智能制造人才培養創新模式
——“兩融合一貫通四促進”多元主體協同育人

惠記莊，王 帥，丁 凱，朱 斌

（長安大學 工程機械學院，陜西 西安 710054）

《中國制造2025》明確指出，要加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。與傳統的制造過程相比，智能制造更加注重網絡化、智能化生產，協同式供應鏈無縫對接，需求端泛在連接實現全流程用戶參與以及融合型服務使企業價值延伸。可見，智能制造不僅僅是制造技術與信息技術的融合創新，更將從產品形態、制造模式、經營理念、市場形態和行業管理等多維度重塑制造業，由此導致制造業對人才需求發生深刻改變。

2019 年，教育部發布的《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》指出，“以經濟社會發展和學生職業生涯發展需求為導向”“完善人才需求預測預警機制”“建立健全高校本科專業動態調整機制”。深化高校專業供給側改革，探索新一輪科技革命和產業變革背景下的人才培養模式。作為國內理工科院校的機械制造專業，必須緊緊抓住當前難得的戰略機遇，積極應對挑戰，突出創新驅動，發揮制度優勢，動員全員力量，探索“中國制造2025”發展戰略背景下智能制造專業人才培養的路徑、方法、措施和規律，支持中央實施制造強國的戰略部署和陜西省的區域經濟發展計劃。為此，本文研究了“中國制造2025 發展戰略背景下智能制造專業人才培養模式的探索與實踐”這一課題。

智能制造涉及知識面廣，實際應用中需要多人團隊協作。目前我國智能制造面臨自動化、信息化、智能化改造同步進行，要求從業人員必須具備一定的研究能力，協調三者同步穩進進行。因此，為滿足智能制造產業需求，必須培養具備創新能力、合作能力、實踐能力、創業能力的人才。郭建如等結合北京大學教育經濟研究所的數據，對高校人才培養過程中影響創新能力的因素進行了詳細分析。郭永春等以智能制造為背景，從專業設置、課程設置、教學評價入手，探索了高校“智造材料”創新人才培養體系的建立。李明秋等結合本校參加“西門子杯”中國智能制造挑戰賽的經驗，基于競賽的實驗室開放、實踐教學體系以及基于項目理念的選拔機制三點結合的模式下，探討了智能制造挑戰賽對學生工程實踐能力培養的促進作用。宋寶玉等面向機械專業，提出四年教學全程強化工程實踐能力的培養模式。任萬軍等建立了以創新創業能力為導向的農學本科實踐教學模式并在四川農業大學得到了應用。從上述學者的研究可以看出，近年來為滿足新工科背景下人才需求，研究人員從四種能力中的一種或兩種入手，建立了人才培養模式，針對智能制造人才需求，本文旨在提出同時培養學生四種能力的培養模式，以滿足智能制造產業人才需求。

一、智能制造人才培養存在的主要問題

（一）人才培養中如何改進現有培養方案滿足新的培養目標問題

與傳統制造專業人才相比，智能制造客觀上要求學科高度交叉融合，適應新時代要求的人才培養目標和畢業要求。傳統的教學知識結構和課程體系過于陳舊，課程內容沒能及時跟上時代發展的步伐，同時傳統的知識講授碎片化，沒有實現知識點的融會貫通。解決這個問題，一是及時調整培養方案，制定新的適應時代發展的培養目標和畢業要求；二是建立面向“中國制造2025”背景下智能制造專業的課程體系，以國家《機械制造及自動化專業標準與課程設置》為依據，加強講授大數據、云計算、物聯網等最新技術與傳統機械加工技術的融合內容，培養適應時代要求的人才；三是加強對教師的培訓，對學生知識的掌握情況，進行科學合理的分析，為教學方法和講授內容的改進提供依據；四是推動科研反哺教學，強化科研育人功能，鼓勵教師及時把最新科研成果轉化為教學內容，激發學生專業學習興趣，跟上時代發展步伐。

