新工科背景下智能制造工程專業人才交叉融合培養探索

康 超 劉 贊 劉金鋒 鐘 偉 陳 宇

（江蘇科技大學機械工程學院，江蘇 鎮江 212100）

0 引言

隨著全球經濟的發展，不斷涌現出區塊鏈、大數據、物聯網、邊緣計算等新技術，并在現代工業基礎領域深入融合發展，驅動著制造領域向復雜化、智能化、網格化的方向邁進。伴隨新興技術與制造業的深入交織，全球范圍內正在形成新的制造生產模式，影響著產業的形態分布、供需方式以及產業經濟增長與發展的方向。為占據新技術的制高點，突破并掌握關鍵的核心技術，各國都在加大、加快高新技術研發的強度，分別在高精端、高尖端領域紛紛布局，以期解決工程制造、冶金技術、移動通信、新能源、新材料等領域的卡脖子問題。作為國民經濟重要的基石，傳統制造業需要以新技術、新理念進行改革，而智能制造技術的引入為制造業的發展注入了強大的興奮劑，正在快速驅動行業的改革創新，提升制造業的競爭力。為此，各國紛紛推出強國戰略，如德國的“工業4.0戰略”、日本的“互聯工業戰略”、中國的“中國制造2025戰略”。為加快智能化制造技術，為企業提供急需的人才，我國教育部也順勢而變，加快了對智能方向人才的培養，僅2021年新增的高校專業中，人工智能方向占據1/3，這也充分說明國家對高校人才培養的重視程度。

智能制造最早由美國學者提出，是融合技術知識系統、機器人控制技術以及生產制造系統工程，對制造生產領域涉及的生產技術能力及其關聯能力進行專家知識建模，從而使智能機器能夠獨立自主實現小批量生產的目的。智能制造是制造業創新驅動、轉型升級的制高點、突破口以及主攻方向。為此，智能制造工程專業的設立也符合制造業發展的新趨勢，是新工科背景下多學科交叉融合發展、相互需求的結果，是解決以往單一學科教學不能處理復雜工程問題的新趨勢，開展跨學科、交叉學科的融合建設是高校專業建設的必然性。

雖然智能制造工程專業符合時代發展需求，然而，面臨這樣的新工科專業，各高校對學生的培養多處在探索的階段，在專業建設過程中存在諸多問題，導致專業建設的不全面、效果差?；诖耍疚闹攸c剖析智能制造工程專業建設存在的問題，并提出了人才培養的措施。

1 智能制造工程專業建設存在的問題

1.1 融合行業特色的教學缺乏

智能制造工程專業作為一個新興專業，重點培養面向制造行業發展需求的專業人才，該專業具有重要的行業方向性。同時，智能制造作為一個多學科融合的集成領域，面向不同的制造領域，所涉及的專業變化也較為復雜，需要更專業、有針對性、精細化的人才，尤其面向日趨復雜的工程應用領域問題，對口型人才欠缺。目前，智能制造工程專業仍多以傳統機械為基礎進行教學，教學內容多以泛化式的基礎教學為主，具體行業場景下的課程內容應用或技術手段的實施缺乏，容易造成學生在應用智能化技術與制造技術方向領域欠缺專業知識，進而導致學生從專業課程提取技術手段并解決問題的能力缺乏，使得培養專業人才的目標與現實仍然具有一定的差距，具體關系如圖1所示。

別呦呦別過頭，朝司大愣子抿嘴一笑。司大愣子心里直癢癢，但媳婦的話是圣旨，他不敢違抗，只好戀戀不舍地走了。

圖1 融合行業特色的教學缺乏

1.2 融合交叉學科的教學理念滯后

目前，一些高校在智能制造工程專業組建過程中，人員隊伍的建設多以本學院各系部人才調動組成，如機械工程學院的智能制造工程專業多以機設、機電、機制等系部教師為主。然而，智能制造工程專業是以面向培養具有多學科領域知識的專業人才為目標，學生需要掌握的知識融合機械、信息、物理、力學、計算機、材料等多學科領域的相關知識，需要在專業教學培養中，將這些多學科知識有機的融合到培養方案、培養大綱中；同時，作為新的制造專業，智能制造工程專業的建設需要改革創新前沿新教材，需要更豐富的交叉學科教學內容及手段來突破現有傳統專業教學的困境。但是，大多數開設的智能制造工程專業仍是整合現有教學資源，有針對性的課程建設與創新性較缺乏，具體關系如圖2所示。

