(1、山西農業大學信息學院遠景學院,山西晉中030800 2、山西農業大學信息學院機電工程系,山西晉中030800)
(1、山西農業大學信息學院遠景學院,山西晉中030800 2、山西農業大學信息學院機電工程系,山西晉中030800)
文章闡述了中國智造的現狀、后發潛力、發展愿景、突破方向、重點發展領域及相應人才需求,指出CDIO可以助力中國智造亟需的“智造人才”的培養,介紹了獨立學院與CDIO的基本情況。然后分別從宏觀、中觀、微觀三個層面以及多個不同角度,詳細分析了中國智造大潮下獨立學院為培養相關人才,對CDIO的多層次、多角度的需求。最后簡要指明中國智造大潮下的獨立學院與CDIO,正在形成良性互動。
中國智能制造;人才培養;獨立學院;CDIO;需求分析
國務院與2015年5月19日正式頒布《中國制造2025》規劃,提出使中國從制造大國轉變為制造強國的“三步走”戰略,其核心是成功發展中國智能制造[1]。工信部早于2015年3月18日就已經發布《關于開展2015年智能制造試點示范專項行動的通知》(以下簡稱通知)。在國家的大力推動下,中國智造正在形成新一輪發展大潮。為中國智造加速培養優質配套人才的重任,也成為包括獨立學院在內的中國高教界,在未來相當長一段時間內的中心任務之一。獨立學院在中國高教界三分天下有其一,獨立學院工程教育中引入CDIO模式,可以成為有效完成此中心任務的重要努力方向。
(一)中國智造的現狀
中國智能制造的現狀與發達國家相比還有較大的差距。一般而言,工業1.0、2.0、3.0、4.0階段的標志分別為:蒸汽驅動的機械制造設備的出現(18世紀末)、電力驅動的大規模生產的出現(20世紀初)、用電子和IT技術實現制造流程的進一步自動化(20世紀70年代)、信息物理融合系統(即現在的智能制造)。從總體上講,中國仍然處于工業2.0、3.0階段,與德國、美國這些在1970年代就已經發力智能制造的發達國家相比,中國智造的發展起步已經晚了幾十年,差距是顯然的[2]。
目前中國企業智能化水平參差不齊。智能制造應用在企業研發設計、生產線上比重較大,僅有10%左右的大企業具有較高智能制造水平,尚有90%的企業,其智能化程度未成熟。近五年,中國工業企業在研發設計方面應用數字化工具普及率已經達到54%,在規模以上的工業企業中,生產線上數控裝備比重達到30%,上述兩個領域智能化應用年均增長4個百分點。根據2013年的調研數據,200家制造企業所發布的首份中國智造現狀及前景報告顯示,中國智造處于初級發展階段,大部分處于研發階段,僅16%的企業進入智造應用階段;從智造的經濟效益來看,52%的企業其智造收入貢獻率低于10%,60%的企業其智造利潤貢獻低于10%[2]。
(二)中國智造的后發潛力
中國智造的水平較低,既表明夯實發展基礎的必要,也蘊含著巨大的后發潛力。近年來,包括京、津、滬、渝、粵、蘇、魯、浙、遼等直轄市和東南沿海省份,以及鄂、湘、皖、豫等中部省份在內的全國多個地方,都在謀劃智造發展,紛紛成立機器人、工業4.0或工業互聯網等與智造相關的聯盟,或出臺具體產業規劃。相關的上市公司也紛紛與高校、科研院所簽訂了戰略合作協議。機械科學研究總院、航天科技、中科院沈陽自動化研究所等國內23家知名的產學研機構,聯合發起成立了“中國智能制造產業技術創新戰略聯盟”。
國家也會以具體財政政策扶持中國智造。以此前設立的集成電路產業投資資金為先例,國家也將探索設立按市場化方式運作的智能制造發展基金,對于國產化能力不強的機器人等行業,給予適當的財政政策扶持。
《中國制造2025》規劃正式頒布后,各級地方政府也會很快出臺各自的落實規劃,這些規劃也會圍繞中國智造這個中心展開,使得中國智造的后發潛力更快地釋放出來。
(三)中國智造發展愿景
《中國制造2025》是中國動員全社會力量,大力發展智能制造,盡快從制造大國升級為制造強國的總體戰略和總文件,也是工業化與信息化深度融合、德國工業4.0、美國產業互聯網概念背后的最大公約數。作為中國版工業4.0——《中國制造2025》的預熱,工信部不久前頒布的通知以及《2015年智能制造試點示范專項行動實施方案》,正式啟動智能制造試點。在未來20年中,中國智造發展至少可帶來3萬億美元左右GDP增量,應用智造后,企業的效率會提高大約20%,成本可以下降20%,節能減排可以下降10%左右[2]。
