與決策。工業(yè)軟件的大量應用是智能制造的核心與基礎(chǔ)，這些軟件主要有計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工藝（CAPP）、企業(yè)資源管理（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）等。機械類專業(yè)的學生除了會應用一般的設(shè)計與仿真軟件外，還需要掌握智能工廠制造運行管理等信息化軟件。

2.對智能制造關(guān)鍵技術(shù)應用能力的挑戰(zhàn)。除工業(yè)軟件外，工業(yè)電子技術(shù)、工業(yè)制造技術(shù)和新一代信息技術(shù)都是構(gòu)建智能工廠、實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。應用型機械類專業(yè)人才在掌握專業(yè)知識與技能的同時，還必須掌握智能制造關(guān)鍵技術(shù)，以適應未來智能制造崗位的需求。

工業(yè)電子技術(shù)集成了傳感、計算和通信三大技術(shù)，解決了智能制造中的感知、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，為智能工廠構(gòu)建一個智能化、網(wǎng)絡(luò)化的信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。工業(yè)電子技術(shù)具體包括射頻識別技術(shù)（RFID）、定時定位技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、現(xiàn)場可編程門陣列技術(shù)（FPGA）和廣泛應用的嵌入式技術(shù)等。

工業(yè)制造技術(shù)是實現(xiàn)制造業(yè)快速、高效、高質(zhì)量生產(chǎn)的關(guān)鍵，是“中國制造2025”近幾年攻克的重點。工業(yè)制造技術(shù)包括眾多的先進制造技術(shù)，如高端數(shù)控加工技術(shù)、機器人技術(shù)和3D打印技術(shù)等。

新一代信息技術(shù)主要解決制造過程中離散式分布的智能裝備間的數(shù)據(jù)傳輸、挖掘、存儲和安全等功能，是智能制造的基礎(chǔ)與支撐。新一代信息技術(shù)具體包括下一代通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、高性能終端和大數(shù)據(jù)、云計算、云存儲等。

3.對人才角色轉(zhuǎn)換的挑戰(zhàn)。智能制造改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、人機關(guān)系和商業(yè)模式，進而改變了人在產(chǎn)品全生命周期中各環(huán)節(jié)的角色。人機交互以及智能裝備間的對話將會越來越普遍，人在智能制造中的角色將由服務者、操作者變成規(guī)劃者、協(xié)調(diào)者、評估者和決策者，這對人才的職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求。

二、面對智能制造應用型本科機械類專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

德國政府于2013年4月發(fā)表“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。2014年12月“中國制造2025”概念首次提出，2015年5月《中國制造2025》正式發(fā)布。2015年5月13日，在中國工程院、工信部和中科院主辦的“2015智能制造國際會議”上，工信部部長苗圩強調(diào)，要將智能制造作為“中國制造2025”主攻方向。智能制造概念的提出及推進時至今日已近四年，然而應用型高校機械類專業(yè)在人才培養(yǎng)方面不容樂觀。

1.各校有危機意識，但推進力度參差不齊。面對智能制造的到來、國家的大力推進，各校有危機意識、改革愿望，但推進力度參差不齊。首先，各校普遍認為智能制造還遠未普及。我國制造業(yè)大多處于工業(yè)2.0水平，部分達到工業(yè)3.0水平，因此，我國制造業(yè)既要普及工業(yè)2.0、補齊工業(yè)3.0，又要推行工業(yè)4.0，任重而道遠。前幾年還在提先進制造，現(xiàn)在快速轉(zhuǎn)入智能制造，教師的教育觀念一時還難以轉(zhuǎn)變。其次，為對接智能制造，必須調(diào)整人才培養(yǎng)方案，進行一系列的配套改革與建設(shè)，任務艱巨不言而喻。同時，在控制總學分的情況下，必須調(diào)整原有課程，這勢必影響教師的切身利益。因此，對智能制造背景下機械類專業(yè)人才培養(yǎng)改革形成了“領(lǐng)導急、教師不急，少數(shù)人急、大部分人不急”的怪象。

