人工智能驅(qū)動下機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培育模式的探索

摘"要：隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展表現(xiàn)出數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的創(chuàng)新驅(qū)動特點，使得各行各業(yè)對應(yīng)用型人才的需求急劇增加。基于此，為適應(yīng)新時代智能化背景下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和人才需求，本文以機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為研究對象，先分析了工程類高校開展應(yīng)用型人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研合作教育和人工智能賦能課程建設(shè)的必要性，然后厘清了現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生在人才培養(yǎng)方案、學(xué)科競賽、科研項目等方面存在的關(guān)鍵問題，最后探究了智能化時代下機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的措施。

關(guān)鍵詞：智能時代；機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)；應(yīng)用型人才；培養(yǎng)策略

1"概述

縱觀世界發(fā)展史，國家富強(qiáng)始于教育、興于人才、盛于科技。當(dāng)前，中國正處于傳統(tǒng)工業(yè)向新型工業(yè)化過渡的階段，是人才需求快速變化的時期。以現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，以產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合為依托，培養(yǎng)大量具有一定技術(shù)和技能的應(yīng)用型人才是適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級的迫切需要［1］。

機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)作為工程學(xué)科重要分支之一，一直以來都備受廣大學(xué)子和行業(yè)內(nèi)的關(guān)注。機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的畢業(yè)生在就業(yè)市場上具有極高的競爭力，可以選擇進(jìn)入汽車、船舶、航空航天、能源化工、電子等多個行業(yè)領(lǐng)域，擔(dān)任質(zhì)量工程師、機(jī)械結(jié)構(gòu)師、設(shè)備工程師等職位［2］。隨著機(jī)械制造業(yè)的升級和智能化的發(fā)展，他們在自動化生產(chǎn)線、智能制造、機(jī)器人控制等領(lǐng)域也將有廣闊的發(fā)展空間。

然而，進(jìn)入新時代后，機(jī)械行業(yè)也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和對自動化系統(tǒng)的復(fù)雜性和可靠性要求越來越高，給機(jī)械設(shè)計制造帶來了更多的選擇和可能性，但同時也帶來了技術(shù)更新的壓力。其次，新一代大數(shù)據(jù)和人工智能席卷全球，對各行業(yè)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，要求機(jī)械人才的培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新變化。機(jī)械行業(yè)的轉(zhuǎn)型引發(fā)企業(yè)對機(jī)械人才需求發(fā)生變化，使得機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式也需要跟隨時代轉(zhuǎn)型［3］。

鑒于此，為適應(yīng)新時代智能化背景下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和對應(yīng)用型人才的需求，本文先分析工程類高校開展應(yīng)用型人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研合作教育和人工智能賦能課程建設(shè)的必要性；然后厘清現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生在培養(yǎng)方案、學(xué)科競賽、科研項目等方面存在的關(guān)鍵問題；最后，基于這些問題，探究智能化時代背景下機(jī)械設(shè)計制造及其

自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的措施，為以后進(jìn)一步開展針對本項研究問題的系列活動的學(xué)者提供一些參考。

2"人工智能驅(qū)動下機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培育的必要性

2.1"社會對專業(yè)應(yīng)用型人才的需求旺盛

隨著全球范圍內(nèi)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各國都在尋求通過技術(shù)創(chuàng)新來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級，這要求大量的應(yīng)用型人才參與到新技術(shù)的研發(fā)、實施以及后續(xù)的支持和服務(wù)中。當(dāng)今社會急需具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識并且能將理論應(yīng)用于工程實踐、解決實際工程問題的應(yīng)用型人才。因此，基于社會發(fā)展的現(xiàn)實需求，高校應(yīng)該注重專業(yè)型和應(yīng)用型、技能型人才的培養(yǎng)，以期滿足地方社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

