新工科背景下多維度協同化的制造業人才培養模式研究

韓 虎 馬煥芳 陳佩江 梁儒全

（臨沂大學 機械與車輛工程學院，山東 臨沂 276005）

1 引言

21世紀以來，中國制造業迅猛發展，自2010年起，已成為世界制造業的領跑者。然而，眾所周知，中國制造企業創新能力薄弱，新型傳感、先進控制、人工智能等核心技術受制于人，企業數量少，產業組織結構小，競爭力弱，產業基礎薄弱，缺乏行業內的支持。為此，中國有針對性地提出“中國制造2025”戰略、“雙創”戰略，促進制造行業迅速發展。國家戰略驅動、制造業發展需求、國際形勢變換造成制造業人才緊缺，尤其是適應制造業行業需求、具備創新創業、解決復雜工程問題、開展綜合研究能力的人才嚴重缺乏。

為應對國家戰略、行業需求，教育部提出新工科戰略、產教融合協同育人戰略，各高校也紛紛對制造業專業進行優化、升級、改造，提出了人才培養新模式、新范式。浙江大學構建了“項目驅動、學科交叉、職場環境、產教融合”四位一體的制造業專業人才培養體系。[1]三峽大學在制造業人才培養方案中設置了機械、材料多學科交叉融合的課程體系，構建了基于項目驅動的多層次實踐教學模式。[2]重慶大學從構建創新能力培養的知識、實踐、社會教育環境方面，提出了培養創新能力人才的新模式、新方法。[3]上海交通大學以微觀裝配實驗室原型為切入點，提出面向新工科特征的iFabLab新工科體驗式教學環境模式。[4]武漢理工大學則提出了面向產品設置專業，開展人才培養的新模式。[5]北京科技大學利用互聯網+、云計算技術，提出了基于云景互動的教學模式。[6]臨沂大學提出了基于“四實平臺”“四創聯動”的產教融合協同育人模式。[7]

以上文獻體現了新工科背景下人才培養注重學科交叉、實踐應用、體驗教學、目標導向，注重學生實踐動手、創新創業、多學科知識整合等能力的培養。然而優化升級后的人才培養模式存在不夠系統、不成體系，人才培養和行業需求不銜接，人才培養滯后于創新需求、產業需求，創新創業、解決復雜工程問題、開展工程研究的能力培養不足，OBE理念執行不徹底等問題。因此，有必要面向新工科，充分考慮立德樹人根本宗旨，對制造業專業進行升級改造，探索制造業人才培養的模式、途徑和方法，提出適應當代制造業行業需求的人才培養模式，這樣對于更好地服務中國制造業，實現地方新舊動能轉換提升具有重大的戰略意義。

2 多維度協同化理念

為了應對中國制造2025戰略，滿足行業需求，本文提出了多維度協同化的制造業人才培養模式。多維度協同化指高校、企業、政府、科研院所、職業院校等多方協同，人才、經費、裝備、技術、智力、管理等資源共建共享，實驗實踐、競賽比武、學術交流、產學研合作、科技創新等多維度密切合作、協同，創新產教研融合模式，搭建實踐平臺，推進教學模式改革，不斷提升制造業人才培養質量，從而培養制造行業所需要的具有創新創業、解決復雜工程問題、開展工程研究能力的人才。

3 構建多維度協同化的制造業人才培養模式，培養制造業行業急需人才

基于多維度協同化理念，本文構建了多維度協同化的制造業人才培養模式，該模式以“制造行業所需創新創業、解決復雜工程問題、開展工程研究的能力培養”為主線，構建校內、校外“雙循環”反饋機制，以“沂蒙精神特質、雙創精神素質、工匠精神品質”作為育人引領，在“國家戰略和產業發展急求、新工科升級迫求、專業認證需求，學校頂層設計和定位要求”的驅動下，高校、企業、政府、科研院所、職業院校協同，搭建了“基礎實踐教學平臺、學科競賽平臺、科研創新平臺、產學研合作平臺、學術交流平臺”多維協同實踐教學平臺，構建了“產業鏈、技術鏈、教育鏈、人才鏈、創新鏈”銜接的產教研協同機制，合理制定了專業培養方案、設置課程體系，在雙師型師資隊伍、現代化條件設施、應用型學科平臺、體系化制度機制、全方位學生服務、先進的教學方法、充足的辦學經費、良好的育人氛圍保障下，開展綜合應用“實驗、實踐、實訓、實戰”訓練，實施“雙創課程示范化、理論實踐一體化、課程內容信息化、課堂模式國際化、學業評價多樣化”模式改革，不斷提升課程教學質量和效果，最終實現學生能力培養目標。多維度協同化的制造業人才培養模式框架如圖1所示。

在中國制造2025戰略、雙創戰略、新工科背景下，能力培養已經成為共識[8-11]，作為地方高校自然要以能力培養為目標、主線。一方面，根據工程教育專業認證要求，基于OBE理念，人才培養實施逆向設計、正向實施模式，根據社會、企業需求以及家長、學生、校友意見制定符合實際的人才培養目標，要根據人才培養目標制定畢業要求，使畢業要求體現不同方面的能力，從而對畢業要求細分指標點，然后設置課程體系及課程教學目標，確定教學內容，通過考核評價來核算畢業要求達成情況，看其是否實現了培養目標，這樣構成校內、校外“雙循環”反饋機制，實現了人才培養的持續改進。另一方面，人才培養要貫徹“立德樹人”的根本宗旨，進行專業思政、課程思政，為此，將三種精神融入專業建設、課程建設中，推進全員、全過程、全方位育人，三種精神相輔相成，并作為育人引領無縫融入制造業人才培養體系中。

