面向新一代智能制造的機械類研究生創新能力培養研究

陳繼文 楊紅娟 姬帥 李麗 楊璐慧

摘? 要：新一代智能制造將引領和推進新一輪工業革命，為實現中國制造業的跨越式發展提供了歷史性機遇。文章分析了新一代智能制造內涵及對人才的需求，總結了機械類研究生創新能力培養需要解決的主要問題，闡述了適應新一代智能制造發展的機械類研究生培養目標，提出機械類研究生創新能力的培養途徑，包括加強思想引領工作，建立科學的理論教學體系，加強多元化科研實踐環節建設，營造促進創新的學術氛圍，完善創新評價機制，強化研究生導師隊伍建設。

關鍵詞：新一代智能制造;研究生;創新能力;培養體系

中圖分類號：G640? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）27-0032-04

Abstract： The new-generation intelligent manufacturing will lead and promote a new round of industrial revolution， providing a historic opportunity for the leap-forward development of China's manufacturing industry. This paper analyzes the connotation of new-generation intelligent manufacturing and the talents demanding， summarizes the main problems that need to be solved in the cultivation of innovation ability of mechanical graduate students， expounds training objectives of mechanical graduate students to adapt to the development of new-generation intelligent manufacturing， and explores ways to improve the innovation ability of mechanical graduate students， which includes strengthening the ideological guidance， establishing the scientific theoretical teaching system， enhancing the construction of the diversified research practice， creating the academic atmosphere to promote innovation， improving the innovation evaluation mechanism and strengthening the construction of postgraduate tutors.

Keywords： new-generation intelligent manufacturing; graduate student; innovation ability; cultivation system

引言

隨著全球制造業正在進行劇烈的深層次變化，制造業再次成為各國的競爭焦點。從20世紀80年代日本提出“智能制造系統（IMS）”，到美國提出“信息物理系統（CPS）”，德國提出“工業4.0”，智能制造正在全球范圍內加速發展。我國制造業體系雖然世界規模第一、門類齊全、獨立完整，但還存在著大而不強、產業水平多處于中低端等突出問題，正在通過實施“中國制造2025”戰略，積極推進智能制造條件下的高質量發展，新一代智能制造將成為制造業發展的核心驅動力，實現制造業革命性的變化[1-2]。到2035年，中國智能制造水平將走在世界前列，其中新一代智能制造在我國實現大規模推廣應用[3]。我國要搶占新一輪工業革命的主動權，從制造大國轉為制造強國，人才是關鍵。新一代智能制造的發展需要人才引領，迫切要求建立科學合理的高層次人才培養機制，加快培養智能制造發展急需的人才。機械類研究生教育是新一代智能制造高層次、創新型人才培養的行業基礎。本文將以新一代智能制造需求為切入點，闡述機械類研究生創新能力培養面臨的主要問題，建立新形勢下機械類研究生的培養目標，探討面向新一代智能制造的機械類研究生創新能力培養的途徑，促進機械類研究生教育內涵式發展，實現機械類研究生培養質量與社會需求的協調發展。

一、新一代智能制造內涵以及對人才的需求

智能制造是新一代信息技術與先進制造技術的深度融合，貫穿于產品、制造、服務全生命周期的各個環節及相應系統的優化集成，實現制造的數字化、網絡化、智能化，并不斷提升企業的產品質量、效益、服務水平，推動制造業創新、綠色、協調、開放、共享發展[3]。智能制造的理念與技術經歷了幾十年的發展，涌現出了各種相互交織的范式，如精益生產、柔性制造、并行工程、敏捷制造、數字化制造、計算機集成制造、網絡化制造、云制造、智能化制造等。智能制造作為制造業和信息技術深度融合的產物，相對應于三個信息化技術發展階段，可歸納出三種基本范式：從上世紀中葉到90年代中期的數字化制造——第一代智能制造，其主要特征為計算、感知、通信和控制;從上世紀90年代中期開始的數字化網絡化制造——“互聯網+”制造或第二代智能制造，其主要特征為互聯網大規模普及應用;當前的數字化網絡化智能化制造——新一代智能制造，其主要特征為新一代人工智能技術應用，實現工業互聯網、大數據及人工智能實現群體突破和融合應用。新一代智能制造是先進制造技術和新一代人工智能技術的深度融合，知識的產生、獲取、應用和傳承效率將在制造領域發生革命性變化，智能感知、智能決策、智能學習、智能診斷、智能優化等技術的應用，使制造系統具有了認知學習的能力，顯著提高制造業創新與服務能力。