2.2"人工智能賦能課程建設(shè)的必要性

在機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)機(jī)械向智能化轉(zhuǎn)型已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。企業(yè)需要能夠操作先進(jìn)設(shè)備、維護(hù)智能系統(tǒng)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用型人才來提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。未來智能技術(shù)會將模塊化管理、快速檢測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用到機(jī)械制造中，不斷提高機(jī)械系統(tǒng)的靈活性，從而大幅提高設(shè)備的工作效率和智能化，促使機(jī)械制造的整體動態(tài)化、數(shù)據(jù)化、信息化。因此，參考文獻(xiàn)［2］中明確指出在機(jī)械本科生應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中，要推進(jìn)智能制造，推動制造業(yè)加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。

然而，在地方院校的機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的本科生培養(yǎng)方案中，有關(guān)人工智能課程內(nèi)容的占比較少，有關(guān)人工智能的實踐機(jī)會幾乎沒有。以地方工科院校安徽工程大學(xué)為例，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)主修課程有“畫法幾何及機(jī)械制圖”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“工程流體力學(xué)”“熱工基礎(chǔ)”“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計”“電工技術(shù)”“電子技術(shù)”“機(jī)械工程材料”“微機(jī)原理及應(yīng)用”“互換性與技術(shù)測量”“工程測試與信息處理”“機(jī)電傳動控制”“機(jī)械制造學(xué)”“數(shù)控機(jī)床”等，以上均與智能制造和人工智能無關(guān)。因此，學(xué)校需要將機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器視覺、自然語言、大模型、人機(jī)博弈、智能語音等人工智能內(nèi)容逐步深入推進(jìn)課堂，建設(shè)一些人工智能賦能課程，為本科生展開一幅完整而精細(xì)的人工智能研究圖景，培養(yǎng)一批能適應(yīng)智能制造時代的應(yīng)用型人才。

2.3"產(chǎn)學(xué)研合作教育模式的必要性

產(chǎn)學(xué)研合作教育模式，即產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)界（學(xué)校）與研究機(jī)構(gòu)之間的合作教育模式，對于培養(yǎng)符合社會需求的應(yīng)用型人才具有重要的意義［45］。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)往往偏重理論而忽視實踐，通過與企業(yè)的合作，本科生可以獲得更多的實習(xí)實訓(xùn)機(jī)會，在真實的職場環(huán)境中學(xué)習(xí)和成長，提高解決實際問題的能力。除了專業(yè)知識，本科生還可以通過校企合作項目獲得職業(yè)素養(yǎng)、團(tuán)隊協(xié)作等軟技能的培訓(xùn)，這將極大地提升他們的就業(yè)競爭力。此外，產(chǎn)學(xué)研合作能夠促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，加速新技術(shù)從實驗室到市場的過程。總之，產(chǎn)學(xué)研合作教育模式是現(xiàn)代高等教育改革的一個重要方向，它有利于培養(yǎng)適應(yīng)未來社會發(fā)展需求的高素質(zhì)人才，同時也有助于加強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，推動經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)健康發(fā)展。因此，機(jī)械應(yīng)用型人才的培養(yǎng)離不開產(chǎn)學(xué)研合作教育模式。

3"人工智能驅(qū)動下機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)模式面臨的主要問題

在人工智能時代背景下，機(jī)械專業(yè)的人才培養(yǎng)模式面臨著一系列挑戰(zhàn)和問題。這些問題不僅關(guān)系到如何將人工智能技術(shù)融入傳統(tǒng)的機(jī)械課程教學(xué)中，還涉及如何結(jié)合科研項目和學(xué)科競賽以適應(yīng)新工科發(fā)展和行業(yè)人才需求。這些問題將從人才培養(yǎng)方案、科研項目、學(xué)科競賽等方面展開分析。