2.師資、基地的不足制約人才培養(yǎng)改革。智能制造涉及的技術(shù)面廣，這對高校機械類專業(yè)師資與實踐基地提出了新的要求。課題組成員于2016年走訪了江浙滬近30所高校，發(fā)現(xiàn)面對智能制造，普遍存在師資力量貧乏和實踐基地缺失的現(xiàn)象，制約了教育教學改革。

智能制造涉及機械、電子、信息、系統(tǒng)管理和人工智能等前沿知識與技術(shù)，學科跨度大，而我國高校工科各專業(yè)普遍分設(shè)于二級學院，雖然建立了學科大平臺，但教學單位的割裂造成技術(shù)與師資的割裂，不利于復合型智能制造人才的培養(yǎng)。

3.培養(yǎng)方案有調(diào)整，但崗位需求不明確。師資、基地的短板，以及對智能制造核心要素理解的片面，導致高校機械類專業(yè)在培養(yǎng)方案的調(diào)整上不知道“改”什么、“革”什么、“增”什么。雖然開設(shè)了針對智能制造的若干專業(yè)方向，在專業(yè)選修課上增加了若干智能制造的相關(guān)課程，但目標崗位能力需求不明確，沒有充分對接區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求，存在“掛羊頭賣狗肉”的現(xiàn)象。

三、智能制造背景下應用型本科機械類專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革

改革專業(yè)人才培養(yǎng)模式是應用型本科機械類專業(yè)教育教學改革的當務之急。

1.圍繞智能制造對應用型人才能力的需求，優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案。面對智能制造的到來，我們應深入思考應用型本科機械類專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革究竟“改”什么、“革”什么、“增”什么。首先，夯實機械類學科、專業(yè)基礎(chǔ)。應用型本科機械類專業(yè)要圍繞應用型人才成長必備的學科、專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，整合教學內(nèi)容，適度增加計算機和信息技術(shù)基礎(chǔ)知識，構(gòu)建適合智能制造發(fā)展方向的機械類專業(yè)學科、專業(yè)大平臺。其次，以智能制造對應用型人才能力的需求為導向，細分專業(yè)方向。智能制造涉及的技術(shù)面廣、跨度大，學生要在大學四年中完全學習與掌握是不現(xiàn)實的，也是不可能的。因此，學校應立足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，充分調(diào)研智能制造企業(yè)對應用型人才能力的需求，抓住核心技術(shù)，明確能力培養(yǎng)目標，優(yōu)化培養(yǎng)方案；處理好“通與專”教學內(nèi)容，既要保證所有學生對智能制造有一個全面的初步了解，又要細分智能制造領(lǐng)域應用型人才的目標崗位群，針對關(guān)鍵技術(shù)應用開設(shè)不同專業(yè)方向。最后，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為主線、四年不斷線的實踐教學體系。應用型人才培養(yǎng)強調(diào)“應用性和實踐性”，在構(gòu)建知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的理論教學體系的同時，應圍繞智能制造關(guān)鍵技術(shù)應用和企業(yè)對畢業(yè)生能力的需求，梳理實踐教學能力培養(yǎng)目標，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為主線、四年不斷線的實踐教學體系。

2.多渠道協(xié)同，破解師資與實踐基地瓶頸。要培養(yǎng)智能制造技術(shù)人才，師資、基地必須先行。首先，構(gòu)建大工科平臺。打破工科學科間的界限，有利于綜合師資優(yōu)勢，打造適合智能制造的教學團隊。其次，內(nèi)培外聘師資。將有潛力的年輕教師送到其他高校、企業(yè)學習急需的知識、技術(shù)與技能，使他們回校后能承擔智能制造課程的教學任務；聘請其他高校的優(yōu)秀教師或企業(yè)的技術(shù)骨干承擔若干核心課程和技術(shù)的教學任務，彌補本校師資的不足，實現(xiàn)每門課程或技術(shù)至少有2人以上的教學團隊。再次，校企協(xié)同培養(yǎng)智能制造人才。（1）搭建校企合作聯(lián)盟。針對不同智能制造企業(yè)，選派教師或?qū)W生參與企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務等工作，積極推行“工學結(jié)合”“現(xiàn)代學徒制”等人才培養(yǎng)模式。（2）校企共建智能制造實踐教學基地。基地可以建在企業(yè)，也可以建在校內(nèi)。最后，外購內(nèi)改，建設(shè)校內(nèi)實踐基地。各高校現(xiàn)有實習教學設(shè)備大多難以滿足智能制造人才培養(yǎng)的需要，可以采取向?qū)I(yè)公司購買設(shè)備或服務的方式，先解決教學設(shè)備“有”的問題，然后組織力量開展對校內(nèi)離散式實習設(shè)備的“智能工廠”改造。