從事新一代智能制造的機械類高層次人才，需要恪守職業道德，弘揚工匠精神，夯實專業基礎，獲取融合自動化、人工智能、計算機等跨學科的知識，滿足新一代智能制造對制造業的集成與融合、智能化和創新、個性定制與生產企業服務化轉型等方面的要求。

二、機械類研究生創新能力培養需要解決的主要問題

發展新一代智能制造，建設制造強國，需要培養大量符合行業需求、創新能力強的機械類研究生。目前，受各種因素影響與制約，機械類研究生創新能力的培養還不夠，不能滿足新一代智能制造發展的需求。

（一）學生自身方面，學習主動性不足會影響研究生創新能力培養質量提高

學生是研究生創新能力培養的主體，需要學生具備學習認真、勤于鉆研的品格。但目前部分學生基礎知識薄弱，習慣于被動學習，主動思考鉆研問題的意識不夠強，不利于研究生創新能力的培養。此外，部分學生是為了暫避就業壓力而選擇讀研，或主要為了獲取研究生文憑，對研究生階段的學習和研究工作缺乏正確認知和明晰的規劃，從事科研工作的愿望和興趣不夠強烈，考慮學習之外的事情比較多，不能專心于研究生科研工作，影響了研究生創新能力的培養。

（二）教學體系方面，培養目標、課程教學體系和培養模式不能及時響應時代和行業發展的新需求

隨著制造業新業態新模式不斷發展、市場競爭愈發加劇，要求不斷提升高層次人才的創新能力，但高校機械類研究生培養體系不能滿足智能制造行業的發展需求，導致研究生培養目標與行業需求不相適應。同時，隨著智能制造領域不斷涌現各種新技術，需要不斷淘汰陳舊技術，但目前高校設置的機械類研究生課程經常受限于傳統的學科觀念，不能及時更新課程體系和授課內容，且學生在課堂上主要是被動接受，缺少討論互動環節，不利于學生創新思維能力培養。此外，機械類研究生教育以教學型、知識型和封閉型培養為主，常囿于書本的理論知識，實踐能力得不到充足地鍛煉，不利于學生提升學習積極性、動手能力及創造性。

（三）創新實踐方面，實踐教學資源建設投入不足，保障與獎勵機制不完善，不利于學生創新實踐能力培養

機械類研究生創新能力培養離不開實踐，而創新實踐需要相應的環境與資源的支持和保障，而受傳統觀念和現實條件等因素影響，機械類研究生實踐教學一直相對比較薄弱，創新實踐資源缺乏的問題比較普遍，不能有效地提高研究生的實踐動手能力。影響這個問題的主要因素：長期以來，高校對本科教學資源配置比較重視，而研究生實踐教學資源建設沒有得到足夠的重視，支持智能制造相關研究的創新實驗室建設不足，不利于研究生激發創新意識和提升實踐動手能力;學校與企業智能制造生產實際存在一定程度的脫節，產學研合作機制不完善，研究生在學習期間接觸生產現場機會較少，沒有充分利用企業智能制造實踐資源[5]。此外，各培養單位制定了研究生創新計劃，一定程度上激勵了學生從事創新活動，但研究生創新實踐能力培養保障體系不完善，學生仍多處于被動參與狀態，抑制了學生的創造力。同時，政策扶持與資金支持的不到位，使研究生創新實踐動力不足，降低了學生投入創新實踐的積極性。

（四）導師隊伍方面，具有高度責任感和學術水平的師資不足，對于機械類研究生創新能力培養會產生消極影響

導師對于研究生學習專業知識、培養科研興趣、提升科研能力、嚴謹治學態度等方面都具有重要的作用，而缺乏高水平的導師隊伍，就難以培養出智能制造所需要的優秀機械類研究生創新型人才。由于缺乏遴選、培養和考核導師與任課教師的有效措施，部分教師的教學能力、學科背景、敬業精神和崗位意識等方面還有欠缺，不利于培養出視野開闊的高層次創新型人才。同時，部分導師自身承擔著繁重的教學科研任務，不能給出充足的時間和精力來培養自己的學生，導致學生學習懈怠，不能有效地提升學習和科研能力。

