制造業轉型升級背景下的增材制造人才培養體系的構思與實施路徑

肖海峰，劉峰，李峰光

（湖北汽車工業學院 材料科學與工程學院，湖北十堰 442000）

隨著我國經濟發展、產業轉型升級，教育部提出了適應時代發展的新工科建設，對高等工程教育中的實踐教學提出了更高要求。國內各高校對新工科教育模式和人才培養規范開展了廣泛的研究并取得了顯著的成果。基于智能制造的增材制造技術作為機械、材料、控制工程等多學科融合技術，與新工科所強調的多學科交叉融合的理念一致[1]。2021 年，教育部正式將增材制造工程列入本科專業。國內開設增材制造本科專業的高校共有16 所，其中有7 所是應用型人才培養高校，增材制造專業的辦學處于起步階段，對于增材制造人才培養模式的研究還處于探索階段，增材制造領域人才培養數量有限、質量不高和人才需求空間大是當前現狀；同時，培養的人才能夠順利就業，是高校需要關注的主要工作之一。因此，為了應對當前機械制造及自動化專業本科生人才培養所面臨的機遇與挑戰，開展增材制造專業應用型人才培養體系研究，開辟實施路徑，優化實施方案，滿足行業對增材制造人才的需求，助力制造業的經濟發展，具有十分重要的意義[2]。

1 人才培養構思

1.1 明確人才培養目標，規范培養要求

增材制造工程是多學科交叉融合的專業，該專業培養以先進的3D 打印技術為主導，以材料、機械、電子信息等學科為基礎，集先進、智能制造、自動控制為一體的新型人才[3]；要求畢業生具備從事與3D 打印相關的科學研究、設計制造、工程應用、生產管理、技術開發及服務等工作的能力。近幾年，企業對增材制造相關技能人員的需求量持續上升[4]。隨著汽車產業的轉型升級，增材制造目前已在汽車零部件的研發設計、整車造型評估、輕量化應用等方面得到應用，主要涵蓋了儀表板、通風口及管道、揚聲器格柵、方向盤、格柵及格柵覆蓋、擋泥板及擋泥板襯墊、空氣擾流板、標志、鏡子外殼及支架、后備廂蓋等方面，新能源汽車產業對相關人才的需求增長尤為突出[5]。國內開設增材制造工程專業的應用型人才培養高校較少，相關的教學研究課題有限，增材制造工程專業人才培養體系有待完善。通過調查發現：企業對增材制造人才的需求具有“寬基礎、重應用、寬專適度” 的特點[6-10]。“寬基礎”指學生應具備材料、機械、自動控制、電工電子等多學科知識，體現工程應用型本科人才與高職人才的區別，保證有發展后勁；“重應用”體現工程應用型本科人才與研究型本科人才的不同，其解決復雜工程問題的能力強；“寬專適度”指解決好拓寬基礎知識與突出面向增材制造的行業定位，保證學生能夠適應產業需求，企業引進人才能夠“用得上”。應用型高校是為企業提供應用型人才的主體，應結合制造產業對人才需求的特點明確人才培養定位，規范人才培養要求。

1.2 突出培養特色

一些應用型高校的綜合實力不強，資源也相對匱乏。因此，為了保證應用型高校培養的人才在就業市場上具備較強的競爭力，應用型高校必須集合優勢資源，揚長避短，培養具有行業特色的應用型人才，保證培養的人才能夠“下得去、用得上、留得住”，獲得用人單位的認可和好評，提高自己在區域行業領域的影響力，形成有效的“產、學、研、用”的校企合作良性循環，不斷擴大學校的影響力，滿足區域經濟和產業發展對人才的需求。課題立足學校的辦學背景，依托制造業的轉型升級，以汽車產業為研究對象，以轉型發展的新工科人才需求為目標，構建基于產業增材制造的應用型人才培養體系，培養面向產業發展的增材制造專業工程技術人才；創新人才培養模式，構建行業高校增材制造專業人才培養范式；創新校企協作育人平臺，深化產教融合，加強質量評價和持續改進，不斷革新校企協同育人機制，突出行業特色；引入課程思政，提高學生思想道德品質，培養能夠深入企業生產一線解決實際工程問題的人才[11-16]。