3.1"人才培養(yǎng)方案方面

高校人才培養(yǎng)方案與企業(yè)發(fā)展需求不匹配，難以培養(yǎng)本科生的工程實踐能力。隨著新工科的快速發(fā)展，部分高校的培養(yǎng)方案可能更新不及時，教學(xué)內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)實際需求脫節(jié)。雖然人工智能技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，但機(jī)械工程教育教學(xué)往往缺乏對計算機(jī)科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)等跨學(xué)科知識的有效整合，沒有將最新的工程技術(shù)如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等融入教學(xué)內(nèi)容中。機(jī)械工程的傳統(tǒng)課程可能也未能及時反映人工智能技術(shù)的最新發(fā)展及其在工業(yè)中的應(yīng)用情況。

3.2"科研項目方面

在高等教育中，本科生參與科研項目是一種重要的學(xué)習(xí)和成長方式，有人工智能相關(guān)科研項目經(jīng)驗的本科生通常更具競爭力，求職時能夠脫穎而出。這主要是因為通過實際操作和實驗，他們可以更好地運用專業(yè)知識，將抽象理論轉(zhuǎn)化為具體實例。通常，科研項目實施過程中會遇到各種挑戰(zhàn)，這要求本科生運用所學(xué)知識進(jìn)行創(chuàng)新性思考，從而提高他們的問題解決能力。然而，本科生的課程安排較為緊湊，課業(yè)負(fù)擔(dān)較重，沒有足夠的時間和精力投入科研項目活動中；在某些領(lǐng)域他們還沒有建立起扎實的基礎(chǔ)知識，難以立即參與到高水平的科研工作中；他們不知道有哪些科研項目可以參與，或者不知道如何聯(lián)系到相關(guān)的導(dǎo)師；學(xué)校和學(xué)院沒有充分宣傳科研項目的機(jī)會，導(dǎo)致本科生不了解相關(guān)的信息；一些高校的實驗室資源有限，優(yōu)先提供給研究生或博士生使用，導(dǎo)致本科生難以獲得足夠的實踐機(jī)會；教授和研究人員的時間非常寶貴，他們可能更傾向于指導(dǎo)研究生或博士生；部分教師可能認(rèn)為本科生缺乏必要的基礎(chǔ)知識和技能，因此不愿意將復(fù)雜的科研任務(wù)交給他們。

3.3"學(xué)科競賽方面

參加學(xué)科競賽可以很好地促進(jìn)本科生運用所學(xué)理論知識解決工程實際問題，鍛煉動手能力，培養(yǎng)出滿足行業(yè)發(fā)展需求的人才。隨著教育部明確將學(xué)科競賽工作納入實踐教學(xué)與人才培養(yǎng)模式的改革中，學(xué)科競賽已成為高校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。然而，學(xué)科競賽往往需要學(xué)生具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，而這些專業(yè)課（如“三維繪圖”“PLC”“單片機(jī)”等）一般在大三、大四時開設(shè)。這使得原本積極性較高的大一、大二學(xué)生，由于需要提前學(xué)習(xí)專業(yè)課程而不能堅持學(xué)習(xí)。對于大三、大四學(xué)生而言，由于需要考研、找工作，他們對學(xué)科競賽的興趣度較低。由此可見，目前的學(xué)科競賽機(jī)制未能充分發(fā)揮其培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的作用。

3.4"其它方面

（1）實踐環(huán)節(jié)薄弱。一些高校可能沒有足夠的資源來更新實驗室設(shè)施，提供最新的智能裝備供本科生實踐使用。例如，大部分院校的教學(xué)設(shè)備仍是以普通機(jī)床為主，少數(shù)院校有智能數(shù)控加工中心，但主要是用于教學(xué)演示，無法使全部學(xué)生參與實操。此外，企業(yè)的參與度不夠高，導(dǎo)致機(jī)械專業(yè)學(xué)生難以在真實生產(chǎn)環(huán)境中獲得應(yīng)用人工智能技術(shù)的實際經(jīng)驗。