三、新一代智能制造對研究生培養目標的要求

新一代智能制造的高端人才需求對機械類研究生培養目標提出了新的要求，機械類研究生培養的目標也應隨著調整，將培養目標聚焦到新一代智能制造的高層次技術人才上，需要具備融合新一代人工智能技術的機械工程綜合能力，主動適應新一代智能制造對知識、能力、素質等方面的新需要。

（一）從知識層面看，研究生應具備多學科融合的知識結構

新一代智能制造具備智能產品、智能生產、智能服務三大功能系統以及工業智聯網和智能制造云兩大支撐系統，從業人員需要具備自然科學、技術科學和人文社會科學等跨學科知識，才能形成面向新一代智能制造的科學知識體系，實現知識結構發展性的動態平衡。該領域的研究生培養在我國還處在起步摸索階段，學生的本科專業多為機械工程、計算機工程、信息工程等，不能很好地掌握學科間的基礎知識，需要加強跨學科融合的學習培訓才能形成多學科融合的知識結構體系[6]。

（二）從能力層面看，研究生應具備突出的工程實踐能力

新一代智能制造要依靠人的創新與實踐，通過梳理和審視新一代智能制中的眾多工程技術信息，尋求技術創新點，提出解決問題的有效方案并付諸實施，檢驗和實現知識的價值。其次，新一代智能制造的發展需要制造業的全球化和多學科知識的高度融合，該方向的研究生需要面對紛繁復雜的前沿知識，精準獲取關鍵知識并形成事實方案以解決工程實際問題;同時，還需具備一定的工程領導能力與國際交流能力，更好地滿足日益廣泛交流合作的需求。

（三）從素質層面看，研究生需要具備強烈的創新意識

創新是推動制造業發展的源泉與具體產品的核心價值所在，在智能制造中更是附加值最高的體現。面對物聯網、大數據、云計算、人工智能等新技術提出的新問題和新需求，具有互聯網思維創新特質的人才能更好適應新一代智能制造的新需求。孜孜以求的工匠精神，追求卓越的價值取向，愛國敬業與可持續發展的社會責任感，良好的質量、安全與服務意識將更好地推動新一代智能制造發展。

四、面向新一代智能制造的研究生創新能力培養體系探索

（一）加強促進學生創新的思想引領工作

強化家國情懷和社會責任感，使學生充分認識到智能制造對我國現代化建設發展的重要意義，樹立為建設制造業強國而投身科研工作的信念。為研究生提供強有力的職業生涯規劃教育，增強研究生專業認同，做好職業發展規劃，端正學習態度，激發科研熱情，提升學生創新能力培養質量。提高學生進行學習和科研工作的主動性，掌握科學的學習與研究方法，改變被動學習的習慣，增強主動思考鉆研問題的意識，提升學生創新能力培養的效率。不拘泥于陳舊的思想，采取開放的態度進行研究生培養，使學生思維更加開闊，勇于進取和探索、增強學生創新能力培養的水平。

（二）建立科學的理論教學體系

新一代智能制造的內外部均呈現系統“大集成”，具備集中與分布、統籌與精準、包容與共享的特性。因此，機械類研究生培養必須要加強學科交叉融合，打通現存學科及專業間的邊界，建立一整套相互滲透的跨學科課程體系。基于培養目標和現實情況構建模塊化課程體系，剪除低層次課程，整合相近課程，動態設置學科前沿課程，在加強基礎知識和專業知識的基礎上，重視課程的前沿性和國際性，亟需將當前熱點的信息技術和人工智能技術融入機械大類相關課程，增加人工智能、物聯網、大數據、云計算、智能制造、機器人學等相關課程。跨學科的課程體系有利于促進學科間知識體系的融合創新以及更深層的知識發現，滿足新一代智能制造過程的集成化、融合化需求，拓寬學生的領域視角，提高學生的集成創新能力，更好地解決復雜的學科交叉問題。

