智能制造新工科人才培養(yǎng)的路徑研究
——基于教學(xué)要素的視角

付娜，莫琦

（常州大學(xué)，江蘇常州 213164）

當(dāng)前，全球科技創(chuàng)新進(jìn)入密集活躍期，正在加速推動(dòng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化為特征的新一輪產(chǎn)業(yè)與社會(huì)變革[1]。我國(guó)正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展 戰(zhàn)略，加快實(shí)施《中國(guó)制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”等重大戰(zhàn)略，為響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求，支撐以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，突破核心關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，智能制造已成為世界各國(guó)搶占發(fā)展機(jī)遇的制高點(diǎn)和主攻方向。但與此同時(shí)，支撐服務(wù)智能制造相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展人才的緊缺也成為各國(guó)共同面對(duì)的問(wèn)題。2020年人力資源和社會(huì)保障部網(wǎng)站發(fā)布的《新職業(yè)——智能制造工程技術(shù)人員就業(yè)景氣現(xiàn)狀分析報(bào)告》以及2021年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《智能制造領(lǐng)域人才需求預(yù)測(cè)報(bào)告》，均明確指出了我國(guó)“從事制造業(yè)智能化所需的軟硬件開(kāi)發(fā)與服務(wù)人才嚴(yán)重缺失”，預(yù)計(jì)未來(lái)5年，智能制造領(lǐng)域人才需求量將到達(dá)900 萬(wàn)，缺口預(yù)測(cè)達(dá)450 萬(wàn)。人才的緊缺已成為智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素[2]。

1 我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的困境

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)，我國(guó)的人才培養(yǎng)模式已不能適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，出現(xiàn)人才需求與供給的不匹配問(wèn)題[3]。為了滿足當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才的需求，必須改革高等教育人才培養(yǎng)模式。為此，我國(guó)實(shí)施了“產(chǎn)教融合”“六卓越一拔尖計(jì)劃”“未來(lái)技術(shù)學(xué)院”“協(xié)同創(chuàng)新中心”等重大教育改革舉措，教育部連續(xù)推出新工科三步曲——“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”，明確提出培養(yǎng)具有“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)、數(shù)字化思維和跨界整合能力”的新工科人才的目標(biāo)任務(wù)，以期應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)工科教育模式中存在的實(shí)踐能力較弱、與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不深入、信息技術(shù)融合不深入、專業(yè)教育過(guò)于細(xì)分等問(wèn)題[4]。

但是，部分高等院校由于其體制機(jī)制問(wèn)題，在專業(yè)建設(shè)、課程體系、教學(xué)模式與方法等方面不能適應(yīng)快速變化的產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)需求，導(dǎo)致培養(yǎng)出的學(xué)生工程能力與創(chuàng)新能力不足、實(shí)踐動(dòng)手能力不強(qiáng)、與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)[5,6]。目前，國(guó)內(nèi)高等教育培養(yǎng)的專、本、碩等高層次人才進(jìn)入企業(yè)中往往需要3-5年乃至更長(zhǎng)時(shí)間才能真正滿足企業(yè)需求，不能很好地支撐產(chǎn)業(yè)工程創(chuàng)新發(fā)展。高層次人才供給側(cè)質(zhì)量、數(shù)量與結(jié)構(gòu)問(wèn)題，已成為智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素。因此，國(guó)內(nèi)高校圍繞新工科建設(shè)亟須重新構(gòu)建面向產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)體系、跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)體系、貼近行業(yè)一線的學(xué)生實(shí)踐體系等，需積累一批新形態(tài)教學(xué)資源、探索一條行之有效的新路徑來(lái)破除藩籬，以期解決產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的問(wèn)題。

2 我國(guó)智能制造新工科人才培養(yǎng)的路徑

2.1 革新理念，重塑專業(yè)結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)高校的專業(yè)建設(shè)遵循學(xué)科為導(dǎo)向，未充分考慮產(chǎn)業(yè)和用人單位需求，高校培養(yǎng)的學(xué)生不能立即勝任崗位，這就需要改變傳統(tǒng)的“學(xué)科導(dǎo)向”專業(yè)建設(shè)思維，向“產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向”的專業(yè)建設(shè)思維轉(zhuǎn)變。高校應(yīng)按照智能制造產(chǎn)業(yè)的多學(xué)科交叉特征，突破傳統(tǒng)單一學(xué)科專業(yè)建設(shè)思維，跨學(xué)科組建專業(yè)，立足智能制造與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求領(lǐng)域，面向傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和智能產(chǎn)品迭代現(xiàn)狀，圍繞產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求調(diào)整專業(yè)方向，與產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)共同制定專業(yè)提升方案。整合軟件工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)，整體打造面向產(chǎn)業(yè)的核心專業(yè)集群，對(duì)接技術(shù)升級(jí)，優(yōu)化課程地圖，聚焦產(chǎn)品，創(chuàng)新重組專業(yè)集群。