(四)中國智造的突破方向
中國智造將以機器人智能裝備作為突破口。智能制造通常涵蓋智能制造的裝備、系統和服務,其中的智能裝備是智能制造發展的中心突破點。發達國家也是首先聚焦于以機器人為核心的智能裝備,中國智造也將以機器人智能裝備作為突破口,使機器人不再是簡單代替人工作業的工具,而是成為改變人類的生產方式、幫助各行業提高生產效率和產品質量、實現節能增效的現代化生產及管理手段。
以機器人智能裝備作為中國智造的突破口,可使機器人產業的發展與國家從“制造業大國”向“制造業強國”的轉型相契合。繼2013年中國首次超過日本成為全球第一大機器人市場后,2014年中國繼續蟬聯這一桂冠。國際機器人協會(IFR)數據顯示,去年中國的工業機器人銷量達到5.6萬臺左右,增長54%,遠高于全球工業機器人27%的銷量增速。在“十二五”期間,國家已經針對機器人產業出臺多項政策,在智能制造的大勢下,政策利好有望得以延續。
以機器人智能裝備作為中國智造的突破口,可使中小企業的應用需求得以釋放,形成巨大的發展紅利。目前,中國機器人主要應用于汽車、電子電氣、食品飲料、塑料橡膠等細分行業,但中國作為制造業第一大國,220多種產品的產量世界第一位,有些產品的產量已經達到全球生產能力的百分之五六十以上。這些生產能力的支撐者中以中小企業居多,它們中有90%尚未實現智能制造,這些中小企業將是機器人應用的潛力市場,也是未來的發展方向。
以機器人智能裝備作為中國智造的突破口,也是基于對中小企業在智能化升級過程中的比較優勢。自動化和智能化升級所衍生的需求,必然是用戶個性化和定制多元化,中小型企業在滿足這些特色需求的多元化供給方面有很大的增長空間,它們能對產品設計、生產過程和服務流程進行再設計,根據市場變化靈活動態地調整方向,從而實現貼近客戶需求,實現智能化生產的目標。
(五)中國智造重點發展領域及相應人才需求
中國智造的五大重點發展領域[2]與相應智造人才的需求,如表1中所示。

表1中國智造的五大重點發展領域與相應智造人才的培養需求
分別從縱、橫兩個維度觀察上述五個重點領域,它們既貫穿于制造業生產的全周期,也基本囊括了中國制造業中的傳統方向和優勢項目。這些領域的智造人才需求,對高等工程教育界的培養能力提出了更高要求。
(六)CDIO可以助力中國智造亟需的“智造人才”的培養
中國智造亟需眾多文化素質高、技術精湛的優秀工程技術人才的支撐,CDIO可以助力“智造人才”的培養。人是一切生產制造活動的主體,中國智造未來的核心競爭力也將在人才之中。過去,中國制造仍然處于工業2.0、3.0階段,具有接受了九年義務教育的初中學歷勞動者,就可以從事制造業的操作作業。現在,按照《中國制造2025》的發展目標,顯然需要具有更高技能、更專業、更職業化的優秀工程技術人才。這樣的要求,不僅對存量人才的水平提升是一個挑戰,對未來增量人才的整體水平提升也是更大的挑戰。同時,這對于人才培養領域,也是一個發展和升級的好機遇。CDIO工程教育模式集先進性、科學性、系統性、實用性、國際性等“五性”于一身,可以在很大程度上助力中國智造亟需的“智造人才”的培養。
(一)獨立學院在中國高教界的高速發展
與中國智造正在形成浩浩湯湯的發展大潮類似的是,中國高校中的獨立學院群體也正在快速成長。截至2013年年底,全國獨立學院共有292所,約占全國普通高校數量的近30%,在校生達到275萬,約占全國普通高校本科在校生的18%,在廣東、浙江、河北等省,這個指標甚至分別達到28%、29%、33%[3]。如果以教育部于2003年4月頒布的8號文件(《關于規范并加強普通高校以新的機制和模式試辦獨立學院管理的若干意見》)作為獨立學院取得合法身份的標志,至今經過的10多年內,獨立學院的發展速度令世人驚嘆。
(二)CDIO模式
CDIO工程教育模式是21世紀國際工程教育改革的最新成果。從2000年起,麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究,獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助,經過四年的探索研究,創立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的國際合作組織[4]。
