“中國制造2025”背景下機械設計制造類專業群建設策略

徐菊芳

(長沙南方職業學院機械工程教研室，湖南 長沙 410208)

“中國制造2025”是基于實現制造強國戰略目標而制定的行動綱領.作為中國版“工業4.0”，“中國制造2025”計劃將會全方位影響國內制造類產業的發展方向，高校機械設計制造類專業人才培養要求也會隨之改變，這就對高校教育教學改革的深化提出許多新的要求.在“中國制造2025”背景下，制造類企業逐步實現轉型升級，出于調整產業鏈結構、改進制造技術、提高產品質量的需求，企業對復合型應用人才的需求量會越來越大[1].在這種背景下，高等院校必須加快建設機械設計制造類專業群，實行集約化管理、分層教學和資源整合，以此實現機械設計制造類專業人才素質的提升.

1 高校機械設計制造類專業群建設的內涵

高校圍繞某一專業進行重點建設，使其成為核心專業，并集合其他幾個相關專業組建在一起，這就是專業群[2].值得注意的是，核心專業必須具備較高的就業率、較強的辦學實力和教學水平；而選擇的相關專業應具備相同的工程對象、相似的專業學科基礎、相近的技術領域.以長沙南方職業學院為例，在建設機械設計制造類專業群時將五個專業囊括其中，如圖1所示.該專業群具備的特征如下：第一，行業發展背景相同.就外部因素而言，機械設計制造類專業群建設是為了滿足現代化制造業的發展需求，包括模具工具、專用設備、通用設備以及機電設備等產品的制造，在此基礎上將類似專業整合起來，充分發揮專業集聚效應；就內部因素而言，作為工科院校，長沙南方職業學院的機械設計制造類專業屬于王牌專業，具備雄厚的物質技術基礎，理論教學與實踐教學發展較為成熟，為機械設計制造類專業群的建設與發展奠定了堅實基礎[3].第二，課程內容相同.由于機械設計制造類專業群是基于現代化制造業發展起來的，其內部各個專業的服務對象具有一致性.課程基本涵蓋以下內容：編制機械制造工程加工工藝；操作與維修機電控制設備及數控機床設備；應用計算機輔助設計與制造技術(CAD/CAM)；開發新產品；設計與制造模具；引進和改造新型機械制造技術等.通過分析上述課程內容得知，機械設計制造類專業群安排的課程在技術、理論等方面具有較高的相似性，無論是核心課程、基礎課程還是實訓課程，都可以統籌安排、統一進行.第三，實訓設備、實驗設施相同.由于機械設計制造類專業群課程內容相同，理論知識與技術相同，因此在實訓教學過程中各專業的通用設備設施也比較多，能為學校節約建設資金，有利于加快專業群建設.第四，教師隊伍相同.機械設計制造類專業群具備相同的行業基礎背景、相同的理論知識與技術、相同的實訓教學設備，因而可采用同一批教師團隊.高校基于專業群構建專業教師群，有利于營造和諧的教學研究環境，實現師資水平的有效提升.第五，具備核心專業.機械制造與自動化專業一般作為機械設計制造類專業群的核心專業.將核心專業優勢充分發揮出來，利用核心專業帶動其他相關專業發展，通過打造品牌專業實現高校社會影響力的提升，能夠助推高校產教融合、校企合作等工作的開展，實現高校人才培養模式的創新化發展.

圖1 建筑機械設計制造類專業群專業

2 “中國制造2025”背景下機械設計制造類專業人才培養現狀

2.1 “中國制造2025”背景下機械設計制造類專業人才需求變化

2.1.1 產業轉型升級，機械設計制造類專業人才供需矛盾凸顯

首先，制造業屬于傳統產業，在“中國制造2025”背景下該產業面臨著轉型升級，技術含量較高的新興產業將會取代技術含量較低的傳統產業.機械設計制造會采取優化流程、精細化生產等方式實現產品質量的提升.產業結構的調整不但會改變機械設計制造類專業人才培養模式，也會改變這一行業對崗位人才的要求.除此之外，高校機械設計制造類人才的供需關系也會產生變化；其次，制造類行業的發展呈現新的方向，對相關專業人才也提出了新要求，這對于高校教育改革來說既是一次挑戰，同樣是一次重大機遇.“中國制造2025”要求培養的專業人才涉及多個領域，包括新能源、信息科技、航空技術、數控技術、船舶工程、軌道交通、尖端醫學、農業機械設備、高新技術材料等等，這些行業領域對尖端人才、技術人才、高素質人才等需求量非常之大[4].相較于傳統技術人員，“中國制造2025”背景下的機械制造行業對技術人才提出更高、更多要求，不但操作技能熟練、精湛，還要深入理解及應用智能化網絡、信息化技術，因而為高校專業人才培養方向開辟了新思路.