（二）人才培養中教學與科研分離、產業與教育融合不深的問題

長期以來，高校人才培養的教育主體單一，教學與科研和產業彼此分離，沒有形成育人合力。課堂教學仍是主要的育人方式，雖然高校一直倡導產學研協同育人，但由于多方合作的共享機制尚不明確、各方主體權責尚不清晰，導致企業參與合作的動力不足，學生融入科研的深度和廣度不夠，高校層面整合資源的意識和能力不強，造成人才培養過程中實踐育人效果不佳，學生的創新實踐能力沒有得到提高。因此，如何加強教學與科研的結合、產業與教育的融合，培養具備專業理論知識、應用研究能力、創新實踐能力的智能制造產業需求人才，是一個亟待解決的問題。

針對如上智能制造人才培養存在的問題，經過不斷的教學實踐、總結，本文提出了適合推廣的智能制造人才培養模式——“兩融合一貫通四促進”驅動的多元主體協同育人。

二、創新人才培養機制，構建“兩融合一貫通四促進”驅動的多元主體協同育人模式

如圖1 所示的人才培養機制，是基于新一輪科技革命和產業變革對人才培養的客觀需求，以“科教+產教”兩融合為手段，將思政教育貫穿人才培養全過程，強調以創新能力、實踐能力、創業能力和合作能力四種能力達成為目的。改變傳統教學培養模式，整合行業、企業資源優勢，深度挖掘科技創新要素，構建“兩融合一貫通四促進”驅動的多元主體協同育人機制，實現“產業+專業+創業+科研”多元主體協同參與的全新育人模式，培養能夠解決智能制造領域復雜問題的高素質卓越人才。

圖1 “兩融合一貫通四促進”人才培養機制

（一）前沿研究與實踐應用并行的“科教”融合——實踐創新互促機制

第一，鼓勵學生參與各類科技競賽活動，培養學生的創新思維和創新能力。長安大學工程機械學院每年會選拔一批創新實踐經驗豐富、責任心強的教師形成競賽指導小組，以學生參與為主，導師指導為輔，通過“查文獻-設計方案-方案論證”體系，激發學生學習的主動性，提升解決實際問題的能力。工程機械學院學生參與的各類競賽，包括國家級大學生創新創業訓練計劃項目、全國大學生機械創新設計大賽、國際工程機械及專用車輛創意設計大賽等。獲獎共計100 余項。其中“爬形式擦路燈裝置”獲2019 年中國第五屆國際工程機械及專用車輛創意設計大賽一等獎。學生參賽的“越障機器人”項目，10 人形成一個團隊，開發機器人底盤懸掛結構時發現大量加工件成本高，通過查閱資料、撰寫方案和實驗調試后，最終確定用板材和榫卯結構代替一些加工件的思路，成本僅相當于一般結構的1/5，并實現了優秀的減振性能，憑借此項目，該團隊獲“校級2019 年長大之星”。

第二，引導學生參與科研項目，堅持以真實科研項目為鏈接，讓學生以“學生-項目-導師”方式進入教師的科研項目，開發學生的創新意識并提升實踐能力。本科學生在大學第三年開始接觸專業知識，此時讓學生接觸科研項目，以項目為導向，一是有利于學生正確認識專業領域，二是有利于學生培養正確的學習目標，三是有利于學生科研能力及知識應用能力的培養。學院以與陜西某汽車零部件制造企業合作的陜西省智能制造重大專項為契機，結合學生平時成績，以答辯的方式，選拔了部分優秀本科大三學生，以導師為首組成科研團隊，并配備若干研究生。第一階段，老師帶領學生通過企業反復調研的方式，現場教學，讓學生明確了該項目實施的具體環境及將要展開的科研內容。第二階段，研究方案確定過程中，考慮到本科學生第一次接觸科研項目，以導師與研究生討論研究為主，本科生全程旁聽的方式。第三階段，項目以智能制造執行系統開發的方式實施，以本科生為主，研究生為輔，導師從旁指導。這種“學生-項目-導師”方式，引導學生參與科研，效果顯著，學生普遍認為大有收獲，興趣盎然。同時，最終本科學生整理該項目的成果，發表了若干軟著、專利，成果斐然。

