智能制造背景下機械工程應用型人才培養模式探索

何高法+周雄+丁又青+李長江

（重慶科技學院機械與動力工程學院，重慶 401331）

摘要：在智能制造和產教融合等應用技術大學教學新常態下，針對機械工程專業學生的工程應用能力培養問題，從智能制造的技術特征和技術體系分析出發，研究了智能制造背景下企業對機械工程專業人才的新要求。依據機械工程人才對新技術的要求，構建了符合專業要求和當前背景的實驗教學體系，搭建了實驗教學平臺。以產教深度融合為指導方針，研究了合作企業的特點和選擇原則，制定了學生在企業階段的學習方案和教學執行計劃，為培養高素質的、符合企業要求的機械工程應用型人才提供了參考方法和管理運行方式。

關鍵詞：智能制造；產教融合；機械工程；高職教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0162-03

在經濟新常態下，高等教育也處于新常態的運行模式下。對于應用型本科院校的機械工程專業而言，目前的新常態主要表現為智能制造和產教融合[1]。智能制造是發展方向，產教融合是指導方針。周濟院士[2]指出“智能制造是新一輪工業革命的核心技術，是中國制造2025的主攻方向”。為了貫徹落實《中國制造2025》中提出的五項基本指導方針，結合地方本科院校轉型發展的需要，探索智能制造背景下應用型人才的培養模式是重中之重。本文從智能制造的技術體系入手分析智能制造對人才的新要求，結合產教融合方法提出了符合要求的機械工程專業的實驗教學體系和實驗室建設思路，研究了校企合作培養符合智能制造要求的應用型人才的新實施方案。

一、智能制造對學生能力的需求分析

智能制造是在常規制造技術基礎上，隨著科技發展而升級換代的新制造技術。所以對從業人員能力的需求也是在常規能力基礎上提出了新的要求，需要從業者具備一些新的能力和技能。為此，我們從技術的需求出發分析了智能制造企業對一線人才的能力需求。

1.智能制造的技術體系。智能制造技術的核心是“智慧工廠”，是將新型傳感器、智能控制系統、工業機器人、自動化成套設備形成一個智能網絡[3]。通過這個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器、服務與服務之間，能夠形成互聯，從而實現橫向、縱向和端到端的高度集成，其技術體系如圖1所示。根據智能制造的技術體系，其核心技術主要有：數字化建模技術、計算機網絡技術、移動互聯網技術、工業機器人技術、智能傳感器和物聯網技術、數控編程技術、數字化制造技術、虛擬現實與模擬仿真技術等[4，5]。

2.智能制造背景下對人才技能的新需求。智能制造具有高度自動化、信息化和網絡化三大基本特征。自動化將導致工業形態發生改變，特別是企業工作者的角色和地位將發生較大的改變，這要求新型工人擁有新的知識和技能，并能夠與機器人進行協作。信息化使工業機器人能協同工作，由于互聯網技術（特別是移動互聯網技術）在生產制造領域的廣泛應用，將更容易提高生產效率，形成學習型生產系統。因此，智能制造對專業人才具有如下的新要求[6-8]：（1）技術人員需要更多的機電一體化實踐經驗，能迅速解決設備運行中遇到的問題。（2）技術人員需要掌握更多的信息技術和網絡技術，能運用網絡技術解決生產中遇到的問題。（3）技術人員需要與軟件工程師緊密合作，解決智能機器中的軟件問題和軟件的用戶體驗。（4）技術人員需要掌握特定的編程技能，以及復雜系統的控制、操縱和設置技術。根據上述要求可以看出，智能制造導致了對優秀員工標準的轉變，人機交互以及機器之間的對話將會越來越普遍，技術人員從服務者、操作者轉變為一個規劃者、協調者、評估者和決策者。

二、實驗教學體系及實驗室建設

針對智能制造對技術人員的新要求，實驗教學是能力培養的根本保證。這就需要構建先進的、符合能力培養要求的實驗教學體系，并在該體系的指導下進行實驗室建設。為此我們堅持“以學生為本，依托環境教學，突出應用能力，培養創新精神和系統觀”的實驗教學理念，構建了“四級能力層次、七個教學模塊、三類驅動項目、三種結合方法”的“4733”實驗教學體系，搭建了準工廠化環境的實踐教學平臺。創新實驗教學方法，培養學生的工程應用能力和創新能力，增強學生團隊意識和社會責任感。該教學體系從能力上著眼于循序漸進，從內容上覆蓋裝備設計、檢測、制造和生產組織全過程，從方法上著重于項目驅動，從培養模式上依靠產教融合。實驗教學體系的能力層次分為基礎能力、專業能力、綜合應用能力和創新應用能力四級。由機械基礎模塊支撐基礎能力的培養，機械設計模塊、機械制造模塊、機電液控制模塊和石油冶金裝備模塊支撐專業能力的培養，綜合實踐模塊專注于綜合應用能力的培養，機械創新模塊服務于創新應用能力的培養。使用三類產品貫穿上述7個教學模塊，將各個教學模塊串聯成一個整體，培育學生的系統觀和整體觀。在教學項目開發和教學方法上采用“產學結合、虛實結合和賽課結合”的方式。