2.1.2 企業智能化發展，機械設計制造類專業人才培養目標改變

首先，“中國制造2025”大力推進智能制造，由此會出現大量無人工廠、智能工廠，部分人的工作將由機器取代.在這種情況下，傳統技術人才會逐漸被機器人應用人才所取代，高校機械設計制造類專業需要更多地涉足機器人系統集成設計、制造等領域，以此滿足現代化制造業的崗位要求.其次，現代制造業具備動態化生產流程，生產批量小且個性化突出，生產者將會在很大程度上決定著產品最終形態.嶄新的業態會使得設計者、制造者的身份界線愈發模糊，最終融為一體，一線制造人員要對產品各方面知識有著全面的掌握.在這種情況下，復合型專業人才將會受到大量制造類企業的歡迎.最后，在“中國制造2025”背景下，簡單勞動會由智能生產系統完成，而機械設計制造類專業人才不但要具備純熟的操作技能，還要有效管理及維護智能生產系統、智能制造設備，實現問題分析、問題解決能力的進一步提升.

2.2 “中國制造2025”背景下機械設計制造類專業人才培養存在的問題

2.2.1 專業群建設落后，教育資源存在很大缺口

首先，“中國制造2025”已經對高校機械設計制造類專業人才培養提出了許多新的要求，但高校尚未制定針對性的人才培養機制，包括確定課程標準及專業標準、規劃專業發展、發布人才需求報告等等.在專業群建設方面還處于理論化探索階段，未能付諸于實踐，也很少涉及該專業的新領域與新的發展方向；其次，教育資源存在較大缺口.對于機械設計制造類人才的專項培養工作，實訓基地、實習場所、教師團隊等都屬于關鍵性教育資源.作為中國版“工業4.0”，“中國制造2025”對師資水平提出了更高要求.現階段，部分高校開始重視該專業教師團隊建設工作，包括引進人才、加大考核力度、提供深造平臺等，在一定程度上實現了教師業務素養的提升，但是這種提升是有限的，與“中國制造2025”的要求還存在較大差距.此外，作為一門較特殊的應用型專業，機械設計制造類專業中的實踐教學尤為重要，但是通過研究大部分高校的實踐設施、實訓基地可以發現，大部分學校的設備與基地都無法滿足現代制造業對人才培養的要求.與學校合作的企業在觀念上較為落后，未能深入而全面地認識到智能制造、智能化生產的內涵及意義，這些都屬于教育資源方面的缺口，在某種程度上限制了機械設計制造類專業群建設、專業人才培養的未來發展.

2.2.2 能力培養單一化，人才綜合素質得不到提升

首先，當前高校在機械設計制造類專業人才培養方面存在許多不足，包括培養層次低、技術少、接口單一，導致學生的崗位適應能力始終得不到有效提升.在高校頂層設計中，機械設計制造類專業群內部各個專業之間存在極為明顯的界線，未能對市場需求及其動態發展進行有效把握，遠無法滿足現代化制造產業的升級、轉型速度，因而專業設置存在許多不合理之處.此外，專業分工、崗位分工屬于傳統制造業生產模式，在這種模式下培養出來的人才并不具備較強的綜合素質，復合型人才的培養也就無從談起.其次，對“工學結合”、“產教融合”等教育模式的理解較為片面，落后的技術限制了學生的可持續發展.現階段高校機械設計制造類專業課程傾向于教授傳統技術、技能，而現代制造類產業的技術發展日新月異，二者之間的差距慢慢拉大，導致學生只能習得單一技能，缺少完整的知識結構，很難有效培養出適合“中國制造2025”的復合型技術人才[5].