第三，科研反哺教學，科研項目、競賽案例進行總結，改善教學效果。一方面，通過科研項目實施，了解智能制造專業人才需求，及時調整人才培養方案內容，專業課程內容，實現專業內容的動態調整。另一方面，教師將自己的科研項目、競賽案例帶入課堂，既豐富課堂內容，又培養學生知識運用的能力。如工程機械設計課上組織競賽獲獎的隊伍把當時的答辯作品進行展示，供學生討論學習；牽引性能實驗課上教師將參與的科研項目實驗進行演示，通過真實的科研項目來系統學習。

（二）基于多渠道的“產教”融合——學用一體機制

一是校企聯合培養，鼓勵企業參與到人才培養的全過程，將企業專家和一線工程師“請進來”開設行業特色課程和創新實訓項目，同時讓學生“走出去”在企業實習實踐并開展校企共同指導的畢業設計。學院與徐州工程機械集團有限公司、陜西汽車控股集團有限公司等10余家著名大型企業集團建立了良好的校企關系，并聘請了多位設計研究院的資深專家指導學生的畢業設計，并且還配備不同生產崗位的技術人員作為指導，企業導師和校內導師共同對學生畢業設計進行跟蹤指導。

二是加強學院與企業的技術交流，將企業一線的實際問題作為高校科研選題的重要來源，共享實驗平臺和研發平臺。學院老師積極到科研院所和生產企業進行各類項目實踐，瞄準企業需求開展科研工作，協助企業解決了設備的設計、制造、控制、性能匹配等關鍵技術問題。如解決了國內瀝青混凝土攤鋪機作業速度與設計速度不合理問題；開發了智能化瀝青灑布車和同步碎石封層車（通過陜西省交通廳驗收，達到國內先進水平）；全液壓平地機與全液壓推土機匹配理論與控制技術研究處于國內領先；微波技術在道路養護與除冰除雪應用研究取得重要突破（通過中華人民共和國交通運輸部鑒定，處于國際先進水平）。

三是搭建產教基地，作為學生的實踐教學和實習就業基地，營造真實工程環境。智能制造產業需要學生具備過硬的實踐能力，產教基地的建立既利于學生實踐能力的提升，又利于學生提前適應企業環境，為學生就業、創業打下堅實基礎。學院與西安市碑林大學創新產業帶管理委員會、中交西安筑路機械有限公司、三一集團、徐工集團、鄭州宇通重工有限公司以及中鐵二十局集團等相關企業建立了32 個聯合培育基地。

（三）以成果轉化為導向的“科產教”一體化——“三教”螺旋式改進機制

“教”有教師、教材、教法之意。教師傳承，教材承載，教法貫通。“三教”的改進，對教學質量的提升至關重要。在長期的教學實踐中通過“科產教”的一體化，我們形成了一套切實可行的實施方法。如圖2 所示，通過校企合作，教師進企業深入調研，對企業現存問題診斷。針對問題，通過文獻查閱、組會討論等形式，師生共同研討，確定解決方案。借助學校現有科研平臺，進行實驗驗證。然后通過企業的應用，實現技術驗證，企業受益的校企共贏目標。最后對問題提煉、研究解決、技術實現過程中的創新點進行梳理，以論文、專利等形式，實現成果轉化。

