工業4.0時代高校工程本科人才培養的實踐改革

王曉莉++辛勇

摘 要 工業4.0時代要求高校更注重本科學生工程意識的培養、多學科知識的融合及實踐操作技能的加強。高校應當主動求變，通過校企合作培養卓越工程師、建立多元化的工程訓練中心、開創大學生機械創新基地等方式，面向未來培養符合工業4.0需要的優秀工程本科人才。

關鍵詞 工業4.0；工程本科人才；卓越工程師；校企合作

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）10-0139-03

Practice Reform of Training Engineering Undergraduate Talents

in Industrial 4.0 Era//WANG Xiaoli， XIN Yong

Abstract In the Industrial 4.0 Era， universities should pay more attention to cultivate the engineering consciousness， integrate the knowledge of multi-disciplinary and strengthen the practical skills of

students. Universities should take the initiative to change， by way of the college-enterprise cooperation to cultivate excellent engineers. To establish diversified engineering training center and to create a mechanical innovation base for college students， etc. The university cultivate the excellent engineering undergraduate talents to meet the future needs in the industry 4.0 Era.

Key words industry 4.0； engineering undergraduate talent； excellent engineers； college-enterprise cooperation

1 引言

人類社會的工業革命經歷了從1.0到4.0的發展階段。從18世紀末第一次工業革命開始，“蒸汽時代”的大學教育仍是傳統的理智訓練；20世紀初期的第二次工業革命以流水線生產為主流，高等學府也不再將自己置身事外，培養了大批電氣化時代的工程技術人才；20世紀下半葉，信息技術引發第三次工業革命，使工業生產過程實現高度自動化，而高等工程教育也走出過度專業化的誤區，轉向培養寬口徑、跨學科的通識人才；現如今，工業革命迎來第四次重大變革，“工業4.0”便是德國在2013年4月舉辦的漢諾威工業博覽會上正式提出的國家戰略，其主要標志是制造業的數字化、網絡化與智能化發展，生產模式和生產形態較之前都發生巨大變化。而高校面對工業4.0所帶來的新挑戰更是責無旁貸，調整人才培養模式以適應工業4.0時代更顯得迫在眉睫[1]。

2 工業4.0對高校工程本科人才培養提出的新要求

工業4.0戰略不僅僅是針對德國提出的工業化發展新要求，也是對其他國家工業化發展的導向與激勵。制造類企業在工業4.0時代想要獲得競爭優勢，主要依靠具有扎實專業基礎和創新發展精神的工程類人才。于是在新的工程環境下對高校工程本科人才的培養就提出新的要求。

具有工程意識 工程意識的內涵極其豐富，但最根本的是一個系統意識，它可以包含創新意識、實踐意識、時代意識、經濟與社會意識、管理意識和道德意識等諸多方面[2]。但其內涵也是隨著科技革新和社會進步而不斷深化與發展的，正如在工業4.0時代，創新意識、環境意識、服務意識等也是工程技術人員所應具備的。如在工作環境中若遇到復雜多變的實際問題時，往往沒有具體或現成的解決思路與辦法，只能依靠深處實際工作環境的技術人員憑借敏銳而系統的工程意識，經獨立思考后，整合出合理、高效和經濟的解決方案。

跨專業的學習能力 我國的高等工程教育最初是從模仿蘇聯開始的，但由于對自身國情認識的不足，以致出現盲目照搬和機械移植的現象，專業設置“過窄過專”問題更顯得的尤為突出。但是生產是不斷變化的，“口徑”也是很難一直對準的，如果過分強調專業對口，勢必會單純地按照企業的需求來進行教學安排，而影響學生通識基礎的發展[3]。所以近些年來高校經過調整，工科專業種數大量減少，人才培養目標也由單一狹窄的專業培養目標轉向培養復合、多元的工程科學、技術及管理人才。應工業4.0的要求，信息處理的相關知識技能、團隊合作能力和管理能力也需要融會貫通，因此，跨專業的學習能力也顯得十分重要。

是技術人員，也是管理者 工業4.0時代也是一場管理領域的革命。一方面，小微企業中技術與管理人員往往兼于一人，要求人人懂管理；另一方面，企業間廣泛的橫向集成，也對企業的管理提出更高的挑戰[4]。智能化工廠中的技術人員，既可以對生產、運營環節中產生的問題從理論出發進行分析，也可以憑借經驗豐富實際操作能力將問題解決，還可以通過工業4.0時代信息技術的普及化，將生產鏈中的各類數據及時、完整、準確地進行整合、處理、分析，以使產品生命周期的管理更加高效、科學與系統。技術人員和管理者的界限也不再那么清晰，擁有管理能力的技術人員，不僅在實際操作、數據分析等環節得心應手，在團隊合作中也能發揮管理能力，協調好人與人之間的關系；而擁有工程技術能力的管理者，對企業生產環節實際產生的問題也不再無所適從或瞎指揮，而是能夠清楚地做出判斷并化解危機。endprint

3 面對工業4.0，高校調整工程本科人才培養方式

培養學生的工程意識 課堂是培養學生工程意識的主要場所，通過專業課教學進行滲透，也是培養學生工程意識的最有效途徑之一。在校期間，學生的基礎知識、專業知識都來自課堂教師的講授，教師在傳授知識的過程中，其自身的教態、教法以及學術觀點、思維方式等多方面呈現，都會給學生帶來潛移默化的影響[5]。而這種影響，會使學生日后走上工作崗位時，運用工程意識對問題進行預判，從而幫助其有效解決。

