智能制造背景下應用型人才培養的“金專”建設

陳年生，姜楚喬，王海軍

（上海電機學院 電子信息學院，上海 201306）

0 引言

智能制造是新一輪科技革命的產物[1]。上海作為對接“中國制造2025”國家智能制造示范基地，近兩年來以智能制造推動產業高質量發展的平均生產效率提升50%以上，運營成本平均降低30%左右，已成為國內最大的智能制造系統解決方案供應商輸出地之一。從區域經濟社會發展層面看，上海對智能制造應用型人才的迫切需求毋庸置疑。然而，據悉，本科以上應用型人才在制造行業技能人才中所占比例仍然較低。預計到2020年，上海地區應用型高校畢業生依舊是企業技能人才隊伍最為緊缺的重要組成部分。面對上海繼續全力打造智能制造創新生態圈的重要戰略需求，地方應用型高校應該從社會需求緊缺的專業人才培養著手，創新人才培養模式，以滿足制造業企業對高技能應用型人才的需求，解決智能制造背景下應用型人才短缺問題。

1 智能制造背景下應用型人才培養概述

隨著智能制造的快速發展，越來越多“以人為中心”的高技術含量設備在制造業企業生產過程中廣泛應用，越來越多的傳統工作崗位被以解決問題為導向的綜合任務替代。制造業企業迫切需要“一流”的智能制造應用型人才。那么，“一流”的智能制造應用型人才應該具備什么樣的特點？中國工程院院士周濟在2017年世界智能制造大會報告中指出：智能制造是一個大概念，是先進制造技術與新一代信息技術的深度融合，貫穿于產品、制造、服務全生命周期的各個環節及制造系統集成，實現制造的數字化、網絡化、智能化，不斷提升企業的產品質量、效益、服務水平，推進制造業創新、綠色、協調、開放、共享發展。由此可知，“一流”的智能制造應用型人才應該具有如下4個方面的特征：①高等的學歷層次；②復合的知識結構，包括學科基礎知識和跨學科整合知識；③多元的能力，即專業能力和社會能力；④卓越的綜合素質，即不拘常規的創新意識和精益求精的工匠精神。

在高等教育進入分層分類發展、以質圖強的新時代，如何培養“一流”的智能制造應用型人才？潘懋元先生認為，高校培養“一流”人才要“各安其位”辦特色，要走內涵式發展之路，要在專業、課程、教學上下工夫[2]。“各安其位”辦特色和內涵式發展之路指明了高校的辦學方向。“在專業、課程、教學上下工夫”指明了高校人才培養目標實現的具體措施。眾所周知，工業物聯網是實現制造業向智能化轉型的重要基礎。物聯網人才是推動智能制造發展的重要主力軍。因此，應用型高校主動應對第四次工業革命的“先手棋”應該是以物聯網工程專業建設為載體，使培養的物聯網工程專業人才成為“一流”的智能制造應用型人才。

2019年2月，中共中央辦公廳和國務院辦公廳頒布了《加快推進教育現代化實施方案（2018—2022）》[3]（簡稱方案）。方案指出推進高等教育內涵發展，必須建設一流本科教育，深入實施“六卓越一拔尖”計劃2.0，實施一流專業建設的“雙萬”計劃[4]。教育部高教司司長吳巖認為：實施一流本科專業建設的“雙萬計劃”，就是“金專”建設計劃[5]，要讓“金專”建設成為新時代高等教育質量革命的利劍。

2 建設思路

“金專”建設的根本目的是提升人才培養質量。筆者認為地方應用型高校開展“金專”建設的本質是內涵式建設，即首先要正視自身在高校生態系統中特定的生態位，合理確定目標，然后借助地方資源實現“以特制勝”，顯著提高學校的辨識度。基于此，為打造物聯網工程專業的“金專”建設，提出以協同區域產業發展為導向、以職業行業標準為參照、以工程教育認證標準為要求、對標國外高校同類專業的內涵式建設思路。

