智能制造新工科人才培養的路徑研究
——基于教學要素的視角

付娜，莫琦

（常州大學，江蘇常州 213164）

當前，全球科技創新進入密集活躍期，正在加速推動以數字化、網絡化、智能化、綠色化為特征的新一輪產業與社會變革[1]。我國正在實施創新驅動發展 戰略，加快實施《中國制造2025》、“互聯網+”“網絡強國”等重大戰略，為響應國家戰略需求，支撐以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟的蓬勃發展，突破核心關鍵技術，構筑先發優勢，在未來全球創新生態系統中占據戰略制高點，迫切需要培養大批新興工程科技人才。

在新一輪科技革命和產業變革中，智能制造已成為世界各國搶占發展機遇的制高點和主攻方向。但與此同時，支撐服務智能制造相關領域技術發展人才的緊缺也成為各國共同面對的問題。2020年人力資源和社會保障部網站發布的《新職業——智能制造工程技術人員就業景氣現狀分析報告》以及2021年中國機械工程學會發布的《智能制造領域人才需求預測報告》，均明確指出了我國“從事制造業智能化所需的軟硬件開發與服務人才嚴重缺失”，預計未來5年，智能制造領域人才需求量將到達900 萬，缺口預測達450 萬。人才的緊缺已成為智能制造產業發展的重要制約因素[2]。

1 我國智能制造產業人才培養的困境

隨著經濟發展方式的不斷轉型升級，我國的人才培養模式已不能適應當前產業發展的需要，出現人才需求與供給的不匹配問題[3]。為了滿足當前產業發展對人才的需求，必須改革高等教育人才培養模式。為此，我國實施了“產教融合”“六卓越一拔尖計劃”“未來技術學院”“協同創新中心”等重大教育改革舉措，教育部連續推出新工科三步曲——“復旦共識”“天大行動”“北京指南”，明確提出培養具有“創新創業意識、數字化思維和跨界整合能力”的新工科人才的目標任務，以期應對傳統工科教育模式中存在的實踐能力較弱、與產業需求脫節、創新創業教育不深入、信息技術融合不深入、專業教育過于細分等問題[4]。

但是，部分高等院校由于其體制機制問題，在專業建設、課程體系、教學模式與方法等方面不能適應快速變化的產業技術開發需求，導致培養出的學生工程能力與創新能力不足、實踐動手能力不強、與產業需求脫節[5,6]。目前，國內高等教育培養的專、本、碩等高層次人才進入企業中往往需要3-5年乃至更長時間才能真正滿足企業需求，不能很好地支撐產業工程創新發展。高層次人才供給側質量、數量與結構問題，已成為智能制造產業發展的重要制約因素。因此，國內高校圍繞新工科建設亟須重新構建面向產業的人才培養體系、跨學科課程設計體系、貼近行業一線的學生實踐體系等，需積累一批新形態教學資源、探索一條行之有效的新路徑來破除藩籬，以期解決產業創新人才培養的問題。

2 我國智能制造新工科人才培養的路徑

2.1 革新理念，重塑專業結構

長期以來，我國高校的專業建設遵循學科為導向，未充分考慮產業和用人單位需求，高校培養的學生不能立即勝任崗位，這就需要改變傳統的“學科導向”專業建設思維，向“產業導向”的專業建設思維轉變。高校應按照智能制造產業的多學科交叉特征，突破傳統單一學科專業建設思維，跨學科組建專業，立足智能制造與機器人產業需求領域，面向傳統制造業轉型升級和智能產品迭代現狀，圍繞產業創新需求調整專業方向，與產業龍頭企業共同制定專業提升方案。整合軟件工程、機械設計及其自動化和自動化等專業，整體打造面向產業的核心專業集群，對接技術升級，優化課程地圖，聚焦產品，創新重組專業集群。

高校應充分利用合作方的課程平臺、實驗平臺、聯合實驗室、科創訓練營等優質企業資源，充分利用企業資源的迭代優勢，整體提升高校專業建設平臺內涵，持續完善高校專業建設支持平臺。

深化“專創融合”，打造共創共享的創新創業教育生態循環，改變學生、學校與企業間的單向聯系，探索建立學校、學生、企業、政府共創共享的生態循環。依托高校實現知識生產、知識轉化以及產品應用，為學生的創業提供知識載體。依托企業“真題真做”的全程項目制課程培養，通過成果轉化，為學生提供創業項目來源。高校應出臺大學生創業孵化支持辦法，依托地方政府產業園區的產業孵化功能，為學生的創業孵化提供痛點發現、項目引導、項目評估、技術咨詢、資金支持、供應鏈支持和場地保障等，促進學生“真學真創”。

