新工科背景下工業工程專業培養模式探索

薛朝改 李淑敏 曹武軍

[摘 要] 針對工業工程專業的人才培養問題，提出新工科背景下培養體系改革及模式探索。首先，針對工業工程專業人才培養提出新工科建設面臨的新挑戰。提出學科交叉，融合創新，面向未來，開闊視野及提高實踐應用能力的需求。其次，提出新工科背景下工業工程人才培養的生態系統。最后，在教育生態系統的支持下，提出工業工程人才培養的模式創新及路徑。

[關鍵詞] 新工科;工業工程;人才培養

[基金項目] 2019鄭州大學教育教學改革研究與實踐重點項目“新工科背景下工業工程專業先進制造與管理課程群教學改革”（2019ZZUJGLX017）

[作者簡介] 薛朝改（1978—），河南鄧州人，教授，博士，研究方向為工業工程教育和先進制造管理;李淑敏（1986—），女，山東鄆城人，博士，講師，研究方向為工業工程教育;曹武軍（1971—），男，河南鞏義人，博士，副教授，研究方向為系統工程。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0293-03? ? ?[收稿日期] 2019-09-30

為了培養未來需要的新型工程技術人才，新工科的概念應運而生，教育部2017年4月正式提出“新工科”建設（天大行動），6月形成北京指南。隨后，新工科在我國教育及學術界開啟研究及實踐改革的熱點。新工科之新，主要體現在新工科的多學科背景以及其與國家發展戰略（中國制造2025、創新驅動等）、新技術（互聯網+、大數據等）的相互適應性。從學科交叉及培養方式看，工業工程與新工科建設如出一轍，是新工科教育的重要組成。工業工程的研究對象正是先進制造系統，是“中國制造2025”戰略規劃的主要目標。為此，探索工業工程專業新工科建設路徑具有重要意義。

雖然自新工科提出以來，出現了大量關于新工科教育的研究及探討[1-3]。目前，在新工科教育領域，主要的研究有如下方面：（1）新工科理念、框架及內涵。該方面聚集了大量文獻研究，顧佩華[1]探討了新工科教育與新工科教育范式，提出新工科建設的技術路徑及組織實施方法。（2）新工科背景下的專業培養體系探索。言十[4]探討了信息化人才培養需求、專業交叉創新、人才培養模式改革、教育體系的構建等問題，提出了計算機與軟件工程學科進行新工科建設的建議。（3）新工科背景下的課程改革。唐新亭等[5]針對目前離散數學課程中存在的諸多問題，從授課內容設計和教學模式兩個角度對新工科背景下離散數學教學改革進行探索。（4）新工科背景下的實踐探索。該方面主要涉及推進新工科建設的實踐問題[6-7]，其中，林健[6]從七個方面探討了如何組織和實施新工科項目，為高校、行政部門、教執委及行業協會組織實施新工科項目提供參考和借鑒。

綜上所述，新工科教育順應國家發展戰略，面向產業界、面向未來，從教育理念、結構、模式創新、質量保障及分類發展等方面深化工程教育改革。作為交叉學科的工業工程，既具備新工科建設的優勢，又面臨著新環境、新技術及新方法的挑戰，亟待通過相關課程的改革探索以及培養體系的再造，助力新工科人才培養。現有的研究為新工科建設提供了理論及方法的支持，然而，就工業工程專業新工科建設而言，現有的文獻鮮有涉及。

一、工業工程專業人才培養的問題及新工科建設的新要求

目前，在工業工程專業培養中普遍存在理論與實踐聯系不緊密、專業課程的系統性及綜合性不強、實踐教學模式單一，難以適應用人單位對專業人才的需求：

1.專業課程系統性及綜合性不強。作為交叉學科，工業工程專業在我國高校中設置在不同院系，其課程設置大多與所在院系的課程體系密切相關，而在相關課程教授中，課程之間缺乏溝通，其聯系及系統性明顯不足，應用及綜合能力無法提升，難以應對新經濟新業態對人才的新需求。

2.理論與實踐結合不夠緊密。現有培養模式中，理論與實踐是分離的，使得學生對理論知識無法深入理解領會，也使得實踐過程無法和理論結合，無法實現從知識到技能的轉化。

3.實踐教學模式單一。傳統的教學模式“生產實習—課程設計—畢業設計”基本都在校內完成的，難以將社會需求融入實踐教學環節中，實踐內容多以參觀為主，缺乏針對性和前沿性，難以將所學知識應用于實際運作。此外，實踐教師也是從學校到學校，難以在實踐層面給學生以切實的指導。

