智能制造背景下应用型人才培养的“金专”建设

陈年生，姜楚乔，王海军

（上海电机学院 电子信息学院，上海 201306）

0 引言

智能制造是新一轮科技革命的产物[1]。上海作为对接“中国制造2025”国家智能制造示范基地，近两年来以智能制造推动产业高质量发展的平均生产效率提升50%以上，运营成本平均降低30%左右，已成为国内最大的智能制造系统解决方案供应商输出地之一。从区域经济社会发展层面看，上海对智能制造应用型人才的迫切需求毋庸置疑。然而，据悉，本科以上应用型人才在制造行业技能人才中所占比例仍然较低。预计到2020年，上海地区应用型高校毕业生依旧是企业技能人才队伍最为紧缺的重要组成部分。面对上海继续全力打造智能制造创新生态圈的重要战略需求，地方应用型高校应该从社会需求紧缺的专业人才培养着手，创新人才培养模式，以满足制造业企业对高技能应用型人才的需求，解决智能制造背景下应用型人才短缺问题。

1 智能制造背景下应用型人才培养概述

随着智能制造的快速发展，越来越多“以人为中心”的高技术含量设备在制造业企业生产过程中广泛应用，越来越多的传统工作岗位被以解决问题为导向的综合任务替代。制造业企业迫切需要“一流”的智能制造应用型人才。那么，“一流”的智能制造应用型人才应该具备什么样的特点？中国工程院院士周济在2017年世界智能制造大会报告中指出：智能制造是一个大概念，是先进制造技术与新一代信息技术的深度融合，贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节及制造系统集成，实现制造的数字化、网络化、智能化，不断提升企业的产品质量、效益、服务水平，推进制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。由此可知，“一流”的智能制造应用型人才应该具有如下4个方面的特征：①高等的学历层次；②复合的知识结构，包括学科基础知识和跨学科整合知识；③多元的能力，即专业能力和社会能力；④卓越的综合素质，即不拘常规的创新意识和精益求精的工匠精神。

在高等教育进入分层分类发展、以质图强的新时代，如何培养“一流”的智能制造应用型人才？潘懋元先生认为，高校培养“一流”人才要“各安其位”办特色，要走内涵式发展之路，要在专业、课程、教学上下工夫[2]。“各安其位”办特色和内涵式发展之路指明了高校的办学方向。“在专业、课程、教学上下工夫”指明了高校人才培养目标实现的具体措施。众所周知，工业物联网是实现制造业向智能化转型的重要基础。物联网人才是推动智能制造发展的重要主力军。因此，应用型高校主动应对第四次工业革命的“先手棋”应该是以物联网工程专业建设为载体，使培养的物联网工程专业人才成为“一流”的智能制造应用型人才。

2019年2月，中共中央办公厅和国务院办公厅颁布了《加快推进教育现代化实施方案（2018—2022）》[3]（简称方案）。方案指出推进高等教育内涵发展，必须建设一流本科教育，深入实施“六卓越一拔尖”计划2.0，实施一流专业建设的“双万”计划[4]。教育部高教司司长吴岩认为：实施一流本科专业建设的“双万计划”，就是“金专”建设计划[5]，要让“金专”建设成为新时代高等教育质量革命的利剑。

2 建设思路

“金专”建设的根本目的是提升人才培养质量。笔者认为地方应用型高校开展“金专”建设的本质是内涵式建设，即首先要正视自身在高校生态系统中特定的生态位，合理确定目标，然后借助地方资源实现“以特制胜”，显著提高学校的辨识度。基于此，为打造物联网工程专业的“金专”建设，提出以协同区域产业发展为导向、以职业行业标准为参照、以工程教育认证标准为要求、对标国外高校同类专业的内涵式建设思路。

2.1 协同区域产业发展

培养符合时代、社会以及区域经济发展需求的高质量应用型人才一直是应用型高校的主要任务。物联网工程专业是一个应用性极强的交叉学科专业，人才培养模式中的协同区域产业发展是指学校与企业共同寻找物联网技术在智能制造型企业中的落地应用，共同挖掘物联网工程专业人才在智能制造型企业中的职业岗位。通过对职业岗位工作任务的详细分析，归纳出该职业岗位对应的知识与技能，从而得出物联网工程专业人才在不同职业岗位上应该具备的专业能力，最终为专业人才培养方案的修订奠定基础。例如，在近年来物联网工程专业人才培养方案的修订过程中，通过专业教师实地走访智能制造示范区内和上海周边地区的智能制造型企业、举办智能制造型企业一线专家与专业教师的圆桌会议，得出适应智能制造型企业职业岗位的物联网工程专业人才应该具备“物联网硬件技术”“物联网软件开发”“物联网系统工程设计”和“物联网项目管理与运维”4种专业能力。

