新工科背景下的智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建

司壘 王忠賓 劉新華 郝敬賓 梁斌

摘? 要 在總結(jié)國內(nèi)外智能制造課程體系建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析中國礦業(yè)大學相關(guān)專業(yè)課程體系存在的問題，提出符合中國礦業(yè)大學教育理念的智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建方法和構(gòu)建過程。

關(guān)鍵詞 新工科；智能制造工程；課程體系

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）14-0053-03

Abstract On the basis of summarizing the current situation of inte-lligent manufacturing curriculum system construction at home and abroad， this paper analyzes the problems existing in the curriculum system of related majors in China University of Mining and Tech-nology， and puts forward the construction method and process of intelligent manufacturing engineering curriculum system in line with the education concept of China University of Mining and Technology.

Key words new engineering; intelligent manufacturing engineering; curriculum system

0? 引言

作為《中國制造2025》的主攻方向，智能制造基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動的各個環(huán)節(jié)，是具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱[1]。隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，我國高等教育正面臨新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)工科的人才培養(yǎng)出現(xiàn)一些弊端和不足，新工科順勢而生。

當前，國內(nèi)高校對于本科生的培養(yǎng)仍然采用傳統(tǒng)的機械工程類課程體系，在第三學年對不同專業(yè)方向的學生分流，主要包括機械設(shè)計、機械電子和機械制造三個方向。若智能制造工程專業(yè)只是在機械制造專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上簡單地進行升級或改進，則無法滿足新工科背景下對智能制造人才的需求。然而，國外知名院校對智能制造專業(yè)學生的培養(yǎng)極其重視，如哈佛大學、劍橋大學、加利福尼亞大學等高校的智能制造工程專業(yè)課程體系非常完善，且具有較強的系統(tǒng)性和先進性[2-3]。

在此背景下，2020年3月，教育部公布2019年度普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果，該年度各高校新增備案專業(yè)1 672個，其中70余所部屬高校新增備案本科專業(yè)100余個。至此，加入智能制造工程專業(yè)備案的國內(nèi)重點高校有同濟大學、北京航空航天大學、南京理工大學、吉林大學、山東大學等，各高校均結(jié)合自身行業(yè)特色和優(yōu)勢來設(shè)置課程體系。

1? 智能制造工程專業(yè)課程體系建設(shè)現(xiàn)狀

同濟大學作為第一批新增備案智能制造工程專業(yè)的高校，在本科教學課程體系設(shè)置方面主要由通識教育類課程、基礎(chǔ)類課程、專業(yè)類課程、實踐類課程等四大類構(gòu)成。在傳統(tǒng)機械制造專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上，同濟大學融合人工智能、自動化、信息化的相關(guān)課程，滿足新工科背景下制造類企業(yè)對本科生知識體系的要求。山東大學作為第二批新增備案智能制造工程專業(yè)的高校，在本科教學課程體系設(shè)置中涉及高效與精密加工技術(shù)、RFID技術(shù)與應用、數(shù)字化設(shè)計與制造等智能制造方向的專業(yè)課。另外，通過對北京航空航天大學、吉林大學等高校智能制造工程專業(yè)本科生培養(yǎng)計劃的調(diào)研，各大高校把課程體系分成4～5個板塊，根據(jù)其行業(yè)特點、優(yōu)勢以及學生就業(yè)領(lǐng)域開設(shè)相關(guān)課程，但基本上涵蓋機械制造、人工智能等方向。

當前全球制造業(yè)格局正面臨重大調(diào)整，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)不斷交叉融合，世界制造強國紛紛提出符合各自國情的智能制造國家戰(zhàn)略，例如：2013年，德國推出“工業(yè)4.0”計劃，法國推出“新工業(yè)法國”戰(zhàn)略，英國提出“英國工業(yè)2025戰(zhàn)略”；2014年，美國提出先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略，印度制定“印度制造計劃”；2015年，我國提出“中國制造2025”戰(zhàn)略。在這一背景下，國內(nèi)外形勢對高校智能制造工程專業(yè)提出新的要求，其課程體系設(shè)置也務必要滿足世界大環(huán)境下的發(fā)展需求[4-5]。

2? 智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建

2.1? 中國礦業(yè)大學課程體系現(xiàn)狀

為適應新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，在新工科背景下，中國礦業(yè)大學于2018年增設(shè)自動化、數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)、機器人工程等三個專業(yè)。對于三個新工科專業(yè)，結(jié)合機械工程專業(yè)課程體系設(shè)置情況，就其內(nèi)容而言，目前存在下面兩個問題。