CDIO包括了三個核心文件[4]:1個愿景、1個大綱和12條標準。CDIO的愿景聚焦于,要為學生提供基于真實工程應用背景的教育,強調工程實踐中產品和系統的構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)過程的綜合能力培養。CDIO的大綱使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統性,它首次將工程師必須具備的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來(3級、70條、400多款)。CDIO的12條標準使得工程教育改革具體化、可操作、可測量,它對整個模式的實施和檢驗進行了系統的、全面的指引,對學生和教師都具有重要指導意義。

表2中國智造人才培養對CDIO的需求分析概況
(三)CDIO可以助力中國智造大潮下獨立學院的“提質、增效、升級”
中國智造的核心是“提質、增效、升級”,它需要與之配套的包括獨立學院在內的高等教育人才培養也必須“提質、增效、升級”,CDIO可以助力中國智造大潮下獨立學院的“提質、增效、升級”。自2000年至今的十幾年內,獨立學院的發展從無到有、從小到大,創造了國內高教發展史上的奇跡,同時,中國制造也快速地走過從小到大的擴張歷程,成就了中國成為新的世界工廠的奇跡。然而,眼下的中國制造已經迎來了在中國智造大潮推動下,從根本上實現“提質、增效、升級”的全新發展階段,它需要與之配套的高等教育人才培養也必須“提質、增效、升級”,尤以其中一路小跑快速發展的獨立學院人才培養為甚。在中國智造大潮下,CDIO攜其“五性”優勢,可以助力獨立學院的“提質、增效、升級”,獨立學院的智造人才培養也很需要CDIO。
在中國智造大潮下,獨立學院智造人才培養對CDIO的需求,可以從宏觀、中觀、微觀三個層面、多個角度進行分析,如表2中所示。
(一)宏觀需求分析
關于表2中的宏觀需求之一:中國智造大潮下,CDIO可以成為獨立學院智造人才培養模式國際化的有效途徑之一。如果將高校辦學國際化視為一個大系統,在國際化大系統下應該可以分成若干小系統:教材引用國際化、教學語言國際化、培養模式國際化、校際交流國際化、教師來源國際化、學生來源國際化、校友分布國際化等。就大部分獨立學院的綜合客觀條件而言,經過若干年的不懈努力,逐步實現前四個小系統的國際化并非完全不可能。具體到中國智造大潮下智造人才的培養,獨立學院引入CDIO,顯然可以成為其培養模式國際化的有效途徑。因為CDIO工程教育模式本身,就是21世紀國際工程教育改革的最新成果。
關于表2中的宏觀需求之二:中國智造大潮下,獨立學院可以通過CDIO培養模式,使其所培養智造人才更多地達到或接近國際標準。Mc.Kinsey Global Institute在2005年10月發表的一份報告稱,2005年中國畢業的約60萬工程技術人才中,適合在國際化公司工作的不到10%,他認為其中的原因是,“中國教育系統偏于理論,中國學生幾乎沒有受到project和團隊工作的實際訓練,相比之下歐洲和北美學生以團隊方式解決實際問題。”由于眾所周知的師資、生源、科研水平、辦學經驗等諸多因素的制約,獨立學院工科畢業生的質量難以高于2005年的60萬工科畢業生,這種狀況難以與中國智造對于人才的需求相適應,獨立學院培養智造人才的能力、標準、效果,亟待向國際先進水平看齊。引入CDIO并努力按照CDIO模式的標準培養智造人才,可以明顯提高培養質量,使得越來越多畢業生達到或接近適合在國際化公司工作的要求,這已經被世界上眾多高校的實踐所證明。