2.2.3 教育模式有待完善，創新教學未能落到實處

首先，未能將校企合作的優勢充分發揮出來.縱觀歐美等發達國家的職業教育，國家針對企業的教學義務有著法律層面上的強制性規定，能夠充分發揮出校企合作的教育優勢.高校培養出的學生又能為企業提供人力資源，實現雙方合作共贏.企業是職業教育的重要一環，人才的教育及培養責任需要由高校承擔，同樣需要由企業承擔.但我國尚未出臺針對企業教育教學責任的法律法規，企業很難積極主動地參與到校企合作中，僅靠學校單一的力量，無法將校企合作的教育優勢充分發揮出來.其次，實踐教學缺乏創新理念.創新是各個行業領域發展的重要動力，制造類行業亦是如此.“中國制造2025”對創新進行了重點強調，盡管高校對機械設計制造類專業的技能性訓練較為關注，但訓練方式往往屬于重復式、單一性操作，在此過程中學生的創新理念、創造性思維無法得到鍛煉，這對于制造類行業的可持續發展極為不利.

3 “中國制造2025”背景下機械設計制造類專業群建設策略

3.1 基于公共技術平臺與專業模塊建設機械設計制造類專業群

機械設計制造類專業群囊括五個專業，即工裝設計與制造專業、機床操作與機械零部件制造專業、自動控制專業、機電設備安裝維護與維修專業、(工藝)制造工程師專業.其中前三個屬于核心專業，后二個則屬于相關專業[6].這些專業具備相同的行業發展背景、課程內容、實訓場地以及教師隊伍，其服務對象也具有一致性.因此，高校在建設機械設計制造類專業群時，必須深入研究現代制造業的發展需求，為制造業發展提供人才與技術支持.

圖2 機械設計制造類專業群建設方案

如圖2所示，基于“中國制造2025”制定機械設計制造類專業群建設方案及人才培養方案，構建公共技術平臺與專業模塊相結合的專業課程體系.在核心專業的基礎上，依托公共技術平臺建立核心專業課程群、專業技術實訓平臺；在專業發展方向的基礎上，依托專業模塊構建不同專業課程群、綜合技術實訓平臺.就機械設計制造類專業群而言，公共技術平臺主要提供基礎知識與基本技能的學習，目的是為了培養較高層次的應用型技術人才.在設置公共技術平臺時，需要對學科特點及發展要求、專業技術共同點進行綜合性考慮，在此基礎上劃分出公共課程、職業技術基礎課程兩類課程.公共課程的服務對象是機械設計制造類全體專業，旨在實現該專業群中所有學生基本素養的提升；職業技術基礎課程主要涉及機械設計與制造方面的知識、控制技術理論與技能方面的知識，基于可持續發展理念下職業教育專業人才培養要求設置上述課程，為高校學生專業知識的深入學習、專業技能的進一步提升奠定堅持基礎.公共技術平臺提供的課程需要學生在兩年時間內修完，學習結束后，學生能有效掌握該專業的基礎性理論知識與技能，具備良好的崗位適應能力.在這之后學生可進入專業模塊學習，基于自身就職需求或愛好特長，在專業群中選擇一個專業進行重點學習.高校采用這種模式可以根據職業發展方向的不同展開針對性教育，對于機械設計制造類專業群內部每個專業的發展問題進行有效解決.值得注意的是，高校需要對區域實際情況及發展要求、制造類企業崗位要求等進行綜合考慮，并在機械設計制造類專業人才培養目標的導向下構建專業模塊.專業模塊的課程學習與公共技術平臺的課程學習可以相互融合、交叉進行.專業化教學必須貫徹始終，因而需要高校根據自身實際情況設置特色化課程，同時這些課程需要覆蓋機械設計制造類專業群的所有專業內容.在教學手段上可采用工學結合、職業導向、項目實訓等，為學生親自感受、參與生產制造過程創造盡可能多的機會.