高校應(yīng)充分利用合作方的課程平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、科創(chuàng)訓(xùn)練營(yíng)等優(yōu)質(zhì)企業(yè)資源，充分利用企業(yè)資源的迭代優(yōu)勢(shì)，整體提升高校專業(yè)建設(shè)平臺(tái)內(nèi)涵，持續(xù)完善高校專業(yè)建設(shè)支持平臺(tái)。

深化“專創(chuàng)融合”，打造共創(chuàng)共享的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育生態(tài)循環(huán)，改變學(xué)生、學(xué)校與企業(yè)間的單向聯(lián)系，探索建立學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)、政府共創(chuàng)共享的生態(tài)循環(huán)。依托高校實(shí)現(xiàn)知識(shí)生產(chǎn)、知識(shí)轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)品應(yīng)用，為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)提供知識(shí)載體。依托企業(yè)“真題真做”的全程項(xiàng)目制課程培養(yǎng)，通過(guò)成果轉(zhuǎn)化，為學(xué)生提供創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目來(lái)源。高校應(yīng)出臺(tái)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化支持辦法，依托地方政府產(chǎn)業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)孵化功能，為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)孵化提供痛點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、項(xiàng)目引導(dǎo)、項(xiàng)目評(píng)估、技術(shù)咨詢、資金支持、供應(yīng)鏈支持和場(chǎng)地保障等，促進(jìn)學(xué)生“真學(xué)真創(chuàng)”。

2.2 提升規(guī)格，重建人才培養(yǎng)方案

高校應(yīng)結(jié)合總體辦學(xué)定位和目標(biāo)使命，引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，提升人才培養(yǎng)規(guī)格。立足智能制造產(chǎn)業(yè)中工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、智能C 端技術(shù)需求，校企雙方聯(lián)合制定人才培養(yǎng)規(guī)格，培養(yǎng)不僅具有用戶思維、產(chǎn)品思維、設(shè)計(jì)思維、工程思維、科學(xué)思維、跨學(xué)科協(xié)作能力、項(xiàng)目管理能力，還具有創(chuàng)業(yè)精神、創(chuàng)業(yè)激情和創(chuàng)業(yè)潛質(zhì)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新型人才。

圖1 培養(yǎng)方案制定與修訂流程圖

2.3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，重構(gòu)課程體系

如圖2所示，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)反向設(shè)計(jì)課程體系，以工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、智能C 端等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景為參照，引入設(shè)計(jì)思維，建立行業(yè)分析—用戶調(diào)研—問(wèn)題定義—頭腦風(fēng)暴—項(xiàng)目定義—方案設(shè)計(jì)—樣機(jī)制作—快速迭代—產(chǎn)品驗(yàn)證—項(xiàng)目孵化的演進(jìn)邏輯，以項(xiàng)目貫穿人才培養(yǎng)全流程，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)方式變革，重組課程組織結(jié)構(gòu)，以真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的真問(wèn)題、復(fù)雜問(wèn)題為切入點(diǎn)，將理論課程內(nèi)容及實(shí)踐環(huán)節(jié)與項(xiàng)目充分整合，圍繞項(xiàng)目重新設(shè)計(jì)課程內(nèi)容。同時(shí)，改變項(xiàng)目的考核方式，拋棄傳統(tǒng)知識(shí)考核方式，強(qiáng)化過(guò)程性考核，著重考查學(xué)生的技術(shù)能力與非技術(shù)能力。產(chǎn)業(yè)需求、真實(shí)場(chǎng)景牽引、跨學(xué)科項(xiàng)目設(shè)計(jì)，以區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)、企業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生的真實(shí)、前瞻性需求為導(dǎo)向，積極引入產(chǎn)業(yè)園區(qū)的項(xiàng)目指導(dǎo)和孵化平臺(tái)，以項(xiàng)目貫穿人才培養(yǎng)全流程；注重項(xiàng)目的梯度與迭代程度，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目難度逐年遞增，項(xiàng)目覆蓋學(xué)科范圍、復(fù)雜程度逐年遞增，緊密對(duì)接企業(yè)真實(shí)需求，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目課程合理迭代；圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)跨學(xué)科課程，聚焦學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)及創(chuàng)新能力的綜合養(yǎng)成。