根據培養類型與課程類型采用多樣化教學模式，鼓勵教師采用啟發式、討論式、情境化等教學方法，通過互動和溝通提高學生課堂的主動性、積極性和參與性;使學生掌握多角度的思維方式，培養學生的創新思維;提升學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，激發學生的創造精神。不斷完善、豐富教學內容，可將教師科研成果引入教學內容，增強教學內容的前沿性和專業性。加強理論授課內容與實踐的結合，采用項目驅動的方式鍛煉學生運用知識解決問題的能力識[7]。通過學術交流和專家講座，使研究生及時掌握新一代智能制造領域的最新研究成果和發展趨勢，拓寬學生的視野，激發他們的創新意識。

（三）加強多元化科研實踐環節建設

根據工科研究生的特性，科研實踐是培養面向新一代智能制造的機械類研究生創新能力的關鍵途徑。構建多維實踐教學體系，通過實驗實踐教學、學科競賽等途徑，提升研究生創新能力。突破機械學科的傳統結構壁壘，建立跨學科的科研實驗平臺，實現多學科力量的有效融合，為人才培養提供硬件保障[8]。新一代智能制造強調學科的實用性，需要加強全方位的校企合作，共議培養計劃，共商課程設置，構建全流程實踐教學研究體系;建立聯合實踐基地，實現科教與產學的有效融合，通過校企合作彌補學校資源不足的問題，企業的最新生產技術也可以促進教育改革，使學生直接參與智能制造過程，提高工程實踐能力。

（四）營建促進創新的學術氛圍與評價機制

培養單位大力營造促進創新的良好學術氛圍，可以有效地影響學生大幅度提升科研創新的主動性與積極性。課題研討例會等既能展示學生的課題研究進度，又能消減學生學習和研究工作等方面的困惑，促進研究工作的開展。學生取得研究進展后會獲得成就感，進一步促使自己更積極地投入到科研，形成良性循環。通過設立專項基金等方式引導和支持研究生廣泛參與國內外研究項目合作與學術會議交流，加強跨學科交流，了解新一代智能制造領域的前沿信息，完善知識結構，拓寬學生眼界;在學術交流中，學生通過推介自己的研究成果，發現自己研究的不足，尋找靈感和啟發，提高自身綜合素質[9]。學術成果要求需切合學科實際，實現不局限于論文的成果評價多元化，多維度激勵學生從事跨學科、前沿性、原創性研究工作。

（五）強化研究生導師隊伍建設

研究生創新能力培養需要導師的指導和啟發。首先，強化導師隊伍建設，將導師的聘任、培訓、考核有機結合起來，實行淘汰導師機制;對于每位導師的招生規模應做出相應的規定，合理分配招收人數，避免“多招”、“亂招”而產生的培養效果不佳的現象;關注新遴選導師的培訓，舉辦導師交流會，分享指導經驗和方法，提高導師的指導能力;打破學科、專業的界限，促進不同學科領域間導師的相互交流;借助訪學進修、各類學術交流提升導師自身學術和研究生指導水平;受導師的學術專長的限制，培養的研究生多局限于某單一學科領域，無法達到新一代智能制造要求的學科交叉，因此，需要探索建立導師團隊指導的模式，突破學科、專業之間的局限，組建具備合理的年齡、專業、學歷和職稱結構的創新型導師隊伍。其次，在指導學生時，讓學生掌握主動權，鼓勵學生大膽思考與創新，發揮學生的學習研究能力，發掘學生的創新潛能，培養學生的創新意識、創新思維，有效提升面向新一代智能制造的機械類研究生創新能力。

五、結束語

智能制造是中國制造強國戰略的主攻方向，新一代智能制造將為我國制造業的創新發展開辟更為廣闊的天地。這對培養制造業高端人才的研究生教育提出了新要求，對研究生創新能力提出了更高的要求，這也是高等人才發展的必然趨勢。面向新一代智能制造的機械類研究生創新能力培養，需要完善研究生培養模式，制定科學的培養目標，探索研究生創新能力提升的有效途徑，通過加強思想引領，完善和優化理論教學體系，加強實踐環節建設，營建促進創新的學術氛圍與評價機制和強化導師隊伍建設等措施，促進研究生教育質量的提高。

參考文獻：

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