關于表2中的宏觀需求之三:創建與擴展獨立學院的綜合影響力,是學校生存與發展的“根基”。中國智造大潮的到來,對獨立學院的“根基”形成了壓力,也帶來了機遇。一方面,人口生育率下降,嬰兒和青少年人口大規模萎縮。目前普通小學在校人數每年以300萬-400萬人的數量在萎縮,以后規模會越來越大,最有活力和學習能力的19-22歲人口在2009年達到1億的頂峰之后已經開始快速減少,到2018年將只剩下5000多萬,未來連續的問題是,大學教育將會過剩和萎縮[5],這將對獨立學院招生造成壓力;另一方面,基于培養質量、求學成本、就業壓力、發展前景等各方面的考慮,高中畢業生中選擇出國留學深造或直接就業的人數,也正在對獨立學院的招生造成壓力。中國智造大潮可以成為獨立學院順勢而上化解這兩方面壓力的機遇之一,通過引入CDIO推進學校綜合影響力的創建與擴展,是抓住機遇的有效措施之一。之所以是有效措施,一是因為CDIO本身的“五化”特性,二是由于教育部對CDIO的推廣給予高度重視,三是基于用人單位對CDIO模式所培養學生的反饋信息非常正面。顯然,引入CDIO模式,一則可以與國際標準接軌,二則借政府“有形之手”創建影響力,三則順應用人單位“無形之手”的調節需求,最終定可使獨立學院創建與擴展綜合影響力的努力事半而功倍。
(二)中觀需求分析
關于表2中的中觀需求之一:中國智造大潮使得獨立學院智造人才培養能力與效果“逆水行舟,不進則退”,CDIO可以助力獨立學院中流擊水,使其避免落入辦學水平低層次徘徊的漩渦。教育部要求從2008年4月1日起,全國獨立學院在五年內符合條件的都要轉設為獨立建制的普通本科高校,至今五年的時間早已經過去,全國290多所仍舊沒有完成轉制獨立學院的辦學能力,亟需實現“提質、增效、升級”。此時,恰逢中國掀起新一輪智造大潮,“五性”統一的CDIO,代表當今世界最新的工程教育發展趨勢,可以成為獨立學院工程教育領域的有效抓手,獨立學院可借其抓住中國智造大潮帶來的發展機遇,避免落入辦學水平低層次徘徊的陷阱。
關于表2中的中觀需求之二:在中國智造大潮下,CDIO是獨立學院打破“同質化”瓶頸,有效緩解就業結構性矛盾,實現特色辦學的必然選擇之一。中國高校以公辦公管為主體,既有能夠“集中力量辦大事”的優勢,推出了“211工程”、“985工程”和“2011計劃”等中國特色的重大舉措,也由于體制原因而派生出廣受詬病的“行政化、功利化、同質化、空心化”等“四化”的不足。依托于公辦母體高校的獨立學院也不同程度存在“四化”現象,特別是在專業設置和培養模式方面的“同質化”尤為突出。獨立學院突破“同質化”弊端的著力點之一就是CDIO,因為CDIO促進工程教育培養模式特性化、多元化和多樣化的有效性,已經得到了廣泛驗證:多達幾十所各具特色的世界著名大學加入了CDIO組織;2011年于北京、2013年于新加坡和2015年于越南胡志明市等多次高水平、高規格的CDIO國際性會議成功召開,且每次會議都有幾十所乃至上百所世界各地高水平高校和企業的代表參加。因此,獨立學院高等工程教育需要CDIO,以期在工程專業逐漸形成“以需求為導向、以特色為優先、以質量為根本、以效益為目的”的培養特色。使CDIO成為獨立學院跳出“同質化”的窠臼,突破“千校一面”的“負面形象”,實現特色辦學的必然選擇之一。
關于表2中的中觀需求之三:在中國智造大潮下,CDIO的標準要求高校與企業,在工程技術人才培養全過程中密切協作,可以促進獨立學院在智造人才培養方面,更好地為中小企業服務。以機器人智能裝備作為中國智造的突破口,既可使中小企業的應用需求得以釋放,形成巨大的發展紅利,也可使中小企業在智能化升級過程中的比較優勢得以充分發揮。作為CDIO三個核心文件的1個愿景、1個大綱和12條標準,幾乎處處體現出需要高校與企業密切協作的精神和具體要求。由于獨立學院自身各方面客觀條件的制約,面向中小企業開展人才培養與科學研究,應該是其較為適宜的選擇和定位。因此,獨立學院在智造人才培養中引入CDIO模式后的必然發展趨勢之一,就是更好地為中小企業服務。
(三)微觀需求分析
關于表2中的微觀需求之一:如果對學生仍施以理論教學為主的傳統培養模式,會使他們產生“多見理論,少見應用,多見樹木,少見森林”的感覺,難免出現課堂教學效果乏善可陳的尷尬局面,無異于對學生們有限的學習“興趣存量”做減法,致使培養較高工程應用素養畢業生的目標難以實現。依照CDIO模式進行人才培養時,就必須充分利用各行業的相關工程應用案例,將基本概念、基本知識、基本理論教學的抽象性,與工程實踐中構思、設計、實現和運作的實用性融合起來,通過教、學、用的融會貫通,最大限度地調動學生的學習興趣,激發學生學習積極性與主動性的“興趣增量”,調動學生對學習內容好奇、好用、好思、好爭辯的“正能量”,可以較好地達到使教學效率“提質、增效”的目的。