（2）師資力量欠缺。部分教師可能缺乏必要的人工智能知識和專業(yè)技術(shù)背景，難以有效地教授相關(guān)課程或指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究。對于快速變化的技術(shù)領(lǐng)域，缺乏一套有效的教師培訓(xùn)和發(fā)展機(jī)制，以確保師資隊伍的專業(yè)性。

（3）考研考公熱潮。隨著研究生學(xué)歷不斷升溫，不少本科生傾向于通過考研提升學(xué)歷和學(xué)校層次。考研考公占據(jù)了本科生學(xué)習(xí)專業(yè)技能的時間，他們?nèi)狈ψ銐虻臅r間進(jìn)行實踐活動，很難有機(jī)會去嘗試和探索人工智能在機(jī)械領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。

4"人工智能驅(qū)動下機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培育模式探索

在智能化時代背景下，機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才的培育模式需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和創(chuàng)新，以適應(yīng)快速變化的技術(shù)環(huán)境和社會需求。為了改善現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在的問題，接下來將從培養(yǎng)方案、科研項目、學(xué)科競賽和師資建設(shè)方面探索機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培育模式。

4.1"建設(shè)“學(xué)科跟著產(chǎn)業(yè)走、課程圍著需求轉(zhuǎn)”的人才培養(yǎng)方案

根據(jù)行業(yè)需求和產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，構(gòu)建包含人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)科學(xué)等現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械工程知識相結(jié)合的課程體系，既滿足基本機(jī)械專業(yè)知識授課要求，又兼顧大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的快速進(jìn)步。從學(xué)校層面，鼓勵學(xué)院開設(shè)更多緊缺的、符合市場需求的數(shù)智賦能的專業(yè)課程，形成緊密對接產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈的專業(yè)課程體系。融合當(dāng)前企業(yè)對機(jī)械專業(yè)應(yīng)用型人才的職業(yè)素養(yǎng)要求，適當(dāng)增加“Python編程基礎(chǔ)”“大數(shù)據(jù)分析”“智能識別”等與機(jī)械專業(yè)課程密切相關(guān)的數(shù)字化方向課程。

4.2"依托企業(yè)科研項目，強(qiáng)化本科生實踐能力培養(yǎng)

加強(qiáng)與企業(yè)的合作關(guān)系，建立聯(lián)合實驗室、實訓(xùn)基地等，為本科生提供接觸最新人工智能技術(shù)和實際工作環(huán)境的機(jī)會。鼓勵教師挑選本科生參與真實工程項目或科研課題，通過解決實際問題來提高他們的動手能力和創(chuàng)新能力。組織本科生參加各類科技競賽和實踐活動，如機(jī)器人比賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，激發(fā)他們的積極性和創(chuàng)造力。圍繞企業(yè)科研項目中的關(guān)鍵問題設(shè)置專題研討課，引導(dǎo)本科生深入研究并提出解決方案。鼓勵本科生選擇與企業(yè)科研項目相關(guān)的課題進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，增強(qiáng)其解決問題的能力。安排本科生在假期或?qū)W期中到合作企業(yè)進(jìn)行短期實習(xí)，讓他們親身體驗工作環(huán)境。對于高年級本科生，可以安排為期半年至一年的頂崗實習(xí)，讓他們?nèi)嫒谌肫髽I(yè)團(tuán)隊，承擔(dān)具體工作任務(wù)。為每位實習(xí)生配備一名校內(nèi)導(dǎo)師和一名企業(yè)導(dǎo)師，確保他們在技術(shù)和職業(yè)發(fā)展方面得到充分指導(dǎo)。