2.1 協同區域產業發展

培養符合時代、社會以及區域經濟發展需求的高質量應用型人才一直是應用型高校的主要任務。物聯網工程專業是一個應用性極強的交叉學科專業，人才培養模式中的協同區域產業發展是指學校與企業共同尋找物聯網技術在智能制造型企業中的落地應用，共同挖掘物聯網工程專業人才在智能制造型企業中的職業崗位。通過對職業崗位工作任務的詳細分析，歸納出該職業崗位對應的知識與技能，從而得出物聯網工程專業人才在不同職業崗位上應該具備的專業能力，最終為專業人才培養方案的修訂奠定基礎。例如，在近年來物聯網工程專業人才培養方案的修訂過程中，通過專業教師實地走訪智能制造示范區內和上海周邊地區的智能制造型企業、舉辦智能制造型企業一線專家與專業教師的圓桌會議，得出適應智能制造型企業職業崗位的物聯網工程專業人才應該具備“物聯網硬件技術”“物聯網軟件開發”“物聯網系統工程設計”和“物聯網項目管理與運維”4種專業能力。

2.2 參照職業行業標準

應用型本科高校是1+X證書的實施主體，是學校教育的普遍性與不同行業企業職業要求特殊性的有機結合，是學校學歷教育和社會用人需求這2個方面要素的對立統一，是教育制度，也是就業制度[6]。在物聯網工程專業應用型人才培養模式中引入職業行業標準有2個目的：一方面把它作為一種人才培養模式，另一方面也把它作為一種評價標準，以實現物聯網工程專業建設過程中的“雙元”協同育人的教育性與社會性的結合。通過推行“雙證書”制度，培養學生職業技能，提高物聯網工程專業應用型人才就業率。例如，在人才培養模式的實踐過程中，與企業共同篩選出與本專業從事崗位職業標準相符的職業資格證書，即工業和信息化部認可的“物聯網開發工程師”職業資格證書。在大學4年期間，將有計劃、分階段地組織學生參加此職業資格證書的相關培訓與考試。這種將職業標準融入專業建設的做法，能化解產業迅速發展與專業人才“貧血式”匱乏的矛盾，能擺脫培養的學生“理論研究不及部屬（重點）高校，實踐技能又不及特色鮮明的高職院校”的人才培養“困境”[7]，實現學校人才培養與企業應用的無縫對接。

2.3 滿足工程教育認證標準

自國家大力倡導新工科建設以來，強調學生工程能力和創新能力的培養成為應用型本科院校關注的焦點[8]。物聯網工程專業是新工科建設中的一個重要專業。為此，應積極響應新工科建設的要求，對照工程教育認證標準，對現有人才培養模式中的7個方面：學生、培養目標、畢業要求、持續改進、課程體系、師資隊伍以及支撐條件進行逐項自查，對不符合工程教育認證標準的方面要求逐步改進。例如，通過對在校物聯網工程專業學生的專業認可情況進行調查分析，結果表明90%的學生清晰了解本專業社會發展趨勢，對專業知識較感興趣；但也發現部分低年級學生不清楚本專業畢業時應該具備的知識、能力和素質。針對這一現象，組織校企雙方專業負責人為學生宣講畢業要求，讓他們知曉達到畢業要求的學習路徑；針對4個不同專業能力模塊，分批組織專業教師為學生講解每一門專業課程的地位和作用，讓學生了解專業課程學習與實現畢業要求的關系，增強學生的學習主動性和自覺性；通過校企“雙導師”制，與學生建立良好的溝通渠道等多項措施，目的是以工程教育認證標準促進人才培養質量提高、加強學校與企業的聯系、為開展專業國際互認準備條件。

2.4 對標國外高校同類專業

根據《上海市應用型本科試點專業建設意見》，試點專業要與國際高水平同類專業開展深度交流與合作，引進國際認可的職業培養標準，提高學生的國際競爭力，建立學生海外學習、實習制度，鼓勵學生積極參與國際交流。我校物聯網工程專業在人才培養方案的修訂過程中選擇了美國普渡大學網絡工程技術專業為對標專業，在充分調研該專業的課程結構與內容設置之后，結合工程教育認證標準修訂了現有的物聯網工程專業人才培養方案，將普渡大學網絡工程技術專業的所有里程碑課程和專業課程分別對應到現有的物聯網工程專業人才培養方案中，這為物聯網工程專業學生到美國普渡大學交流學習實現專業互認和學分互分提供了依據，為培養學生國際化視野奠定了基礎。

3 “金專”建設實施過程

基于上述“金專”建設思路，設計相應的人才培養模式實施路徑。人才培養模式是高校為實現特定培養目標而進行的有組織的教育活動，是學校辦學定位、指導思想和人才培養之間的重要紐帶[9]，更是“金專”建設的指揮棒。為實現“一流”的智能制造應用型人才培養目標，物聯網工程專業的“金專”建設充分利用智能制造型企業資源進行課程體系、合作模式、教學內容和方法的改革與創新，目的是讓培養的智能制造應用型人才能夠無縫對接企業需求，支持區域經濟社會發展。

