產業學院從“傳統機械制造”到“智能制造”轉型的新工科模式建設

譚華 付小全 張玉勛 劉延星

摘要粵臺產業科技學院作為產教融合的探路者，為順應高新科技發展的需求，2019年將“機械設計制造及其自動化”專業順利轉型為“智能制造”專業，并實施了招生。本研究基于新工科建設的大環境，以東莞理工學院粵臺產業科技學院為先行示范樣本，從培養方案轉型、軟硬件設施配套和產教融合度提升3個方面闡明了兩種專業的柔性轉型和優化建設。

關鍵詞 智能制造 新工科建設 產業學院 轉型 傳統機械制造

中圖分類號：G647文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.20.010

The Transformation from Traditional Mechanical Manufacture to Intelligent ManufacturingofIndustrialCollegeintheModelConstructionofNewEngineering

TAN Hua， FU Xiaoquan， ZHANG Yuxun， LIU Yanxing

（Dongguan University of Technology Dongguan， Guangdong 523808）

AbstractTo conform the requirements of high-tech development， Guangdong-Taiwan College of Industrial Science & Technology has becoming a path-breaker of theintegration of education with industry. In2019，the Industrial Collegehad implemented the major transformation from“traditional mechanical manufacture”to“intelligent manufacturing”and enrolled students. The research was based on the environment of New Engineering construction， and took“GuangdongTaiwan College of Industrial Science & Technology--Dongguan University of Technology”as a sample， illustrated the flexible transition and optimum construction of two majors from three aspects： the transition of training program， the supports of soft and hard facilities， the integration degree of education with industry.

KeywordsIntelligent Manufacturing； New Engineering Construction； Industrial College； Transformation； Traditional Mechanical Manufacture

0引言

隨著新工科概念的普及和推廣，產業界人工智能和大數據得到了迅猛發展，“智能制造”已成為全國制造業的核心主軸。2015年工信部啟動實施“智能制造試點示范專項行動”，部長苗圩指出“智能制造”將日益成為未來制造業發展的重大趨勢和核心內容，不僅是加快發展方式轉變，促進工業向中高端邁進、建設制造強國的重要舉措，也是新常態下打造新的國際競爭優勢的必然選擇。同時，應“中國制造2025”戰略文件的部署要求，近年高校已將新興“智能制造”專業的核心任務確定為培養學術與應用交織，理論與實踐交替的為企業、社會所用的中高端人才。產業學院作為深化產教融合辦學模式下的特色學院，承載著教育發展史的特殊歷史使命。

新工科建設作為主動應對新一輪科技革命與產業變革的戰略行動，[1，2]從服務國家政策、滿足教育需求[3-7]和面向未來發展的高度上對產學結合核心專業“機械設計制造及其自動化”提出了可持續良性發展的更高要求。近半個世紀前，“機械設計制造及其自動化”一直由“傳統機械制造”占據核心地位，但隨著信息技術和人工智能的出現，“傳統機械制造”已不能滿足制造領域高新技術發展的要求，“智能”概念時被提及，為適應時代趨勢和滿足機械人才培育的可持續發展性，[8，9]“智能制造”替代“傳統機械制造”將成為“機械設計制造及其自動化”專業轉型的趨勢。日本于1990年4月發起“智能制造系統IMS”，倡導展開國際合作與研究計劃，同時吸引了美國、加拿大、澳大利亞等發達國家參加了此項計劃。1992年“智能制造技術”作為美國新技術政策的關鍵重大技術的理念被大力推廣，美國政府希望通過此項技術的宣傳和普及打破傳統工業的停滯局部，開啟新型產業模式。1994年歐盟啟動的新興信息39項核心技術項目中，有3項技術——信息技術、分子生物技術和先進制造技術突出了智能制造的位置。隨后，加拿大制定的“1994—1998年發展戰略計劃”中提出了發展和應用智能系統至關重要。我國涉及“智能制造”的研究始于20世紀80年代末期，國家將“智能模擬”列為科技發展規劃的主要課題，同時國家科技部正式提出了將“工業智能工程”作為技術創新計劃中創新能力建設的重要組成部分。2015年9月10日，國家工信部公布了46個智能制造試點示范項目名單。2018年，中發智造搭建了全國首家集區域化、國際化、行業化和生命周期生態服務化于一體的智能制造平臺，打造了一個全新的智能制造研究院，其作用主要有分享智造頭條、提供智造方案、對接國際供需、解讀制造政策，全方位助力中國制造企業朝著智能制造的方向奮力轉型，不斷升級。[10-23]總之，隨著信息化技術和人工智能席卷全球，“智能制造”將成為現代制造業發展趨勢新的風向標。