4.畢業設計環節脫離實踐問題。目前，在工業工程畢業設計環節，通常由指導教師申請工業工程領域題目，在教師指導下，由學生獨立完成。然而，畢業設計題目的確定往往與指導教師專業背景、知識更新以及與實踐問題的關聯程度密切相關。而大量的畢業設計存在著重復、題目陳舊、難以應用等問題，使得畢業設計嚴重脫離實踐，更無法滿足企業的現實需求。

在新一代信息技術支持下的現代制造環境，工業工程進行改善的對象發生了重大變化，傳統工業工程的理論及方法都將被重新評估及應用，以適合未來制造業發展?；谛陆洕a生的新要求，新工科背景下對工業工程人才培養目標發生變化，它需要工業工程師能夠適應未來制造發展，在知識面、創新能力方面都能滿足新經濟的需要。未來市場對工業工程專業技術人才的需求會更加迅猛，一方面源于智能制造迅猛發展及中國制造2025的國策下巨大的市場需求。另一方面，其他相關產業的信息化、智能化以及優化改善也需要大量工業工程專業人才。因此，工業工程新工科建設面臨新挑戰：（1）學科交叉，融合創新.工業工程課程體系設計應當面向實踐，注重學科交叉，除了傳統的工業工程課程外，對相關課程的教學不能僅局限于對課程涉及內容的探討，還應當培養與相關學科的聯系及綜合認識，實現不同學科思維、知識、方法及應用的融合創新。（2）面向未來，視野開闊.工業工程專業的課程設計及實踐應用應當時刻關注工業工程領域的前沿理論及技術，具備國際視野，面向未來。因此，新工科要求培養的學生具有開闊的國際視野，具備科學素養，對工業工程的現狀及未來趨勢有獨到見解。（3）實踐應用能力強.新工科環境下工業工程課程體系設計，不僅需要考慮學生的基本知識傳授，同時還需要使學生具備應用相關理論解決實踐問題的能力。

二、工業工程新工科建設的生態系統

工業工程專業新工科建設離不開社會、研究機構、企業、高校、教師及學生的共同努力。為此，通過構建工業工程人才培養的生態環境，提升學生應用實踐能力，開展多種導向性、應用性和實踐性的培養活動，著力提高學生創新的素養與創新能力，實現專業教育與實踐應用的精準結合，構筑新工科建設環境。

1.內部核心生態圈.工業工程人才培養的內部核心生態圈主要由學生、教師、專業院系、高校組成。新工科背景下，其主體及內部核心生態組成保持不變，但主體之間的聯系更加緊密，溝通更加順暢。除了傳統授課及上機實踐，可以以項目形式組織不同專業及院系教師參與教學改革及實踐競賽，以融合創新及學生實踐能力提升為目標，滿足新工科教育對學科交叉及融合創新的需求。

2.外部拓展生態圈.新工科背景下，教育部門、研究機構、企業、咨詢機構及產學研平臺等均構成工業工程人才培養的外部拓展生態圈，企業、研究機構及產學研平臺拓寬實踐實訓渠道，為工業工程學生實踐能力培養提供實際案例及現實需求，滿足新工科教育對工程實踐的要求。

3.生態環境.文化環境、經濟環境、社會環境及政策環境等構成了工業工程人才培養的生態環境，為新工科環境下工業工程人才培養保駕護航。營造積極向上的社會環境，自信的文化環境，良好的經濟環境以及寬松的政策環境使學生能在優良的氛圍中培養自身能力，發揮才能實現創新創業。

三、新工科背景下工業工程專業人才培養的路徑

根據新工科背景下工業工程專業的培養目標，結合現有培養模式的現狀及存在問題，提出工業工程人才培養的創新模式如下：

1.寬基礎，差異化培養。新工科背景下工業工程人才培養應當對學生進行分類，將其分為學術科研型人才及應用創新型人才。針對學術科研型人才，要求其具備過硬的數學及知識，注重學科交叉及創新思維及方法培養，同時與科研前沿問題結合，因此應當使該類學生盡早參與科研項目，能夠占領研究前沿。針對應用創新型人才，應當著重培養其實踐能力，瞄準大型企業需求，在培養過程中關注企業所需技能培訓，使學生在進入實際工作之前能夠對所從事專業有所實踐?？梢酝ㄟ^如下方式實現：第一，大類招生背景下，在大學一年級及二年級期間，統一進行公共基礎課教學及專業基礎課教學，引導學生對工業工程專業產生基本了解，對不同培養方向及發展形成初步認知;第二，大學三年級開始分方向進行培養，使學生能盡早明確未來發展方向，盡早適應差異化培養模式，適應工業工程培養模式改革;第三，畢業考核環節差異化考核，針對不同培養方向，制定不同的考核內容（如劃分為畢業論文和畢業設計）、考核方式和考核標準。

