面向中国制造2025的工程实训体系构建与实践*——广东技术师范学院“双链实训体系”的探索

戴青云　邓文新　刘　庆　张　进



面向中国制造2025的工程实训体系构建与实践*

——广东技术师范学院“双链实训体系”的探索

戴青云邓文新刘庆张进

本文针对中国制造2025急需构建的多层次人才体系，特别是技能应用型人才培养体系的迫切需求，开展工程教育教学理念、教育技术、教学方法、教学内容和实训模式的综合改革，进行跨学科、跨行业、全知识链的系统构建与实践，创新探索实现专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程的充分对接——人才链对接产业链。

中国制造2025；人才链；产业链；工程实训体系；重构；实践

一、问题的提出

随着知识经济时代的到来，高等院校通过关键知识和技术的生产、传承和运用，成为推进社会变革的重要力量，特别是在创新驱动发展战略中，发挥着越来越重要的作用。当前我国经济进入新常态，新常态下发展动力转换，对科技、人才提出了更高层次、更大规模的要求。[1]随着创新驱动战略和中国制造2025战略的实施，以及“互联网+”行动计划、“双创”计划的推进，中国制造既需要高水平的科学技术原始创新人才引领于上，综合素质高、组织协调能力强的工程技术整合创新人才支撑于中，也需要高素质的技能应用型人才筑底于下，共同形成支撑中国制造2025的多层次人才体系。职业教育的使命是面向中国制造2025的产业发展需求，培养全人才链对接全产业链，打造从专业博士、专业硕士、应用型本科、高职到中职的技能应用型人才，重构从国际一流大学、高水平大学、应用型本科、高职高专到中职技校所构成的多层次人才培养体系。[2]

中国制造2025规划的核心是智能制造[3]，需要大量熟悉产品的全生命周期各个环节(创意设计、概念设计、知识产权保护、智能制造、物流供应链、电子商务、移动服务、品牌提升等)知识创新的综合性、复合性人才，形成完整的人才链(科学技术人才、工程技术人才和技能应用型人才)。目前，广东省技能、技术人才的求人倍率达到2.0以上，即2个岗位才1人求职，尤其是在珠三角地区，缺乏技术能手、技能人才的现象较为普遍。有数据显示，目前仅广州市的技工缺口就达50万人，高技能岗位人才更加供不应求。在技能应用型人才供应不足的背后，是国家职业教育师资严重匮乏和技术师范教育实验实习实训方法和手段亟待创新与优化的现实困境。[4]此外，随着产业转型升级的加快和战略性新兴产业和现代信息服务业的快速发展，高等院校原有的按照某一学科组织的教学体系，以及职业院校按单一岗位组织的人才培养方式均存在明显的问题，主要表现在学生知识碎片化、学校资源碎片化、学生职业变迁能力弱等方面，急需根据社会市场需要打破学科边界藩篱，突出学科交叉融合，增强岗位变迁能力，推动面向全产业链的工程实训的融合与创新。面向中国制造2025，我国工程教育的教学理念、教育技术、教学方法、教学内容和实训模式必将发生深刻的变革。[5]

二、国内外工程实训现状分析

1.CDIO工程教育训练模式。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate) ，它以从产品研发到产品运行的生命周期为载体 ,让学生以主动的、 实践的、 课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。[6]

2.OBE工程教育模式。OBE(Outcomes-based Education)是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价工程教育的结构模式。实施OBE教育模式主要有四个步骤：定义学习产出(Difining)、实现学习产出(Realizing)、评估学习产出(Assessing)和使用学习产出(Using)。这涵盖了戴明环中计划、实施、检查和行动等各要素。[7]

3.行动导向的实训教学模式。行动导向型教学法的整个教学过程可分为收集信息阶段、独立制定工作计划阶段、决定阶段、实施阶段、检查阶段和评估阶段。在整个教学中学生始终占据主体地位，教学质量的高低最终通过学生的综合素质得到反映和体现。采用行动导向式教学法进行教学，学生在获取真知的过程中，必然会引起素质的提升。这个素质指的是学生的思维和行为方法、动手能力和技能、习惯和行动标准及直觉经历、需求调节、团队合作等方面的综合。[8]