除了企業界對“智能制造”的探索和追求，高校也在不斷開拓智能制造的教學培育空間，實現產學研的無縫對接，最為明顯的措施是部分高校近年開始增設了“智能制造”專業。[24-26]

粵臺產業科技學院作為產業學院的新秀成員，正在以蓬勃的朝氣茁壯成長，逐漸成為產業學院不可或缺的主力軍。同時，在新工科教學理念不斷深入專業課堂的大背景下，為順應時代發展和開拓學生就業前景，實現粵臺產業科技學院機械工程系重點專業——“機械設計制造及其自動化”從“傳統機械制造”到“智能制造”的柔性轉變勢在必行。因此，本文以東莞理工學院粵臺產業科技學院為標本，研究了產業學院從“傳統機械制造”到“智能制造”轉型的新工科模式建設，探索其發展趨勢和規律，為新工科和各類產業學院產教融合的規劃和建設提供了范本和借鑒。

1培養方案轉型

基于產業學院師生對“機械設計制造及其自動化”專業從“傳統機械制造”到“智能制造”轉型規劃初期的措施從兩個方面執行：首先，提升了師生對轉型的認知度；然后，從培養目標、畢業要求、培養計劃、課程設置、教學進程、學制與學位6個要素制定了合理的培養方案。

6個要素相輔相成，融為一體。具體培養了學生在智能制造工程領域獨立思考的能力；培養了學生軟件編程和人工智能基礎知識實操的動手能力；提升了學生人文素養，培養了學生良好的職業道德和社會責任感；培養了學生的創新力、團隊力、專業力、跨界力和服務力。

2軟硬件設施配套

高校實驗室是產、學、研結合的重要基地，是學校培養學生創新能力，實現高水平教學、產出科研成果及服務經濟建設的主要場所，因此，在產業學院“智能制造”專業轉型建設中的作用顯得尤為重要。由于“智能制造”專業為高新科技信息時代的新興專業，對實驗設備的科技化和利用率要求較高，因此智能實驗室進行了硬件設備的科學、合理配置。設施配套另一不可忽視的關鍵點為師資持續引進、教師知識更新和教師政策激勵等軟性指標。在專業轉型的模式建設中，十分重視人才的培養和師資的引進。軟硬配套兩方面同時進行，相互支撐促進，具體細節如下。

粵臺產業科技學院每年可支配實驗室建設經費高達400萬元，項目負責人及團隊成員對“智能制造”專業需配備的新型智能實驗設備進行了合理申報和定期采購，做到實驗為理論服務、理論和實驗不脫節，采用“模塊化分區”和“優化整合利用”相結合的方式進行。同時，軟智力方面，針對“智能制造”專業，不斷引進了大陸、臺灣、海外三方中青年優秀教師，督促和并獎勵了教師更新“智能制造”相關的前沿知識和創造應用成果。

3產教融合度提升

產教融合是產業與教育的深度合作，是高校，尤其是產業學院為提高人才培養質量而與企業開展的深度合作，產教融合度的高低可作為“智能制造”專業轉型和未來發展的關鍵考量指標之一。

通過前期培養方案的制定，結合中期軟硬件設施的配套，后期執行重點為產教融合度提升及拓展，通過融合結果獲得反饋效果，反饋效果進一步指導了產教結合的兼容性和科學性，并不斷改良、提升、拓展，多次循環，獲得了團隊滿意的優化結果。

4具體實施方案

基于上述培養方案轉型、軟硬件設施配套和產教融合度提升3個方面的研究內容，以理念培育、產教實施、反饋推廣為主線，探索和構建產業學院從“傳統機械制造”到“智能制造”轉型的新工科模式，其具體實施方案如下：