關于表2中的微觀需求之二:現代信息社會的科技進步日新月異,高校教學計劃與教材建設滯后于工程應用領域技術進步的現狀,幾乎成為另類“新常態”。依照CDIO模式制定教學計劃和進行教材建設,要達到“對產品、過程和系統的構建能力,滿足經過專業利益相關者檢驗的專業目標(CDIO標準2)”的要求,就必須深入相關工程應用領域,開展充分的調研和論證,并聘請相關的業內專門人士參與其中。盡可能將相關行業最先進的標準、技術、工藝,反映在教學計劃和教材建設中,充分利用各行業中通俗、實用且有趣的相關工程應用案例,努力實現教學計劃制定與教材建設的科學化與系統化。使學生能夠學到相關行業內最新的設計理念、應用標準、先進技術和先進工藝。
關于表2中的微觀需求之三:CDIO模式的核心目標,就是培養學生在工程應用創新中集構思、設計、實施、運行于一體的綜合能力。依照CDIO模式進行人才培養時,就必須突出技術應用與開發、創新能力的養成,在“兩內兩外”(即課內課外與校內校外)四個方向上強化實驗實訓實習環節的實施,以基本實現CDIO的標準1(即以CDIO為基本環境)。在課內,要將理論教學與工程應用實踐結合起來,完善和落實好相關的實驗、課程設計、畢業設計的軟硬件綜合條件與實施環節和考核標準;在課外,要努力為“教”“學”雙方創造條件,并通過系統的傾斜性政策設計調動“教”“學”雙方的積極性,全面開展各類課外實踐活動。在CDIO模式下,教師不但要激發學生對知識的渴求,也要鼓勵學生以興趣愛好為導向,做自己感興趣的項目,培養創新思維能力,提高工程實踐水平。教師可以從課題項目的構思、設計到實施、運行,支持學生完全按照自主的設計思路,在項目負責教師的指導下完成。在校內,要將校內的創新基地建設與國家級、省部級、企業級的各種競賽活動結合起來,大力推動學生踴躍參與到此類活動中來,在這些活動中增強學生的CDIO能力;在校外,要主動與相關企業合作,力爭將校外創新基地建到企業去,并將其與學生的實習基地建設結合起來,鼓勵學生將CDIO融入到學習與創新、就業與創業的進程中。
關于表2中的微觀需求之四:在CDIO模式實施過程中,依照CDIO標準1至7,分別是以CDIO為基本環境、學習目標、一體化教學計劃、工程導論、設計-實現經驗、工程實踐場所、綜合性學習經驗,它們都要求人才培養過程要與校企合作密切結合。事實上,在畢業生就業難與企業招聘難并存的大背景下,CDIO模式能夠很好地解決這一對結構性矛盾,使得開展校企合作的雙方實現共贏。
關于表2中的微觀需求之五:在CDIO模式實施過程中,依照CDIO標準9和10,分別是教師個人能力和人際能力的提升,教師基于過程和系統構建能力的提升,教師在教學、研究與應用一體化的學習經驗的積累,教師運用主動和經驗學習方法以及對學生考核等方面的教學能力的提高。CDIO對于教師的這些標準,促進學校在師資隊伍建設中更加注重將專業理論與企業的工程實踐和項目研究結合起來,將專業技術模塊課程的建設與教師團隊合作能力的養成結合起來。促進學校盡可能創造條件,以形成高校自有師資與企業工程技術人員按照一定比例組成優質教學團隊。
在中國智造大潮下,經政府、獨立學院、企業的多方合力推動,獨立學院與CDIO模式正在形成良性互動。首先是政府的力推,教育部于2010年4月頒布的第二批21所CDIO試點高校名單中,就開始將南京理工大學泰州科技學院作為獨立學院的代表,該校機械類、電氣類、化工類、土木類被納入參與試點的專業類別中。其次是獨立學院與企業的協力合作,以“獨立學院與CDIO”為主題,在“知網”和“百度學術”中搜索,可以分別找到18篇和35篇發表在各類學術雜志上的相關學術論文,其發表時間在2010至2015年之間,并且在2014至2015年間形成發表高潮。這些論文的中心思想涉及兩大類,其一是獨立學院與CDIO互動的局部理論探討或局部經驗介紹;其二是獨立學院與CDIO互動的全局理論探討或全局經驗介紹。其中的全局是指人才培養全過程,局部則指人才培養的某個環節。這些論文中的經驗介紹都會或多或少涉及獨立學院與企業的協力合作。顯然,政府、獨立學院、企業的舉動都表明,在中國智造大潮下,獨立學院與CDIO正在形成良性互動。隨著CDIO在中國獨立學院的進一步普及和實踐,既為獨立學院智造人才培養打下了良好的基礎,使得參與其中的學校與企業均受益匪淺,也為中國智造的深入發展,在人才培養方面起到了積極的推動作用和引領作用。