从世界范围的实践看，人才培养更注重能力培养，丰富社会实践，着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能。但是，在工程实训教育的培养方式、课程体系、训练理念、教学方法和手段改革等方面仍然有较为突出的问题：高校工程训普遍存在知识碎片化、资源碎片化的现象；学生接触工程实践训练虽然不少，按行业产业技术链组织的知识链不够完整，很难使学生透过树木见到森林，了解整个行业的技术动态，使得工科大学毕业生创新实践的周期长，“创新”、“创造”、“创业”效率不高。[9]其次，传统的工程训练培养方式，多以设备或者工位为中心，学校与企业之间、科技与产业之间存在分离，使得学校培养的学生实践能力要么与企业需求存在差距，要么太依赖企业的顶岗实践，造成一定的脱节现象。因此，当前的工程教育和职业教育领域中仍然缺乏面向产业需求、对接全产业链的全人才链实训体系。[10]教育特别是高等教育需要更加突出科学研究、社会需求和技术进步的支撑和引领作用。

三、“人才链对接产业链”的工程实训体系构建

在“互联网+”时代，随着电子商务、移动信息技术、物联网、云计算、大数据技术的迅速发展，在推动全球新一轮技术革命的同时，也推动了新一轮制造革命。[11]中国制造逐步从市场需求+批量生产+渠道销售模式向个人定制+智能制造+移动电商的用户需求导向模式过渡，同时为了推动中国制造向中国创造，创新驱动首先要重视知识产权的保护与转化应用[12]，所以急需培养具有面向行业全产业链、跨学科专业结构全知识链、适应产业多岗位变迁的复合型人才。为此，本文提出一种“人才链对接产业链”的工程实训体系——“双链实训体系”构建方法，围绕中国制造2025 和“互联网+”对职业教育的教学理念、教育技术、教学模式带来的变革，进行面向行业产业需求的人才培养模式的重构与应用实践。

1.双链实训体系构建的基本理念

通过对产业链不同岗位所需的知识与技能要求，跨学科组织理论教学、“三实”实践(实验、实习、实训)、三创“创新、创业、创造”等教学环节，将老师科研与教学紧密结合，通过产学研合作引入行业企业等市场资源，为老师和学生提供跨学科的、能满足市场市场需求的工程训练环境，解决长期被诟病的学生知识碎片化、学校资源碎片化、老师科研与教学脱节、学校所学知识与社会需求脱节、科技产业两张皮等历史遗留问题，引导学生面向产业链组织自己的知识链，从而提升学生的创新创造能力和职业变迁能力，为中国制造彻底告别微笑曲线低端迈向中国智造和中国创造提供高素质、综合性、复合型、创新型人才支撑。

2.双链实训体系的知识组织模型建构

双链实训体系中的具体内容包含创意设计、分布式智能制造、仓储物流、移动电商、大数据、品牌文化、智慧教育、智能管理8个部分(如图1所示)。其中，创意设计包括概念设计、专利检索、三维扫描；分布式智能制造包括数控加工、固晶生产线、PCB生产线、工业机器人；仓储物流包括数字化包装、仓储、物流、移动机器人；移动电商包括供应链、电子商务、移动信息服务；大数据包括物理网、云计算、大数据；品牌文化包括品牌、创意、维权、服务；智慧教育包括教育技术、教育资源(慕课、微课、TED)、教育网络(智慧校园)；智能管理包括企业管理系统软件设计(CRP、ERP、MES、SCM、PLM等)、智能实验室管理(考勤、门禁、课程管理、工具管理、资源管理)等。

图1　跨行业产业的知识组织模型

(1)工业设计知识领域，包括造型设计、概念设计、机械设计、电路设计、服装设计、环境规划、室内设计、建筑设计、UI设计、平面设计、包装设计、广告设计、动画设计、展示设计、网站设计等，可以参与心理学，社会学，美学，人机工程学，机械构造，摄影，色彩学等等学科的研究；

(2)计算机技术知识领域，可以进行计算机硬件和软件的课程学习，主要包括但不限于计算机软件、计算机硬件、微机原理、网络技术、软件技术、物联网、云计算、大数据、数学等等；

(3)电子信息知识领域，主要涉及光电检测技术、应用电子技术、压缩存储技术，信息获取与控制，信号与信息处理、信息安全技术的原理及实践等等；

(4)结构设计知识领域，主要涉及建筑结构设计、产品结构设计等等；

(5)机电控制知识领域，包括平面机构的结构分析、机构的运动分析、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构、机械的平衡、机器运转和速度波动的调节、平面机构的力分析以及Matlab语言在机械原理中的应用等等；