4.1實施方法

（1）成立了教改研究小組，以教改團隊成員為主力，結合教學實際情況，制定了科學合理的教改實施方案；（2）組織了相關專業教師討論、分析，并根據2019級智能制造班的教學效果反饋，調整、優化、制定并完善了教學計劃大綱；（3）基于教學周期的不同階段，對實施教改的學生進行了興趣問卷調查，根據學生意向和基礎進行了分組排課教學。（4）教師提前完成了每節課的備課任務，做到能良好處理可能出現的突發事件。在教師上課期間教改研究小組不定時間進行了教學觀摩與考察。課后教師記錄了課堂出現的及以后可能出現的問題，且每半個月進行了一次教學歸納總結。教改研究小組定期查看了教師課堂記錄和課程總結，并召開了研討會討論交流是否達到了預期教學效果，做到計劃與實施同步，實時了解了教師與學生教與學的實際情況。（5）教改研究小組進行了階段性總結，做出了階段性成果的科學分析與統計，并作了總結報告。總結已有的經驗、反思存在的問題，實現了產業學院從“傳統機械制造”到“智能制造”的柔性轉型，打造了具有我校特色的“智能制造”新工科模式，形成了完善有效的教學管理體系，推動了教學活動的創新發展。同時開設了教師學生office hours，讓廣大教師學生暢所欲言。通過教師學生間的交流，探討了教改的成效及存在的問題，繼續推動著我校“智能制造”教學改革向縱深方向發展。

4.2關鍵問題

師生對“智能制造”認知度的提升。在研究規劃和初期實施過程中，我院機械專業教師認識到高新技術為“機械設計制造及其自動化”專業轉型的驅動力，教師主動做到了及時更新知識，讓學生更好地吸收了“智能制造”的前沿知識，認識到“智能制造”將成為未來制造業發展的主流。

多學科交叉課程增設和施教。相對于“傳統機械制造”，“智能制造”更加注重高新技術的融合、其學科除機械工程外，亦會涉及生物工程、信息技術、計算機科學等，因此在新培養方案首次編制和反饋改進過程中，融入了多學科交叉課程的增設和施教。

4.3技術路線

本研究以理念培育、產教實施、反饋推廣為主線，其技術路線如圖1所示。

5結論

本研究構建了粵臺產業科技學院“機械設計制造及其自動化”專業從“傳統機械制造”到“智能制造”轉型的新工科模式。首先，從師生的意識形態——認知度著手，制定和完善了培養方案；然后，優化實驗、師資配套設施，制定了相應的管理和激勵措施；最后，以產學融合度為衡量標準，反饋、改良、提升、拓展為一體，構建了良性的優化循環體系。具體優勢歸納如下：（1）有效的使學生自然融入轉型的學習模式，為高層次國際化“智能制造”工程師及高端開發人才的培養提供了切實可行的方案。（2）從意識形態上把關，讓師生深刻認識到“智能制造”專業教與學的重要性，一定程度上激發了教師教學和學生學習的主動性。（3）以產教融合度推廣為考量標準，真正意義上將企業納入到了教學模式中。

在新工科建設持續深化工程教育改革的重大行動計劃指引下，本研究通過“理念培育——產教實施——反饋推廣”3步走的方式實現了粵臺產業科技學院從“傳統機械制造”到“智能制造”的柔性轉型，培養出了產業學院“機械設計制造及其自動化”專業符合時代特色、有效服務社會的中高端“智能制造”人才，形成了可供全國產業學院參考和借鑒的新工科模式建設范本。

資助項目：本研究獲東莞理工學院2019年校級質量工程項目——教學改革項目（綜合類）資助（項目名稱：產業學院從“傳統機械制造”到“智能制造”轉型的新工科模式建設；立項編號：201902032）；獲東莞理工學院2018年校級質量工程項目——教學改革項目（一般類）資助（項目名稱：工業機器人雙語模塊化系統教學研究；立項編號：201802026）；獲2020年廣東省高等教育教學研究和改革項目——教學改革項目（一般類）資助（項目名稱：工業機器人雙語模塊化系統教學研究；立項編號：粵教高函[2020]20號，序號566）

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