3.1 構建“雙證融通+能力導向+企業項目+認證”的專業課程體系

復合的知識結構、多元的能力、卓越的綜合素質是智能制造應用型人才的重要特征。其中，知識是基礎、能力是重點，知識、能力、素質需要協調發展。基于此，依托物聯網工程專業的“金專”建設，構建“雙證融通、能力導向、企業項目、認證”四位一體的專業課程體系，如圖1所示。

圖1 “雙證融通+能力導向+企業項目+認證”專業課程體系

雙證融通：人才培養目標達成度高、社會用人單位滿意度高是通過“金專”建設提升人才培養質量的重要標志之一。為此，整合相關的學科基礎課、專業基礎課和實踐類課程內容，突出專業技能學習與崗位技能學習。按照崗位所需具備的知識、技能為內容整合課程體系，同時將職業標準融入課程標準、職業鑒定方式融入課程考核、職業能力融入專業能力、職業活動融入教學過程，使職業標準與專業課程標準銜接。學生畢業時既可獲得畢業證書，也可獲得行業職業資格證書。截至目前，物聯網工程專業已畢業學生196名，畢業率100%，簽約率為96.77%，畢業生深受用人單位好評。

能力導向：激發學生學習興趣和潛能，讓學生忙起來是通過“金專”建設全面振興本科教育、提高本科教育質量的關鍵之一。基于此，通過設置素質教育和通識教育課程平臺培養學生人文素質，提高學生的人際交往能力、團隊協作能力以及環境適應能力。在專業能力和綜合能力方面，以“物聯網硬件技術、物聯網軟件開發、物聯網系統工程與設計、物聯網項目管理與運維”四大核心能力為主線，設置專業核心課程和專業課程，構建人才培養方案。在實踐實習教學體系方面，通過深度校企合作，強化學生工程實踐能力培養。2015年到2018年間，上海電機學院物聯網工程專業學生共承擔上海市大學生科技創新項目30項。研究主題涉及“基于物聯網的環境傳感器設計”“移動終端室內定位系統應用”“可穿戴類軟件開發”“足球機器人系統設計與開發”“遠程控制的電動汽車充電樁”等與智能制造相關的內容，獲得的資助經費達30多萬元；獲得包括中國服務機器人大賽全國一等獎、全國大學生物聯網設計競賽（TI杯）華東賽區二等獎、第十三屆“博創杯”全國大學生嵌入式設計大賽全國三等獎、中國機器人大賽服務機器人專項賽全國一等獎等各類學科競賽獎項16項。

企業項目：積極集聚產業優質教育資源，優化人才培養機制，著力推進與企業合作辦學、強化實踐教學是“金專”建設的核心。因此，在物聯網工程專業建設中，依托校企合作教學團隊，充分利用企業的實際工程環境和實踐教學資源，引入企業項目到學校，實施以技術項目為導向的實踐教學模式。讓學生在課程實驗中接觸實際項目開發，并將開發完成的項目轉化為教學案例。以企業項目為載體的實踐教學，不僅保證了理論與實踐有機融合，還優化了專業人才培養方案中的實踐教學內容，培養了學生解決復雜工程問題的能力。

認證：“金專”建設的重要理念就是堅持以學生中心、以產出為導向、持續改進，建立健全自查自糾的質量保障機制并持續有效實施，將對質量的追求內化為全體專業老師與學生的共同價值追求和自覺行為。因此，在物聯網工程專業的“金專”建設過程中，將工程教育認證的標準貫穿到課程體系構建的每一個環節，為檢查所有的教學活動是否支撐畢業要求提供依據。

3.2 構建“三短一長”校企合作模式

地方應用型高校開展“金專”建設要緊貼區域及行業的創新實踐，加強產教融合，著力培養具有動手能力和應用能力的高素質應用型人才。為此，在物聯網工程專業的“金專”建設過程中，我們構建了“三短一長”校企合作模式。“三短”指的是人才培養方案中前三年的3個暑期，“一長”指的是第4學年。