(6)物流管理知识领域，可以进行物流构成(物料的运输、配送、仓储、包装、搬运装卸、流通加工，以及相关的物流信息等环节)，物流活动(用户服务、需求监控、定单处理、配送、存货控制、运输、仓库管理、工厂和仓库的布局与选址、搬运装卸、采购、包装、情报信息)等知识的学习；

(7)市场营销知识领域，可以进行营销原理(包括市场分析、营销观念、市场营销信息系统与营销环境、消费者需要与购买行为、市场细分与目标市场选择等理论)、营销实务(由产品策略、定价策略、分销渠道策略、促销策略、市场营销组合策略等组成)、营销管理(包括营销战略、计划、组织和控制等)、特殊市场营销(由网络营销、服务市场营销和国际市场营销等组成)知识的学习；

(8)物联网工程知识领域，主要涉及传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等知识以及各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通(M2M)、应用大集成(Grand Integration)以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网(Intranet)、专网(Extranet)、互联网(Internet)环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面(集中展示的Cockpit Dashboard仪表盘)等管理和服务，此外还有各种基于互联网技术的APP应用。

3.双链实训体系的实施模型构建

围绕行业产业需求把机电、自动化、电子信息、计算机、教育技术等工科学科相关专业和美术、文学、管理、法律等文科专业整合起来，特别是将知识创新与知识产权保护植入产业链的前端。涵盖概念设计、工业设计、结构设计、产品设计、机械设计、电子设计、专利检索、反求设计、3D 建模、机械原理、数控加工、智能制造、工业机器人、电子信息、计算机、物流管理、市场营销、电子商务、物联网工程等学科、专业，实现高等学校学术性、技术型、师范型的完美结合，围绕工业制造2025 和互联网+时代行业产业对高素质、高水平、高职业变迁能力的创新型技术与管理人才的迫切需求，对工程教育和工程实训模式进行重构与实践，为全产业链提供相匹配的全人才创新链和知识链与知识结构，为产业转型升级和新型战略产业和现代服务业培养培训数以千万计的高素质技能应用型人才(如图2所示)。

图2　面向产业链的工程实训模型

四、“双链实训体系”工程实训应用案例

“人才链对接产业链”的工程实训，可以围绕某个行业或者专业镇的实际需求，采取分布式或者集中式的方式面向产品全生命周期各关键环节技术链，跨学科专业组织对应的知识链，再通过教学过程的科学组织将老师的科研与学生的三实(实验、实习、实训)

紧密结合，通过科研支撑引领并促进教学，提高学生分析实际问题、解决实际问题的能力，从而培养出中国制造产业急需的创新型、应用型人才(如图3)。从横向看，实训人员利用创意设计实训室进行概念设计，然后到专利实训室进行专利检索，了解所进行的设计是否存在专利侵权；检索专利后开始到产品设计实训室进行产品设计，然后到产品生产实训室进行生产，该过程可能经历产品的结构设计、电路设计、产品装配与调测等等与供应链全流程的实训，生产完成入库后，可以利用网络电商进行销售实训；经过前面环节的实训环节的数据记录，对产品进行数据分析，经过分析决策，合理地进行市场营销和市场广告的推出。从纵向看，实训人员在训练过程中，可以进行各种知识的学习和补充；不同的训练环节，有不同的知识结构，因此可以进行不同的知识积累。知识的积累过程，就是实训人员岗位角色的转换过程。