圖2 基于項(xiàng)目重構(gòu)課程體系

2.4 創(chuàng)新教學(xué)模式與方法

推進(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，圍繞項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的課程體系，實(shí)現(xiàn)“學(xué)科邏輯”向“產(chǎn)品邏輯”的轉(zhuǎn)變，面向真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，組建學(xué)生團(tuán)隊(duì)，建立企業(yè)合作方與校內(nèi)教師聯(lián)合指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，對(duì)項(xiàng)目的技術(shù)領(lǐng)域及運(yùn)行管理給予具體指導(dǎo)，確保團(tuán)隊(duì)各項(xiàng)工作順利開(kāi)展，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作方式與需求方深度溝通，建立常態(tài)化的交流反饋機(jī)制，重點(diǎn)考查學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、跨學(xué)科知識(shí)形成、團(tuán)隊(duì)合作能力，為企業(yè)提供工程解決方案。

實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)與實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)相融合，建立基于真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的項(xiàng)目化實(shí)踐體系。項(xiàng)目化課程從復(fù)雜程度、難易程度、涵蓋學(xué)科逐年遞增，精心規(guī)劃“從點(diǎn)到面、從單元到系統(tǒng)，從基礎(chǔ)訓(xùn)練到綜合設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新”循序漸進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)體系，打破課程界限，加強(qiáng)知識(shí)的融合與綜合運(yùn)用。其中課程教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目強(qiáng)化“應(yīng)用背景工程性、知識(shí)應(yīng)用綜合性、技術(shù)方法多樣性、實(shí)踐過(guò)程探索性、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)性”，養(yǎng)成自主選題設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作交流、互動(dòng)展示成果的實(shí)踐習(xí)慣。工程應(yīng)用實(shí)踐項(xiàng)目按照“需求-創(chuàng)意-設(shè)計(jì)-實(shí)施”的原則，從解決工程需求出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目需求分析、性能成本分析、進(jìn)程階段規(guī)劃、團(tuán)隊(duì)分工合作，完成具有方法綜合性、技術(shù)復(fù)雜性、實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)性的作品。根據(jù)企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)學(xué)生的崗位技能和綜合技能，縮小個(gè)人能力與社會(huì)需求的差距，實(shí)現(xiàn)校企之間人才培養(yǎng)的無(wú)縫銜接。創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)揮自主性、能動(dòng)性和創(chuàng)造性，充分展現(xiàn)探究、領(lǐng)導(dǎo)、合作、表達(dá)及創(chuàng)造能力，逐漸形成自我評(píng)價(jià)、自我控制、自我發(fā)展、自我調(diào)節(jié)、自我完善的素養(yǎng)。圍繞項(xiàng)目化課程體系，實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的深度融合，為學(xué)生配備學(xué)校和企業(yè)雙技術(shù)導(dǎo)師以及項(xiàng)目管理導(dǎo)師，共同滿足合作企業(yè)提出的真實(shí)項(xiàng)目需求，通過(guò)企業(yè)評(píng)價(jià)和項(xiàng)目實(shí)施效果來(lái)進(jìn)一步檢驗(yàn)項(xiàng)目化教學(xué)的效果。通過(guò)科學(xué)合理、循序漸進(jìn)的綜合實(shí)踐體系，培養(yǎng)學(xué)生抓住事物本質(zhì)、分析問(wèn)題的系統(tǒng)性和解決問(wèn)題的高效性。

2.5 創(chuàng)新評(píng)價(jià)方式

項(xiàng)目化課程評(píng)價(jià)方式重點(diǎn)考查學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、跨學(xué)科知識(shí)形成、團(tuán)隊(duì)合作能力，過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)目標(biāo)、對(duì)團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)度以及項(xiàng)目目標(biāo)的達(dá)成度給出綜合評(píng)價(jià)。同時(shí)，針對(duì)項(xiàng)目覆蓋行業(yè)，依托專家指導(dǎo)委員會(huì)、教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，邀請(qǐng)相關(guān)行業(yè)資深工程師、技術(shù)專家參與項(xiàng)目評(píng)價(jià)，在項(xiàng)目完成時(shí)，邀請(qǐng)高校、企業(yè)、風(fēng)投專家舉辦項(xiàng)目路演，為所有完成項(xiàng)目的學(xué)生團(tuán)隊(duì)提供展示和推介平臺(tái)。