實踐類課程也是培養學生工程意識的重要途徑。在工程環境下，教師親自指導學生進行設備的使用和產品制造的實地操作，通過學生的親身體驗訓練他們的動手操作技能和臨場應變能力。尤其是當遇到突發事故或臨時狀況時，學生面對的不再是書本里平面、單一的問題，而是將理論知識通過自己的學習理解，升華為分析處理問題的能力，這個過程中學生的工程意識也在一定程度上得到提升。

設置跨學科專業課程 工程類專業的學生在大學不僅接受基礎的專業訓練，也接受人文主義的熏陶。通識教育是現行高校均開設的教學模塊，旨在培養學生的知識觀與價值觀，給了學生充分的自主權，完善其獨立的思想與人格。以南昌大學機電工程學院機械設計制造及其自動化專業為例，通識課程共48學分，占總學分比例為29.3%，在專業人才培養過程中也給予其寬厚的人文科學和自然科學的基礎知識教育，注重人才素質的全面發展。

信息處理技術也會是未來工程領域人才需要掌握的基本技能，讓學生掌握先進的網絡技術和智能測試與傳感技術，這些課程的設置為學生以后利用大數據網絡平臺來更好地適應工業4.0的新環境而打下扎實的基礎。以南昌大學機電工程學院機械設計制造及其自動化專業為例，開設了MATLAB工程軟件、傳感器與信號處理技術、智能控制技術等專業課程，為學生傳授數據處理與軟件制圖等相關專業知識，以適應工業4.0對人才的需求。學院還開設了工程經濟學課程，指導學生如何有效利用資源，提高產品的經濟效益。學生可以根據自己的興趣愛好或需求，在通識教育中自由任選課或選擇管理專業的相關課程來幫助自己提升管理能力。

加強工程實踐環節 我國高校的工程教育長期存在“重理論、輕實踐”的現象。創新是產業發展的靈魂，也是工業4.0時代制造業的核心。這就要求工程技術人員不僅應該嘗試走逐步模仿創新的道路，更應該有原始創新的意識。增加實踐教學環節，在具體而真實的工程環境中，學生能夠將理論知識與實踐經驗有效連接，并且在動態的生產流程中培養實踐操作能力。創新不是天天埋頭于書本理論中，而應注重實訓環節，在實踐中提升創新思維能力。

4 南昌大學機電工程學院面對工程本科人才的實踐改革

培養卓越工程師 自2011年以來，南昌大學機電工程學院的機械設計制造及其自動化、材料成型及控制工程、車輛工程、熱能與動力工程專業的本科培養均參與卓越工程師培養計劃，旨在為國家培養、造就一批具有服務國家與人民的社會責任感、勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力，適應經濟、社會發展需要的各類工程技術人才。下面具體以機械設計制造及其自動化專業為例，分析其卓越工程師培養方案的創新性與針對性。

1）培養目標的清晰化。把從前的培養高級工程技術人才目標更加具體化，調整為為地方乃至全國的社會經濟發展培養各個領域的高層次的“應用型”工程師，他們不僅要具有較強的工程實踐能力和創新能力，而且要具備國際交流能力和團隊精神。

標準學制仍為四年，但采取“3+1”模式，即累計3年在校理論課和實踐課程學習，之后1年在企業完成后期的學習和畢業設計，并根據專業特點和實習基地的行業特點及實習條件，學校與企業共同制訂企業學習階段培養方案和實習計劃。

2）校企聯合培養，增加實踐訓練環節。機械設計制造及其自動化專業本科培養計劃[6]（以下簡稱普通班）與機械設計制造及其自動化專業卓越工程師本科培養計劃[7]（以下簡稱卓越班）并行招生，下面具體分析其課程設置和比例的異同。

普通班與卓越班在學制年限、畢業最低學分上并沒有差異，普通班的專業主干課程總分34分，占總學分的20.6%；卓越班的專業主干課程總分41分，占總學分的24.9%。從表1可以看出，卓越班較普通班在專業主干課的課程分配和學時上都做了調整，因為卓越班最后一年的學習以在工廠實習為主，實踐培訓的學分與時長較普通班都有所提升，這也是為培養應用型工程師打下基礎。卓越班在通識類課程和個性課程不變的情況下，適當縮減專業選修課程的比例，將學生更多的時間與精力放置在實踐教學環節，讓他們更早地接觸真實的工程環境，接受工作崗位真刀真槍的磨煉。

3）畢業設計考核標準多元化。學位論文是本科學習階段的最后一個培養環節。普通班的畢業設計目前仍以畢業論文為主，雖然其內容也包含實驗、機械模型或實際工程問題，但總體缺乏整體性與創新性。卓越班的學生在企業中完成畢業設計，要求其結合實際并有所創新，與企業實際相關聯，解決企業的實際問題[8]。只要學生在企業中認真實踐，能夠積極參與具體工程項目的設計、研究、應用以及維護，就能夠產生“真情實感”，有質量地完成畢業設計。

4）采用“雙師制”，加強培養人才的師資力量。卓越工程師施行學校與企業的聯合培養，在學校由工程基礎知識扎實的導師進行理論教學，在企業由實踐操作經驗豐富的工程師進行實地教學，雙重師資力量的保障讓學生的理論知識與實踐經驗充分融合。

5）培養國際化工程人才。工業4.0是全球工業發展的導向，通過“互聯網+”的先進理念，改變傳統授課模式，引入互聯網教學，將優質的國內外課程帶給學生一同學習分享；豐富的國際交流活動，利用暑期或一整學年出國學習，吸收國外先進的工程教育理念；引入國外高質量工程教育人才，培養具有國際視野的卓越工程師。

建立工程訓練中心 南昌大學工程訓練中心是一個面向全校師生的工程實踐教學基地，以學習工藝知識、增強工程實踐能力、提高綜合素質、培養創新精神和創新能力為教學目標。當前，工程訓練中心為適應高校教學發展和社會需要，其所具備的主要功能包括：endprint