图3　跨学科全知识链工程实训体系的应用模式图

跨学科知识组织情况如下。

1.创意设计训练，可以独立进行产品的创新设计；也可以通过头脑风暴进行产品的理念设计。

2.专利检索训练，可以对创意产品是否有创新性进行检索查新，并对创新设计专利进行保护。

3.三维扫描训练，可以利用反向设计思路，对已有产品进行三维扫描后再进行创新设计，减少开发时间，节约开发成本。

4.工业机器人训练，可以对机器人进行编程设计、操作加工产品。

5.PCB生产线训练，可以进行电子产品的原理图设计、PCB设计、PCB加工、电子元器件的贴装与焊接。

6.软件设计训练，可以进行电子硬件产品的程序开发与调测训练，进行系统软件的开发与调测训练。

7.数控加工训练，可以进行数控机床的编程、操作训练。

8.仓储物流训练，可以进行供应链全过程的训练。

9.电商平台训练，可以进行电子商务平台的设计开发训练以及电商产品的实际配送与客户服务等训练。

10.数字化包装训练，可以进行产品的包装设计、广告设计训练。

11.大数据分析训练，可以进行产品的数据分析和数据处理，提供决策依据。

12.物联网技术训练，可以进行数字网络的安装与调测，网络的APP开发与应用等等。

这种工程实训模式可以贯穿现有企业的设计、开发、调测、生产、实验、检验、仓储、营销各个环节，涉及产品生命周期全过程，还可以开展技术培训、开发设计、手工操作、网络搭建、测试验证等。

五、“双链实训体系”工程实训的应用效果

针对中国制造2025急需构建的多层次人才体系的迫切需求，本文搭建了一个跨学科、跨行业、全知识链的集成实训平台，将专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程紧密对接，并对工程教育教学理念、教育技术、教学方法、教学内容和实训模式的综合改革进行了探索与实践，有一定的参考价值。

1.拓宽传统的单一实验室训练模式，打通场地资源，拓展实训平台，实现创新与创业结合、科学研究与教学实训结合；探索产教融合、科教结合、资源整合的实现与突破，让教育、科技、产业资源不再碎片化。

2.打破传统一对一的专业培养模式，培养知识全面的复合型人才，围绕产业链，对接人才链，重构知识链；实现专业重构、课程重构、实训环境重构和教学模式重构，让学生知识不再碎片化。

3.打破现有按学科的资源配置方式，克服现有按学科的资源配置方式过于分散、低水平重复投资、利用率不高、配置不合理、各自为政校内资源无法协同等现象，让学校资源实现共享优化不再碎片化。

4.鼓励企业参与人才培养的全过程，强化人才与行业产业的紧密联系，推进产学研深度融合，不断根据社会和市场创新驱动需求更新老师的教学理念、教育技术、教学方法、教学内容和实训模式，让老师科研与教学深度融合不再分离，让研究(科研、教学、管理)、三实(实验、实习、实训)、三创(创新、创业、创造)一体化。

六、总结

实践证明，面向中国制造2025的工程实训体系可开展职教师资培养培训、高技术应用型人才培养、职业院校技能型人才培养、制造类行业企业技术工人培训、互联网+职业教育与培训，辐射珠三角、粤东西北地区。同时，利用面向行业的实际需求，结合产业链的岗位能力要求开展智能制造工程实训，既能够有效推进职业教育的课程建设、专业建设和产教融合，也必将彻底变革实验、实训和实习的模式，推动职业教育创新和创业，服务地方产业转型升级。

[1]夏建国,周太军.中国制造2025和应用型大学发展[J].中国高等教育，2015(9).

[2]马海泉.科教融合，协同发展[J].中国高校科技，2012(1-2):1.

[3]苗圩.中国制造2025 迈向制造强国之路[J].国防科技工业，2015(6).

[4]陈衍.体系建构到了关键期[J].职业技术教育，2015(9):1.

[5]周光礼，马海泉.科教融合：高等教育理念的变革与创新[J].中国高教研究，2014(8):9.

[6]顾佩华,沈民奋,李升平,等.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008(1).

[7]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014(1).

[8]壮国桢.高职教育“行动导向”教学体系研究[D].上海：华东师范大学，2007.

[9][11]周光礼.论高等教育的适切性——通识教育与专业教育的分歧与融合研究[J].高等工程教育研究，2015(2):8.

[10]郑果丽.软件人才实践平台构建与创新[J].中国职业技术教育，2015(14).

[12]张伯友.创新驱动和知识产权战略运用基本导向探析[J].科学中国人，2015(12).

(责任编辑钟嘉仪)

2015-11-02

戴青云，广东技术师范学院副院长，博士，教授，博士生导师；邓文新，广东技术师范学院教育技术与传播学院院长，顺德现代职业教育研究院院长，顺德中德工业学院院长，博士，教授；刘庆，广东工业大学讲师，博士研究生；张进，广东技术师范学院工业中心主任，教授。(广州/510665)

*本文系2014年广东省深化教育领域综合改革试点项目“应用型大学科学研究分类评价与激励机制综合改革与实践”和2014年广东省科技计划项目“基于RFID的工程训练管理服务平台”(项目批准号2014A040401079) 阶段性研究成果。