3.改革教學方法，提升教育教學質(zhì)量。大量知識內(nèi)容要傳授給學生，需要有效的教學方法。首先，圍繞應用型人才培養(yǎng)特點，積極探索“逐級遞進式項目教學法”。依據(jù)教育心理學知識技能遷移的基本原理和學習層次理論，選用CDIO工程訓練模式，圍繞專業(yè)核心應用能力的培養(yǎng)，推行“逐級遞進式項目教學法”，對主要專業(yè)核心課程設(shè)計五個層級的教學項目（如表所示）。通過 “任務引領(lǐng)、項目驅(qū)動”，提升學生的學習主動性與積極性。其次，將課堂搬入實訓場所和企業(yè)，實現(xiàn)“理實一體、教學合一”。增強課程教學的直觀性，用實物展示或演示代替抽象的書本圖片，實現(xiàn)教學環(huán)境與職業(yè)環(huán)境、教學過程與工作過程的對接，提升專業(yè)教學的時效性與實效性。最后，積極探索“現(xiàn)代學徒制”。充分利用所處地域優(yōu)勢，建立緊密型校企合作企業(yè)，通過集中性實踐教學環(huán)節(jié)、暑期實習和大四畢業(yè)實習將學生分散落實在企業(yè)。

4.以比賽競賽、考證考級為抓手，強化學生實踐能力。在我國法律法規(guī)缺失、大部分企業(yè)參與應用技術(shù)型人才培養(yǎng)主動意愿不強的情況下，在學生中全面開展考級考證與比賽競賽，不失為加強實踐教學、提高學生實踐能力的有效措施。當前的職業(yè)資格考證項目以及技術(shù)技能比賽項目都緊跟行業(yè)技術(shù)技能發(fā)展前沿和行業(yè)企業(yè)人才需求，緊密圍繞運用專業(yè)理論知識和技術(shù)解決實際應用問題，能有效培養(yǎng)學生的職業(yè)能力和創(chuàng)新思維。將考級考證納入教學計劃，與學分掛鉤，必將推動學生對考證考級由被動到主動；鼓勵學生組隊參加校內(nèi)外的各級各類比賽競賽和考證考級，這樣既能為學校爭取榮譽，也會提高學生學習技術(shù)技能的積極性。同時，通過比賽競賽、考證考級可以檢驗實習實訓的教學質(zhì)量，評估“管、教、學”三方面的成果。

智能制造發(fā)展得越快，需要融合的知識就越多，這對于機械類的專業(yè)教育是一個難題。面對智能制造的發(fā)展，我們必須有強烈的改革意識和時代緊迫感，為“中國制造2025”的實現(xiàn)培養(yǎng)更多卓越的機械類專業(yè)人才。

[參考文獻]

[1]欒占威.智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)途徑探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（22）.

[2]吳曉蓓.《中國制造2025》與自動化專業(yè)人才培養(yǎng)[J].中國大學教學，2015（8）.

[3]吳國興，符躍鳴，李忠唐.應用型本科機械類專業(yè)工程訓練體系的構(gòu)建與實踐[J].實驗室研究與探索，2013（3）.

[4]陳國金，姜周曙，蘇少輝，陳昌.智能制造技術(shù)人才培養(yǎng)的實驗教學體系研究[J].實驗室研究與探索，2016（11）.

[5]宋紫峰，高慶鵬.在德國遇見真實的工業(yè)4.0[N].澎湃新聞網(wǎng)，2017-01-24.

[6]吳國興，符躍鳴，李忠唐.上海市高校工程訓練的現(xiàn)狀、問題與發(fā)展[J].實驗室研究與探索，2013（9）.