3.2 基于開放性課程體系建設機械設計制造類專業技術群

在機械設計制造類專業培養目標、培養層次的設定上，高校必須嚴格遵循國家建立的職業教育體系，基于國家職業教育體系構建科學完善的專業課程模塊體系.本專業核心課程有《機械制造工藝及夾具設計》、《數控加工編程與操作》、《機械CAD/CAM》、《可編程控制技術》、《工業產品造型》等.在專業群內針對不同專業構建相對應的課程模塊.如圖3所示，第一，機床操作與機械零部件制造崗位專業對應以下課程模塊：機械工程圖的識讀與繪制；機械零件的檢測；普通機床的裝配與調試；普通機床的零件加工；零件加工工藝的制定；機床的安裝與維修；數控機床的編程與加工.第二，工裝設計與制造崗位專業對應以下課程模塊：機械制圖與識圖；零件工藝設計與工藝實施、機械產品的裝配工藝設計與實施；機床專用夾具的設計及應用；組合夾具的組裝與應用；典型零件的數控加工工藝編制與編程.第三，機電設備安裝、維護、維修崗位專業對應以下課程模塊：機械工程圖的識讀與繪制；機械零件的檢測；普通機床的裝配與調試；普通機床的零件加工；零件加工工藝的制定；機床的安裝與維修；數控機床的編程與加工；常用機床電氣控制系統維護維修.第四，自動控制崗位專業對應以下課程模塊：機械制圖與識圖；工控元件選著；電路識圖、電路接線；機床電氣液控制部分的安裝、調試；機床控制系統故障診斷與檢修.核心專業的確定需體現行業需求、社會發展需求，充分發揮核心專業的帶動與輻射作用，確保培養出的人才能與現代制造類產業體系相匹配，以此為基礎對專業群進行總體規劃.以長沙南方職業學院為例，該校以機械裝備產業為導向建立專業群，對先進的光機電氣一體化技術進行充分利用，從而實現人才技術含金量的增加.學校與企業合作開展觀摩式學習，基于當前機械制造類行業的發展狀況進行專業群課程設置，包括核心課程及拓展課程；基于崗位要求對具體的課程內容進行科學設計，打造出基礎課程、核心課程與拓展課程相融合的課程平臺，體現了開放、共享的課程設計理念.

圖3 專業群內針對不同專業設置課程模塊

3.3 基于崗位要求建設機械設計制造類專業群實踐體系

基于崗位要求建設機械設計制造類專業群實踐體系，對職業資源以及實踐教學內容進行不斷擴充、完善，利用現代信息技術管理專業群，實現各種專業群建設資料、教學資料的開放共享，充分發揮資源共享的優勢及效益，對學生的個性化學習需求進行有效滿足.專業群內部的各個專業存在相同性，也存在差異性，通過各專業融合交叉、相互滲透的方式實現互補.這樣一來，機械設計制造類專業群的實訓基地及實驗設備成本投入會大大減少.此外，高校在開展專業群實踐活動時，可以積極主動地聯系相關企業，與企業展開合作，實現企業資源與高校資源的優勢互補.對專業教師、企業員工培訓平臺進行有效夯實，全方位提升專業群的工作成效，包括培訓教師、更新技術、開發新產品、鑒定技能、維修設備等等，這不但有利于建設高素質的專業教師隊伍，而且能在很大程度上帶動制造類企業進步發展[7].依托專業群實踐平臺進行實訓場地、實習基地的分類建設，不但能對機械設計制造類專業群的共同要求進行有效滿足，還能滿足專業群內部每一個專業的人才培養要求，在最大程度上提高優質資源利用效率.就具體建設方案而言，以高端智能制造裝備為核心展開實訓基地建設，包括3D打印研究室、智能制造生產線實訓室、智能機床實訓室等等；在校內進行工作室的組建，人員可由優秀專業教師與行業骨干構成，以“傳幫帶”的形式促進實踐教學，組織項目研發、技能培訓等教學工作，實現科技成果的轉化.高校與企業共同合作進行產教融合平臺的打造，構建科學先進的智能制造技術服務平臺，實現機械制造專業群與產業鏈之間的科學對接.

綜上所述，作為國內版本的“工業4.0”，“中國制造2025”對于我國制造類行業的發展具有戰略性意義，是我國制造類行業的一次重大變革.在“中國制造2025”背景下建設機械設計制造類專業群，必須全方位考慮該產業的發展需求，培養出適合現代制造類行業發展的復合型、高素質、應用型機械技術人才.基于公共技術平臺建設機械設計制造類專業群，基于模塊化課程體系建設機械制造專業技術群，基于崗位要求建設機械制造專業群實踐體系，不斷優化專業群結構，綜合提升專業群建設水準，將高校教學水平及人才培養質量推向新的高度.