2.2 提升規格，重建人才培養方案

高校應結合總體辦學定位和目標使命，引入創新創業教育體系，提升人才培養規格。立足智能制造產業中工業機器人、服務機器人、智能C 端技術需求，校企雙方聯合制定人才培養規格，培養不僅具有用戶思維、產品思維、設計思維、工程思維、科學思維、跨學科協作能力、項目管理能力，還具有創業精神、創業激情和創業潛質的產業創新型人才。

圖1 培養方案制定與修訂流程圖

2.3 項目驅動，重構課程體系

如圖2所示，項目驅動反向設計課程體系，以工業機器人、服務機器人、智能C 端等產業領域的實際應用場景為參照，引入設計思維，建立行業分析—用戶調研—問題定義—頭腦風暴—項目定義—方案設計—樣機制作—快速迭代—產品驗證—項目孵化的演進邏輯，以項目貫穿人才培養全流程，以項目驅動學習方式變革，重組課程組織結構，以真實應用場景的真問題、復雜問題為切入點，將理論課程內容及實踐環節與項目充分整合，圍繞項目重新設計課程內容。同時，改變項目的考核方式，拋棄傳統知識考核方式，強化過程性考核，著重考查學生的技術能力與非技術能力。產業需求、真實場景牽引、跨學科項目設計，以區域內產業、企業發展中產生的真實、前瞻性需求為導向，積極引入產業園區的項目指導和孵化平臺，以項目貫穿人才培養全流程；注重項目的梯度與迭代程度，實現項目難度逐年遞增，項目覆蓋學科范圍、復雜程度逐年遞增，緊密對接企業真實需求，實現項目課程合理迭代；圍繞項目設計跨學科課程，聚焦學生科學素養、技術素養、工程素養及創新能力的綜合養成。

圖2 基于項目重構課程體系

2.4 創新教學模式與方法

推進項目式學習，圍繞項目驅動的課程體系，實現“學科邏輯”向“產品邏輯”的轉變，面向真實應用場景，實施項目式學習，組建學生團隊，建立企業合作方與校內教師聯合指導團隊，對項目的技術領域及運行管理給予具體指導，確保團隊各項工作順利開展，學生以團隊合作方式與需求方深度溝通，建立常態化的交流反饋機制，重點考查學生的設計思維、跨學科知識形成、團隊合作能力，為企業提供工程解決方案。

實現課程學習與實習實訓相融合，建立基于真實應用場景的項目化實踐體系。項目化課程從復雜程度、難易程度、涵蓋學科逐年遞增，精心規劃“從點到面、從單元到系統，從基礎訓練到綜合設計、研究創新”循序漸進的實踐教學體系，打破課程界限，加強知識的融合與綜合運用。其中課程教學實踐項目強化“應用背景工程性、知識應用綜合性、技術方法多樣性、實踐過程探索性、項目實現挑戰性”，養成自主選題設計、團隊合作交流、互動展示成果的實踐習慣。工程應用實踐項目按照“需求-創意-設計-實施”的原則，從解決工程需求出發，引導學生通過項目需求分析、性能成本分析、進程階段規劃、團隊分工合作，完成具有方法綜合性、技術復雜性、實現挑戰性的作品。根據企業用人標準培養學生的崗位技能和綜合技能，縮小個人能力與社會需求的差距，實現校企之間人才培養的無縫銜接。創業實踐項目強調學生在實踐過程中發揮自主性、能動性和創造性，充分展現探究、領導、合作、表達及創造能力，逐漸形成自我評價、自我控制、自我發展、自我調節、自我完善的素養。圍繞項目化課程體系，實現課程學習和實習實訓的深度融合，為學生配備學校和企業雙技術導師以及項目管理導師，共同滿足合作企業提出的真實項目需求，通過企業評價和項目實施效果來進一步檢驗項目化教學的效果。通過科學合理、循序漸進的綜合實踐體系，培養學生抓住事物本質、分析問題的系統性和解決問題的高效性。

2.5 創新評價方式

項目化課程評價方式重點考查學生的設計思維、跨學科知識形成、團隊合作能力，過程評價與結果評價相結合，根據學生的個人學習目標、對團隊的貢獻度以及項目目標的達成度給出綜合評價。同時，針對項目覆蓋行業，依托專家指導委員會、教學指導委員會，邀請相關行業資深工程師、技術專家參與項目評價，在項目完成時，邀請高校、企業、風投專家舉辦項目路演，為所有完成項目的學生團隊提供展示和推介平臺。