2.培養學習興趣，提升學習主動性。興趣是最好的導師，如何提高學生學習興趣是新工科教育首要解決問題。除了社會、家庭及學校在思想層面的工作外，一方面在課程設計中，瞄準前沿問題，引起學生對未來工作生活的關注，培養責任感和創業意識，通過平時的知識積累為未來工作助力，提升學習的主動性。另一方面，在拓寬學生走進社會的渠道及方法上多下功夫，避免實習實訓走形式，而應讓學生在實習實訓中真正感觸到社會需要、專業責任及個人興趣，使學生能盡早找到自己愛好的興趣及專業，激發學習的內在動力。

3.創新思維訓練，創新創業助力。新工科教育目標的實現離不開創新思維和創新人才，鼓勵學生采用創新的方法解決，激發學生創新的意愿是新工科教育的保障。注重創新思維訓練，通過相關課程及競賽提升創新能力，使創新思維及方法能應用于實踐問題，達到新工科人才培養目標。

4.依托項目，探索前沿。新工科教育要求各工科專業能夠面向未來，滿足未來制造及新經濟新業態的需求。高校教師所進行的科研和企業項目正是面向學術研究前沿和新經濟新業態下的企業需求而進行。因此可以依托教師的科研和企業項目，通過構造一系列可操作的項目模塊，不斷吸引學生積極參與，讓學生在完成模塊化任務的同時掌握知識技能與方法，實現學生專業知識的交叉融合，促進實踐創新能力的提升?？梢酝ㄟ^下路徑實現：第一，收集指導教師的科研和企業項目，按照難易程度，將多個項目模塊，逐層向下分解;第二，將分解后的項目模塊，借助大學生各類課程競賽、科技競賽及實習實踐，按照難易程度和項目性質合理分配給不同培養方向的學生;第三，隨著時間推移，高年級學生畢業或進入研究生隊伍，低年級學生不斷被吸引，研究梯隊保持平穩運行，專業技能得到高效傳承，學生實踐創新能力得到快速提升。

5.多方協同，國際資源融合。新工科背景下工業工程的人才培養需要多方協同，多方協同包括了企業、研究機構、教育部門、產學研協同平臺、咨詢機構等的協同，一方面，這些機構為科研及教學提供了實踐資源，另一方面，學生創新能力的提升也只能在具體實際問題的解決中獲得。此外，通過專職教師的海外學術交流以及海外優秀博士的引進，同時，學生還可以通過國際交流項目到國外名校進行交流，有效促進學生國際化視野和學術交流能力，助力新工科建設。

6.教學改革，實踐模式創新。新工科建設外部生態圈的構建營造了良好的條件，而實際操作層面，工業工程教學體系改革勢在必行。從課程內容設計到講授到考核過程，都需要以新工科教育目標為導向，研究教學模式創新。例如，改變教師主導的填鴨式教育為問題解決型教育;課中提問，課后復習的開放性課堂值得嘗試;多種教學資源的運用，MOOC及網絡開放課程等。在教學內容上從已有工業工程以管理、機械等學科理論教授為主轉變為綜合知識應用、案例式教學、實踐應用型分析等。新型教學手段的應用也為新工科教育實施提供支持，在工業工程專業大量的仿真軟件，為工業工程專業實踐能力的培養助力，如果能夠與實際項目結合，加之課程內容及仿真平臺，學生可以深入理解課程內容及其現實應用，既鍛煉了動手能力，分析能力，解決問題能力，也提升了實踐能力培養及應用創新能力。此外，只有通過多樣化的考核形式，才能激發學生參加實踐項目，投身工程的熱情。當前創新創業大賽、數學建模大賽、電子設計大賽等應用型大賽的開辦，為學生提供了實踐應用的平臺，同時也是專業知識應用的平臺，因此，根據不同課程的差異性，采用不同的考核形式，甚至可以采用相應競賽成績替代學分，這些教學及考核形式的改革為新工科建設奠定基礎，達到工業工程新工科建設目標。

四.結束語

基于新工科教育的背景及目標，分析了工業工程人才培養的現狀及存在問題，提出了新工科背景下工業工程人才培養面臨的挑戰。學科交叉，融合創新、面向未來，視野開闊、實踐應用能力培養的新工科教育對工業工程的新要求，構建了工業工程人才培養的生態系統為新工科工業工程專業建設提供支持，同時對人才培養模式創新進行探討和實踐，為新工科教育的實踐提供方法和路徑，實現從學科導向轉向為產業需求導向，實現跨界交叉融合，助力面向未來的新型工業工程人才培養。

參考文獻

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[7]秦煒煒，王穗東.新工科教育的融合創新與路徑突破——蘇州大學納米科技創新人才培養的案例研究，高等教育研究[J].2018（2）：79-84.