2.1.1? 課程內(nèi)容不夠與時俱進? 目前的課程體系涉及的內(nèi)容和知識點較為陳舊，智能制造工程專業(yè)需要的人工智能、計算機技術(shù)、自動控制理論等課程較少，沒能全面覆蓋與時俱進的知識點，無法滿足信息自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展及社會需求，因此需要系統(tǒng)的整合優(yōu)化和改革。

2.1.2? 課程實驗過于陳舊，需要更新? 當前課程體系涉及的實驗教學內(nèi)容過于老套，牽扯到智能制造的實驗模塊過少。特別是零件加工、零件尺寸檢測、零件材料強化等內(nèi)容，需要應用較為先進的制造加工方法，因此需要對當前的實驗課程體系重新進行整合規(guī)劃，制定符合智能制造工程專業(yè)課程教學要求的實驗課程體系。

2.2? 課程體系構(gòu)建方法

中國礦業(yè)大學智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建方法如圖1所示，具體包括以下四個方面。

2.2.1? 智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置調(diào)研? 對國內(nèi)外智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置情況進行調(diào)研，并參考中國礦業(yè)大學機電工程學院機械工程專業(yè)、機器人工程專業(yè)課程設(shè)置情況，對存在的問題進行分析。

2.2.2? 智能制造工程專業(yè)課程內(nèi)容劃分? 針對各高校新增備案智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置中存在的內(nèi)容交叉問題，組織教師論證，結(jié)合中國礦業(yè)大學的礦業(yè)特色，合理劃分每門課程的內(nèi)容。

2.2.3? 智能制造工程專業(yè)課程內(nèi)容改革? 針對中國礦業(yè)大學機械制造專業(yè)課程設(shè)置中存在的內(nèi)容陳舊問題，結(jié)合當前技術(shù)發(fā)展和學時情況，對教學內(nèi)容進行更新和改革。

2.2.4? 智能制造工程專業(yè)課程實驗更新? 針對上述內(nèi)容劃分和更新，在中國礦業(yè)大學機械制造專業(yè)相關(guān)實驗的基礎(chǔ)上，開發(fā)或更新相應的配套實驗。

2.3? 課程體系構(gòu)建過程

2.3.1? 對比分析、查找問題? 結(jié)合中國礦業(yè)大學機械工程專業(yè)和機器人工程專業(yè)課程內(nèi)容設(shè)置情況，進行智能制造工程專業(yè)課程先后順序的整理，根據(jù)每門課程任課教師的教學內(nèi)容，確定智能制造工程專業(yè)模塊化知識點；對比各名牌高校已備案的智能制造工程專業(yè)課程體系設(shè)置以及“中國制造2025”的發(fā)展需求，提煉目前智能制造行業(yè)對知識點的覆蓋程度。

2.3.2? 確定適合智能制造工程專業(yè)課程設(shè)置內(nèi)容? 中國礦業(yè)大學是行業(yè)背景高校，肩負著服務行業(yè)的重任，因此對于課程設(shè)置內(nèi)容具有特殊需求。另外，根據(jù)中國礦業(yè)大學對智能制造工程專業(yè)的定位和專業(yè)內(nèi)任課教師的科研情況，確定適合中國礦業(yè)大學的智能制造工程專業(yè)課程內(nèi)容體系。

2.3.3? 進行中國礦業(yè)大學智能制造工程專業(yè)的課程體系構(gòu)建和教學內(nèi)容改革? 在第二步的基礎(chǔ)上，構(gòu)建中國礦業(yè)大學的課程體系，包括對知識點的覆蓋程度、優(yōu)秀教材的選取、開課的次序，最后進行教學內(nèi)容的優(yōu)化，主要包括課程體系設(shè)置和增補必要性的新技術(shù)或新方法。

3? 結(jié)束語

本文通過分析國內(nèi)外智能制造課程體系建設(shè)現(xiàn)狀，結(jié)合“中國制造2025”，分析中國礦業(yè)大學課程體系存在的問題，提出符合中國礦業(yè)大學教育理念的智能制造工程專業(yè)課程體系構(gòu)建方法和構(gòu)建過程，希望對推進智能制造人才培養(yǎng)有所貢獻。

參考文獻

[1]國務院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知[EB/OL].（2015-05-08）[2020-10-12].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_9784.htm.

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[3]王懷奧，肖國華，徐智躍.智能制造背景下高職院校的人才培養(yǎng)策略研究：以寧波市高職院校為例[J].浙江工商職業(yè)技術(shù)學院學報，2018，17（2）：45-48.

[4]張安富，劉超.“中國制造2025”背景下的新工科構(gòu)建[J].中國大學教學，2017（9）：21-23，33.

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