圖2 融合交叉學科的教學理念滯后

2 智能制造工程人才培養措施

智能制造工程專業是緊跟時代發展的新興學科，只有把握好行業需求，有針對性的依托學科交叉融合，積極探索合適的人才培養策略，才能追趕并引領高校專業的積極向上發展，具體可通過如圖3所示措施進行培養。

圖3 智能制造工程專業人才培養措施

2.1 行業需求驅動的教學培養方案

為培養適應經濟社會發展需求，掌握智能產品設計、制造、應用及生產等專業知識的智能制造工程專業人才，需要從專業課程規劃的頂層培養方案進行設計，以解決融合多學科專業知識的復雜工程智能制造問題為導向，堅持融合行業應用場景為具體應用對象，構建從事科研開發、應用研究、運行管理及技術服務等方面的高素質人才。具體培養方案主要從理論課程及實踐課程上進行改革，開設面向行業背景應用的專業課程。以江蘇科技大學為例，如船舶及海工機械裝備設計、面向船舶的智能運維與健康管理，以及面向船舶建造領域的智能制造系統創新實踐等。同時，加強智能制造專業學生第二學堂的專業教學，有序開展融合交叉學科的專業課程。

2.2 師資力量的交叉融合

教師作為培養人才的重要靈魂師，是構建與實現科教興國的重要執行者，其在大學教育中具有舉足輕重的作用。智能制造工程專業在高標準、高要求的需求下應運而生，對人才的整體素質有著嚴格的要求。因此，對智能制造工程專業的師資力量提出了更高的要求，需要進一步優化教師結構。具體需要依據高校培養人才的行業背景，凝練并提取智能制造工程專業在該行業領域應用的相關技術、方向、手段等，進而拓展相關方向的知識研究，提高本智能制造工程專業教師在該方向的力量。此外，如果高校教師資源充足，則可以開展校內教師資源的融合集成，調動與智能專業及行業背景相關的教師進行正常授課或兼職授課，逐步提高教師資源的合理性，有力促進師資結構的優化。

2.3 工程實訓的模塊化

目前，各大高校針對智能制造工程專業構建的工程實訓平臺，在學科融合方面做了一些工作，構建的實驗平臺融合了大數據、邊緣計算、物聯網及先進制造技術等關聯智能制造技術的學科知識；其中也不乏許多高校開展了數字孿生技術、虛實融合技術、虛擬現實技術等增強智能制造工程專業的交互性，也取得了一定的成果。然而，部分高校在學生基礎實訓方面仍存在問題，其中實驗可操作性是較為突出的一個問題。許多高校構建的智能制造實訓平臺集成化程度較高，平臺的封閉性較好。雖然平臺也融合了多學科技術，但高集成化迫使學生對于平臺的可操作性變差，或者僅靠操作電腦完成基本的智能制造技術的演示功能，教學效果達不到，教學—實操、老師—學生間信息交叉互通未能體現；需要在構建實驗平臺時，以模塊化/易操作/實用性為前提，而不能簡單地僅僅為智能而體現智能。

2.4 項目驅動的專業知識交叉融合

隨著高校人才的不斷增長，企業對應屆畢業生的要求也在不斷提高，具有綜合知識儲備、實踐經驗多，以及動手能力強的學生成為發展的需求。因此，高校在提高學生知識運用、解決問題的能力方面迫在眉睫。針對智能制造技術融合多學科技術的特點，更需要以項目驅動本科生教學工作；高校要不斷加大導師—學生—任務類型的培養模式，鼓勵以學科競賽、企業項目為驅動的學生教學培養方法，讓更多的學生參與進各類項目中，變被動學習為主動實踐，促進不同專業學生知識的交互融合，激發學生的內在潛質，最終實現提高學生知識運用與解決問題的能力。

3 結語

智能制造工程專業人才培養是中國制造向智能制造發展的關鍵，需要以具體行業需求背景為導向，融合行業多學科技術，改革智能制造工程專業培養模式，打破學科交叉教學的壁壘，真正促進學生綜合水平的提升，培養出具有針對性解決行業問題能力的智能制造人才，為國家高水平智能化人才的培育提供保障。