2 人才培養體系的實施路徑與實施方案

2.1 實施路徑

以汽車產業應用型人才培養為研究對象，通過文獻研究、政策搜集分析，整理國內外行業有關政策、法規，圍繞增材制造促進地方產業經濟發展主題等開展政策研究，為人才培養體系研究提供理論支撐；通過檢索與梳理國內外關于增材制造人才培養的研究成果，以及服務行業產業經濟的改革實踐等方面的文獻，就人才需求和應具備的職業素養等問題對行業企業開展實地調查，為人才培養體系研究提供實踐支撐。

2.2 實施方案

應用型增材制造人才是適應國家及地方經濟發展與制造產業需要，德、智、體、美、勞全面發展，掌握材料增材制造技術的基礎理論和專業知識，具備分析和解決材料成形復雜工程問題的能力，具有創新精神、社會責任感、職業道德及人文素養、組織管理和自主學習能力的高級工程技術人才。人才培養實施方案從以下幾個方面擬定。

（1）打破傳統課程的學科界限、交叉融合，將增材制造在汽車整車設計、研發及制造中的典型案例引入課程內容和教學過程，構建機械+材料+自動控制多學科交叉融合的課程體系。

（2）從不同學科專業角度出發，設立各類創新課程和創新項目，分不同側重點，進行增材制造課程內容設計和創新實驗教學設計的改革與實踐，提升創新能力；開展實踐教學改革，充分考慮增材制造生產工藝的實際情況，促使學生在學習過程中提出問題，在項目實踐中解決問題。

（3）增材制造課程體系學科交叉融合特點突出，迫切需要培養一批實踐能力強、教學能力突出、科研能力出眾以及事業心強的專業教師。可采用校企共建、校內共享等方法加快培養增材制造工程專業特色鮮明的一流教學團隊的步伐，達到提高教學水平的目的。

一是外引，不斷引進適合學校發展并和增材制造專業密切相關的優秀人才，提高師資隊伍的綜合實力；二是內培，實施校內共享、校企共建的雙重路徑，快速提升增材制造專業教師的綜合業務水平。

① 校內共享。增材制造課程屬于典型的交叉學科，其背景知識橫跨機械、電氣、材料、信息工程等專業，主要內容包括零件設計、材料調控以及后處理。因此，單一專業背景的教師難以滿足系統性講授增材制造技術的需求，擬采用結合不同專業背景教師，共同開設增材制造課程，共同研究教學內容、教學方法、考核評價方式，創新跨專業授課的方式、方法，集中學校的優勢資源，打造增材制造專業特色鮮明的一流教學團隊，提高教學水平。

② 校企共建。為了更好地適應產業轉型對人才培養提出的更高要求，擬采用聘請專家進行實踐指導、企業一線掛職鍛煉、定期組織教師學習、進企業學習深造等途徑不斷提高教師隊伍專業水平，提高教師的教育教學水平，強化教師對于理論知識、關鍵技術的理解與運用，進而提升增材制造專業教師的競爭力。

（4）校企協同，共建“1+5+N”校內、外聯動實踐平臺（1個校內、5個校外涉及機械、材料 、自動控制、傳統增材制造和先進制造的5 大類校外實踐平臺，N 是立足增材制造新發展，開拓省內外新合作企業，形成面向增材制造全產業鏈的校外實踐基地及教師工程能力和科創能力提升的培養基地），實施產教融合，完善質量評價和持續改進機制，提升協同育人的有效性，實現從單學科到多學科、從基礎到綜合到創新的實踐育人平臺建設的戰略目標。

3 結束語

以汽車產業轉型升級為研究基礎，明確增材制造工程專業面向制造產業人才需求的特點，構思獨具特色的增材制造工程專業人才培養體系，探索以構建學科交叉融合的課程體系助力培養學生扎實的專業理論知識，以項目為載體的理實一體化實踐教學改革，助力提升學生工程實踐能力為核心；以校企產教融合，完善質量評價和持續改進機制，提升校企協同育人的有效性為目標；以校企共建、校內共享，打造高水平教師團隊，助力提升教學質量為依托的實施路徑，打破學科限制，學科交叉融合構建課程體系及其課程內容，將智能制造、數字化設計、自動控制等知識與傳統課程內容相銜接、結合，解決人才培養與新時代產業需求偏差的問題；整合校內、校外資源，打造高水平的教學團隊，快速提升教學水平，開展理實一體化教學改革，解決學生工程實踐能力不強的問題；完善質量評價和持續改進機制，深化科教融合、產教融合，解決校企協同育人機制有效性不高的問題，對增材制造新工科人才培養具有借鑒作用。