三、校企合作培養模式探索

產教融合是本次教學改革和高校轉型發展的根本指導原則。產教融合的實施效益可以從學生、教師、學校和企業等四個主體來分析。（1）學生方面：基于產教融合的教學方法、教學內容和教學案例可以激發學生的學習興趣，明確學習目標，改善學習效果，提高動手能力和實踐能力，使之更適合企業需求。（2）教師方面：產教融合要求教師深入企業、加強與企業的聯系，從而更進一步地了解企業和社會的需求，避免“盲教”。同時在與企業導師合作指導學生的過程中將有助于提高教師的工程實踐能力。（3）學校方面：產教融合為進行應用技術大學試點探索新的教學方法和人才培養模式，為學校成功轉型積累經驗，提供參考。同時，與地方中小企業的合作也為學生就業難題提供新的解決途徑和解決辦法。（4）企業方面：首先，企業與學校深度合作，所合作企業亦可借助學校的科研平臺和人才優勢，解決中小企業技術力量薄弱的問題。其次，企業與學校合作培養學生的工程能力也是響應國家政策，為政府排憂解難，對提高企業社會效益和社會美譽度具有一定的作用。另外，改革方案也為企業選拔優秀人才提供了一個更為可靠的解決方法。

1.產教融合中聯合培養企業的選擇。（1）簽署聯合培養協議的企業數量要多。在不影響企業生產的前提下，考慮企業可接納人數的限制，參考國外高校人才培養的實習生制度，將學生分散到各個企業中去，每個企業安排2-10名學生，故簽署合作的企業數量要求眾多。例如重慶科技學院機械與動力工程學院為了完成機械設計制造及其自動化或機械電子工程兩個專業學生的聯合培養工作已經與40多家重慶本地的從事各種設備（或機電一體化裝備）設計制造的中小企業簽署了產學研合作協議。他們計劃將簽署合作協議的企業數量擴展到100-150家。（2）合作企業突出地方性。在企業的一年學習期間，需要將理論知識與實際工程項目結合，注重實踐動手能力和解決問題能力的培養，學生需要與專業教師之間頻繁聯系交流，同時為了對學生監管的方便，離學校空間距離不遠的地方性企業無疑是最佳的選擇。同時要了解地方經濟的發展、地方企業對人才的需求，使得培養的學生更能快速融入地方經濟，服務于地方經濟，體現學校的地方性特色。（3）合作企業以單件小批量生產模式從事設備（裝備）的設計制造為主。所選擇的企業大部分均為單件生產模式的集設計與制造一體的裝備或機電一體化產品生產企業。因為該類型的企業從概念設計、詳細設計到生產制造以及生產管理等所有生產內容均有所涉及，使得學生可以得到更為全面的鍛煉；同時，這類企業對技術人員的需求更為旺盛；另外，大批量生產模式企業生產的產品較為單一，技術也較為成熟，而單件模式的企業產品開發項目眾多，更適合于基于項目教學的培養方式。（4）合作企業的生產規模以中小型為主。一方面因為這類企業技術力量薄弱，對專業人才更為渴求；同時這類企業靈活多變，對市場反應靈敏，產品開發速度快，適合學生培養。另外，學校導師組對企業也可以起到技術支持作用，企業有與高校合作的意愿和動力。

2.企業學習階段的實施和運行。在企業學習培養階段，學校與企業之間應該建立全方位的合作關系，形成一套系統的有機的運行機制。共同商定學生的培養計劃、學生的監管、學習效果的評價以及學校對企業的技術支持等。學校需將所簽訂聯合培養的企業按照產品類型進行分類，然后成立一批“導師組”，“導師組”由學院不同知識結構的老師及企業一線工程師組成。由導師組負責學生在企業學習階段的指導、聯系、管理和學習質量監控。全過程參與學生專業課程學習、畢業論文（畢業設計）的指導等。教學方式：采用“教師提出問題-學生自主學習-實踐-教師輔導”的教學模式。重點是深度參與項目關鍵技術、設備的開發與改造，并通過專業知識、相關資料、計算分析等方法解決其中的部分問題，以實際項目為驅動，完成專業課程的學習及完成設計、制造、生產管理等技能訓練。考核方式：主要考察基本理論在實際工作中的應用及動手操作能力。導師組對課程學習報告、以案例為內容的大作業、以項目為對象的課程論文、學習小組（或）專題的匯報和答辯以及其他要求進行綜合評定，確定學生學習成績。

在“中國制造2025”和“工業4.0”背景下，中國要想實現從制造大國到制造強國的轉變，適宜智能制造的應用型人才的培養將是實施“中國制造2025”的關鍵。智能制造專業人才培養要建立以市場為導向、制造企業深度參與、校企融合、多學科聯合共建的智能工場結合以非正式學習形式的人才培養模式。

參考文獻：

[1]《中國制造2025》與工程技術人才培養研究課題組.《中國制造2025》與工程技術人才培養[J].高等工程教育研究，2015，（06）：6-10+82.

[2]周濟.智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，（17）：2273-2284.

[3]朱劍英.智能制造的意義、技術與實現[J].機械制造與自動化，2013，（03）：1-6，10.

[4]張益，馮毅萍，榮岡.智慧工廠的參考模型與關鍵技術[J].計算機集成制造系統，2016，（01）：1-12.

[5]傅建中.智能制造裝備的發展現狀與趨勢[J].機電工程，2014，（08）：959-962.

[6]中國教育科學研究院課題組，田慧生，曾天山，等.完善先進制造業重點領域人才培養體系研究[J].教育研究，2016，（01）：4-16.

[7]李良軍，金鑫，周佳，等.新工業革命對分布式制造領域人才培養的影響研究[J].高等工程教育研究，2015，（04）：70-75.

[8]楊善江.產教融合：產業深度轉型下現代職業教育發展的必由之路[J].教育與職業，2014，（33）：8-10.

收稿日期：2017-01-01

基金項目：重慶科技學院教學改革研究項目：2015025

作者簡介：何高法（1972-），男，安徽舒城人，重慶科技學院機械與動力工程學院教授，博士，主要從事先進制造技術、精密測量技術等領域的科研和教學工作，已發表論文20余篇。