4 構建“五鏈”無縫銜接的產教研融合新模式，實現人才鏈、產業鏈和創業鏈深度融合

在多維度協同化的制造業人才培養模式框架下，本文分析、研究了制造行業技術領域、運維模式以及人才需求規格，提出“五鏈”有機銜接的設計思路，即構建制造產業鏈、技術鏈、教育鏈、人才鏈、創新鏈融合的產教研融合新機制，實現人才鏈、產業鏈和創業鏈深度融合。首先，從產業鏈進行分析，明確支撐制造產業鏈所需的相關技術，包括高端裝備設計制造、數控、工業設計、信息、機電一體化、人工智能、機器人工程等技術，實現產業鏈和技術鏈融合。其次，從技術鏈進行分析，一方面分析從事相關技術工作的崗位分布和崗位能力要求，確定教育鏈的專業人才培養規格和目標，制定專業培養方案，實現技術鏈和教育鏈融合，根據專業培養方案培養產業所需人才，進一步實現教育鏈和人才鏈融合；另一方面分析以上相關技術當今社會發展、研究現狀，找準突破口，多方聯合技術攻關，實現技術鏈和創新鏈融合。最后，按照制造產業對技術創新、技術人才提出的要求，“五鏈”無縫銜接，打造產學研用育訓一體的產教研協同創新聯盟，助推中國制造行業高速發展。“五鏈”無縫銜接的產教研融合模式理念與運行機制如圖2所示。

圖2 “五鏈”銜接的產教研融合模式理念與運行機制

5 搭建“五維實踐平臺”，切實培養學生創新創業、解決復雜工程問題、開展工程研究的能力

基于能力培養主線，本文搭建了教學內容前后銜接、實踐環節緊密融合、優質資源共建共享的五維實踐平臺，一是依托機械工程實驗中心、工程訓練中心、汽車工程實訓中心等實踐教學機構，構建制造業專業的一體化校內基礎實踐教學平臺，進行人才培養和科學研究，服從專業的人才培養目標，培養學生分析問題和解決實際問題能力，突出實踐創新能力培養的全面性和系統性。二是以學科競賽、科創大賽為引領，建設機電創新設計、3D打印、航模設計、汽車創新設計、先進制造創新、電子設計實驗室，全天候為師生開放，組建相應的創新團隊，有畢業生也有新生，形成梯隊，采取“以老帶新”的模式進行集中培訓，參加智能汽車競賽、機器人競賽、機電設計競賽、飛行器設計競賽等，讓學生在實踐中檢驗所學知識，進而使理論實踐相結合，提高創新能力。三是以應用型學科平臺為支撐，以教師課題為基礎，組建科研工作室，搭建科技創新實踐平臺，培養學生的創新性，提高學生的實踐能力。四是根據專業的辦學特色和優勢，與山東臨工集團、華盛中天集團、蒙凌工程機械有限公司、山東龍立電子有限公司等單位深度合作，建立相應的體制與機制，構建產學研合作平臺，有效提高學生的創新精神和實踐能力，也為地方經濟社會發展提供人才支持。五是在前述各個實踐平臺的基礎上構建校學術交流平臺，廣泛交流，組織學術沙龍，邀請相關學科知名學者和行業專家來校開設講座，開闊學生的視野，助推學生了解國內外相關學科最新動向，真正做到理論教學與實際相結合。

6 推進“五化”教學模式改革，提升制造業人才培養質量

本文積極推進“五化”教學模式改革，一是積極推進實施“雙創”示范化工程，立項建設課堂教學模式改革課程、學生學業評價改革課程、網絡在線課程等，在全校形成一種氛圍、一種導向、一種趨勢。二是工科專業實驗實踐課程較多，實踐教學占學分比例提高到了30%以上，為此，實施理論實踐一體化，將大部分課堂搬到實驗室，比如單片機、數控技術、C語言、CAD/CAM、汽車電子等課程，理論及時與實踐相結合，將枯燥的理論課程變為直觀的現場教學。三是利用現代化手段，將大部分課程內容放到網絡上，實施課程內容信息化教學，不斷提升課程教學質量和效果。四是積極推進課堂模式國際化，包括現有的菲律賓專業外教教學，聘請相關專業外教來校講課講學，課堂教學模式、學生學業評價模式直接對接國外教學模式，真正實現人才培養國際化。五是基于OBE理念，變結果考核為過程考核，實施學業評價模式多樣化改革。通過“五化”模式改革，變“以教師為中心”為“以學生為中心”，激發學生學習興趣，增加學生能力培養效果，從而提升教育教學質量。

7 結論

本文針對制造業人才培養模式傳統、人才培養落后于產業發展、創新創業和解決復雜工程問題能力培養不足等問題，提出了基于多維度協同化的制造業人才培養新模式，緊密協同高校、企業、政府、科研院所、職業院校五方，設計了“五鏈”融合的產教融合育人機制，搭建了優質資源共建共享的“五維實踐平臺”，進行了課堂教學“五化”模式改革。同時，將整套理論應用到臨沂大學制造業人才培養中，科學地確定制造業專業人才培養定位與目標，實現了行業人才需求與人才培養無縫銜接，教育教學取得顯著成效：學生就業率顯著提升，學生參與學科競賽人數、創業人數顯著增加。2019—2020年，臨沂大學機械類專業本科生就業率達到98%，創業率達到5%，各類學科競賽獲獎超過300項。