圖2 “三教”螺旋式改進機制

2019 年以來，學院借助陜西某汽車變速箱制造企業與學校共同承擔的“陜西省智能制造重大項目”合作之機，老師帶領學生通過在企業的長期調研，對智能制造涉及的數據采集、物聯通信、制造執行系統（MES）、機器人技術等知識有了豐富的積累。針對該企業智能制造改造項目中刀具預測建模、轉軸運行數據采集、智能計劃調度等方面存在的問題，師生共研，給出了可行的解決方案，并通過校內實驗設備進行了相關驗證。將研究成果在該企業現有的智能制造模塊進行了應用。通過“科產教”一體化的過程，師生積累了豐富的智能制造領域的知識，夯實了解決該領域工程問題的基本能力，問題的研討中，老師通過知行合一，言傳身教的方法，提升了學生的四種能力。同時通過提煉梳理，發表了若干高質量論文、專利、軟著，也為后續教材編寫提供良好的素材。這種“科產教”一體化通過不同企業項目不斷的重復進行，可以使得智能制造領域人才培養的“三教”改進呈螺旋式上升。

（四）智能制造人才培養過程思政貫通——思維的潛移默化機制

思政貫通是落實立德樹人根本任務的重要舉措。對人才培養質量的提高至關重要。如何實現人才培養的思政貫通，是智能制造領域人才培養迫切需要解決的問題。如圖3 所示，通過實踐總結，本文提出的思政貫通途徑有“時藝”融合、“導行”合一、“二元”評價。

圖3 思政貫通途徑

“時”指專業領域相關的時政，“藝”指專業相關的工程技藝。“時藝”融合指在智能制造專業人才培養方案制定的過程中結合國家當前最新的規劃綱要，如2021 年工信部、國家發改委等8 部門印發的《“十四五”智能制造發展規劃》等。如本學院智能制造專業培養方案的制定參考了工業和信息化部、財政部2016 年發布的《智能制造發展規劃（2016-2020 年）》和學院“科產教”一體化的最新成果等。具體體現在智能制造專業課程教學過程中，根據國內智能制造現狀，對比國際制造前沿，激發學生愛國情懷，助力學生樹立正確價值觀、人生觀。

“導”指馬克思列寧主義、毛澤東思想、習近平新時代中國特色社會主義思想等指導思想。“行”指智能制造領域技術實踐。“導行”合一就是要在企業實踐、科研實踐中，堅持黨、國家的導向，并將指導思想應用于技術領域。物理相通，“導”是唯物辯證的，智能制造的人才培養也應是唯物辯證的，二者具有相同之處，取象比類，在“產教+科教”融合的人才培養方式中，始終以“導”促教，“導行”合一。只有體現出其無與倫比的作用，才能更好地促進思政在智能制造人才培養過程中的貫通。

“二元”評價指過程評價與結果評價。目前高校思政教育仍然采用傳統的課堂形式開設思想道德修養與法律基礎、毛澤東思想與中國特色社會主義理論等，每學期以考試的形式進行考核。這樣傳統的應試式教育，弊端在于無法融入實際應用，貫穿整個大學教育。近年來，針對現有弊端，課程思政的方式被提出，將思政融于專業課堂，對現狀有一定的改善效果。在“產教+科教”的實踐中，我們將思政融于“科產教”一體化實施過程中，并通過問卷調查、教學成果考核等等形式進行評價，在過程中以評價促“思政”。同時在每個項目式教學結束之際，讓學生以論文的形式，對“科產教”過程中的科學素養，品德如勤奮、堅持等，政治素養的作用進行總結。通過論文評價的方式進行結果考核。

以“產教+科教”為途徑，過程、結果評價相結合，實現思政實踐與反思。“科產教”的重復進行，思政教育如影隨形，持續跟進，并不斷被實際檢驗，使得學生更加認可思政的重要性，而不是強行灌輸。

三、結束語

經過不斷的實踐總結，本文針對智能制造人才培養中存在的問題，提出“兩融合一貫通四促進”多元主體協同育人模式。以科教融合為引領，以產教融合為支撐，以“四個能力”培養為落腳點，始終將思政教育作為主線貫穿在人才培養的全過程，實現了全要素參與育人、全過程協同育人和全方位融合育人。發揮了“1+1>2”的協同創新功能，促進了高校教育鏈、創新鏈、人才鏈與行業鏈、產業鏈有機銜接，實現了多利益主體共贏，并形成了一套可借鑒、可復制的實施方案。