設計“三短一長”的目的是充分利用人才培養方案中的小學期，讓學生先在校內進行3周左右的綜合實驗；然后利用暑期時間，再到企業進行3～4周的項目案例學習。通過時間延續和空間交換的學習方式，能有效培養學生的綜合實踐能力、系統工程能力、創新意識以及團隊協作能力。由校企共同制定專業實習和畢業設計的培養目標與要求，將學生專業實習的內容設置為企業具體應用課題的開發，培養學生分析與解決復雜工程問題的能力、獨立工作能力、組織管理能力、社交能力。由校企共同開發畢業設計選題平臺，學生在第4學期末或第5學期初選題后，可根據自己選擇的課題有針對性地選修后續專業課程。學生必須在企業內進行為期一年的畢業設計，學生在畢業設計期間遇到問題由校內導師和企業工程師共同指導，目的是要求學生通過畢業設計開發出真實的產品，提升專業能力。這種“三短一長”的深度校企合作模式，有效拓展了校內實踐教學體系，提升了學生的工程實踐能力和創新能力。學生參與企業學習和開發的項目經整理和裁剪后又充實到實習基地案例庫，豐富了教學資源。“三短一長”的校企合作具體實施路徑如圖2所示。

圖2 “三短一長”校企合作具體實施路徑

3.3 進行“立交橋”式課程建設與教學模式改革

課程是“金專”建設理念落地的“最后一公里”，是“金專”建設落實“立德樹人”根本任務的具體化、操作化和目標化[10]。為此，在物聯網工程專業的“金專”建設過程中，采用“1個依托、2個指導、3個對照、n種教改方法”的“立交橋”式課程建設與教學模式的改革，以提升學生的能力和素質。“1個依托”是指依托一流本科建設，利用校內外實習實踐基地，改革與創新實踐教學、畢業實習和畢業設計環節；“2個指導”是指鼓勵學生積極參加課外科技創新活動和學科競賽，利用核心學生成員的龍頭作用，提升學生對專業學習的興趣；“3個對照”是指對接職業證書、工程教育認證和參照對標學校來改革、整合與優化課程內容；“n種教改方法”是指針對應用型人才培養特點，從知識應用角度出發，采用現場教學法、探究教學法、項目案例教學法等教學改革方法，強調以學生為中心的教學方式，引導并培養學生解決問題和創新思維的能力。

4 結語

地方高校培養一流人才必須要強化“地域性”辦學特色、要大力推行“引企入教”，要以產業和技術發展的最新需求推動人才培養改革，促進企業需求和教育供給要素的全方位融合[11]。上海電機學院是一所面向先進制造業及現代服務業的應用技術型高校，地處上海臨港智能制造示范區，與園區內的多家智能制造型企業有密切合作。學校天然的地理位置優勢，為培養適應智能制造行業的物聯網工程專業人才提供了便利，是物聯網工程專業在“雙萬計劃”建設戰略下緊抓機遇，找準定位，追求卓越，通過內涵式發展實現“創一流”的重大突破口。

上海電機學院物聯網工程專業創辦于2012年，辦學初衷是為區域經濟社會發展培養高質量的物聯網工程應用型人才。目前，物聯網工程專業既是上海市應用型本科試點建設專業，又是上海市“雙一流”建設專業。作為“金專”建設的物聯網工程專業，在智能制造快速發展的時代，創新并實踐多元化的人才培養模式，為上海建成具有一定影響力的國際智能制造中心而培育“一流”的智能制造應用型人才具有義不容辭的責任。在近年的物聯網工程專業建設中，始終以對接上海區域產業發展為基石，以職業行業標準、工程教育認證和對標國外高校為人才培養質量評價標準，通過校企業雙方共建專業的方式，實現聯合培養學生的專業技能水平、創新能力與職業素養。

新一代信息技術與制造業的深度融合給應用型人才的專業能力提出了新要求。為應對這一新時代背景，探索面向制造業變革的物聯網工程“金專”建設思路，提出了基于工程教育認證的標準和深度校企合作，構建滿足雙證融通和專業能力培養的課程體系。通過“1個依托、2個指導、3個對照、n種教改方法”的“立交橋”式人才培養模式，全面提升應用型人才的綜合素養。經過近兩年的探索與實踐，物聯網工程專業學生的畢業率和就業率均位于學校前列并深受智能制造型企業的青睞。這些都反映了我校物聯網工程專業主動適應時代發展與社會需求的人才培養模式探索與實踐取得了一定的成績。今后，我們將繼續改進和完善這條人才培養模式的實施路徑，形成一套可復制的應用型人才培養的“金專”建設方案。