4.3"營造“以賽促教、以賽促學(xué)”的良好氛圍

進(jìn)一步完善學(xué)科競賽激勵機(jī)制，凡是參加省級及以上學(xué)科競賽獲獎的本科生，均可依據(jù)學(xué)校全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃相關(guān)文件申請創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分的認(rèn)定，調(diào)動學(xué)生參賽的積極性。對于競賽成績優(yōu)異的學(xué)生，學(xué)校在評獎評優(yōu)、研究生推免等方面予以體現(xiàn)，并給予指導(dǎo)教師及獲獎學(xué)生所在學(xué)院（部）獎勵或業(yè)績點。做有組織的競賽，開展與競賽相關(guān)的小測試與宣講活動，選拔出感興趣、有潛力、有鉆勁且基礎(chǔ)知識扎實的大一、大二的本科生，開展集中培訓(xùn)與練習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，營造良好的競賽氛圍。

4.4"師資隊伍建設(shè)

在人才引進(jìn)方面，學(xué)校應(yīng)積極吸引有影響力的人工智能專家、青年博士加入教師隊伍，提升整體師資水平；從企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)中聘請有工作經(jīng)驗的人工智能專家作為兼職或客座教授，豐富教學(xué)模式。在教師培養(yǎng)方面，定期組織教師參加人工智能相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)修和培訓(xùn)，確保教師掌握最新的人工智能專業(yè)技能，并督促教師將其有效地傳授給學(xué)生；讓教師深入企業(yè)掛職鍛煉，增強(qiáng)實踐指導(dǎo)能力。在課程團(tuán)隊建設(shè)方面，組建由機(jī)械、計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、工程學(xué)等多個學(xué)科背景的教師組成的教學(xué)團(tuán)隊，開發(fā)綜合性的人工智能課程。在產(chǎn)學(xué)研方面，學(xué)校與企業(yè)共建人工智能技術(shù)研發(fā)中心，為本科生提供更多的實踐機(jī)會。

結(jié)語

為適應(yīng)新時代智能化背景下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和人才需求，本文以機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)為研究對象，先分析了工程類高校開展應(yīng)用型人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研合作教育和人工智能賦能課程建設(shè)的必要性，然后厘清了現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生在人才培養(yǎng)方案、學(xué)科競賽、科研項目等方面存在的關(guān)鍵問題，最后探究了智能化時代下機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的措施，研究成果有望為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］齊培培，徐璨，孫丹丹．?dāng)?shù)字化背景下應(yīng)用型本科會計人才培養(yǎng)模式探究［J］．科教導(dǎo)刊，2023（13）：3941．

［2］陳青，周臨震，顧金彤.以產(chǎn)出導(dǎo)向、專業(yè)對接產(chǎn)業(yè)的本科應(yīng)用型專門人才培養(yǎng)實踐：以機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為例［J］.科技風(fēng)，2023（27）：5355.

［3］王一雯.人工智能在機(jī)械制造及其自動化中的應(yīng)用分析［J］.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2021，56（01）：1011.

［4］靳繼勇，崔陸軍，鄧大立，等.產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下機(jī)械專業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)培養(yǎng)的探究［J］.科技風(fēng)，2023（29）：8284.

［5］楊曦.應(yīng)用型本科院校產(chǎn)學(xué)研合作教育模式研究［J］.中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報：上旬刊，2020（11）：156158.

基金資助：2022年度安徽工程大學(xué)校級本科教學(xué)質(zhì)量提升計劃項目“交通工程專業(yè)卓越人才培養(yǎng)創(chuàng)新項目”（2022lzyybj01）；2023年度安徽工程大學(xué)校級本科教學(xué)質(zhì)量提升計劃項目“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計，課程思政優(yōu)質(zhì)課”（2023szyzk42、2023xmskk12）；2023年度安徽省、安徽工程大學(xué)研究生教育質(zhì)量工程項目（2023qygzz025、2023yzl015、2023yz1041）；2022年度安徽工程大學(xué)校級本科教學(xué)質(zhì)量提升計劃項目（2022szyzk66）

作者簡介：胡焰（1992—"），男，漢族，河南信陽人，博士研究生，講師，碩士生導(dǎo)師，研究方向為先進(jìn)制造技術(shù)與裝備。