[1]新華網.國務院印發《中國制造2025》明確9項戰略任務[EB/OL].(2015-05-19)[2016-05-19].http://finance.sina.com.cn/ china/20150519/105322213959.shtml.
[2]耿雁冰,張夢潔.“中國制造2025”風口:開啟智能制造六大領域試點[N].21世紀經濟報道,2015-04-09(01).
[3]李劍平.報志愿,獨立學院尋寶[N].中國青年報,2014-05-29(07).
[4]中國CDIO網站.CDIO基本信息[EB/OL].(2010-05-24)[2016-05-21].http://chinacdio.com/Detail.aspx?id=30&type= channel.
[5]周天勇.抗擊經濟衰退:放開人口生育和流動管制[EB/OL].(2015-09-21)[2016-05-21].http://finance.ifeng.com/a/20150921/ 13985745_0.shtml.
[6]唐杰.獨立學院CDIO工程教育研究與實踐[J].中國科教創新導刊,2010(16):38-40.
“中國智造”大潮下獨立學院引入CDIO的需求分析*
董琳1郭晉蜀2
This paper elaborates the present situation,future development potential,development vision,breakthrough direction,key development field and relevant talent demand of intelligent manufacturing in China,points out that CDIO can help to train intelligent talents needed by intelligent manufacturing in China and introduces the basic situation of CDIO and the independent college.Then,it provides specific analysis of multilevel and multiprospective demand of independent colleges to CDIO for training relevant talents under the tides of Chinese intelligent manufacturing from perspective of macro-view,medium-view and micro-view and different angles.Finally,it indicates briefly that the independent colleges and CDIO is forming benign interaction.
intelligent manufacturing in China;personnel training;independent college;CDIO;demand analysis
G521文獻標志碼:A文章編號:2096-000X(2016)18-0004-05
2016年度山西省高等學校哲學社會科學研究項目,高校工科集成倍增培養途徑的研究與實踐(第一期),(編號:20162204);山西農業大學信息學院機械設計制造及其自動化優勢專業建設項目之下兩個子項目:《電路理論》雙語教學策略的研究與實踐——國際化應用型智造人才培養階梯之一、《電路理論》精品課程建設。
董琳(1957-),女,山西晉中人,副教授,博士,研究方向為國際化應用型雙語人才培養。