2.2 参照职业行业标准

应用型本科高校是1+X证书的实施主体，是学校教育的普遍性与不同行业企业职业要求特殊性的有机结合，是学校学历教育和社会用人需求这2个方面要素的对立统一，是教育制度，也是就业制度[6]。在物联网工程专业应用型人才培养模式中引入职业行业标准有2个目的：一方面把它作为一种人才培养模式，另一方面也把它作为一种评价标准，以实现物联网工程专业建设过程中的“双元”协同育人的教育性与社会性的结合。通过推行“双证书”制度，培养学生职业技能，提高物联网工程专业应用型人才就业率。例如，在人才培养模式的实践过程中，与企业共同筛选出与本专业从事岗位职业标准相符的职业资格证书，即工业和信息化部认可的“物联网开发工程师”职业资格证书。在大学4年期间，将有计划、分阶段地组织学生参加此职业资格证书的相关培训与考试。这种将职业标准融入专业建设的做法，能化解产业迅速发展与专业人才“贫血式”匮乏的矛盾，能摆脱培养的学生“理论研究不及部属（重点）高校，实践技能又不及特色鲜明的高职院校”的人才培养“困境”[7]，实现学校人才培养与企业应用的无缝对接。

2.3 满足工程教育认证标准

自国家大力倡导新工科建设以来，强调学生工程能力和创新能力的培养成为应用型本科院校关注的焦点[8]。物联网工程专业是新工科建设中的一个重要专业。为此，应积极响应新工科建设的要求，对照工程教育认证标准，对现有人才培养模式中的7个方面：学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍以及支撑条件进行逐项自查，对不符合工程教育认证标准的方面要求逐步改进。例如，通过对在校物联网工程专业学生的专业认可情况进行调查分析，结果表明90%的学生清晰了解本专业社会发展趋势，对专业知识较感兴趣；但也发现部分低年级学生不清楚本专业毕业时应该具备的知识、能力和素质。针对这一现象，组织校企双方专业负责人为学生宣讲毕业要求，让他们知晓达到毕业要求的学习路径；针对4个不同专业能力模块，分批组织专业教师为学生讲解每一门专业课程的地位和作用，让学生了解专业课程学习与实现毕业要求的关系，增强学生的学习主动性和自觉性；通过校企“双导师”制，与学生建立良好的沟通渠道等多项措施，目的是以工程教育认证标准促进人才培养质量提高、加强学校与企业的联系、为开展专业国际互认准备条件。

2.4 对标国外高校同类专业

根据《上海市应用型本科试点专业建设意见》，试点专业要与国际高水平同类专业开展深度交流与合作，引进国际认可的职业培养标准，提高学生的国际竞争力，建立学生海外学习、实习制度，鼓励学生积极参与国际交流。我校物联网工程专业在人才培养方案的修订过程中选择了美国普渡大学网络工程技术专业为对标专业，在充分调研该专业的课程结构与内容设置之后，结合工程教育认证标准修订了现有的物联网工程专业人才培养方案，将普渡大学网络工程技术专业的所有里程碑课程和专业课程分别对应到现有的物联网工程专业人才培养方案中，这为物联网工程专业学生到美国普渡大学交流学习实现专业互认和学分互分提供了依据，为培养学生国际化视野奠定了基础。

3 “金专”建设实施过程

基于上述“金专”建设思路，设计相应的人才培养模式实施路径。人才培养模式是高校为实现特定培养目标而进行的有组织的教育活动，是学校办学定位、指导思想和人才培养之间的重要纽带[9]，更是“金专”建设的指挥棒。为实现“一流”的智能制造应用型人才培养目标，物联网工程专业的“金专”建设充分利用智能制造型企业资源进行课程体系、合作模式、教学内容和方法的改革与创新，目的是让培养的智能制造应用型人才能够无缝对接企业需求，支持区域经济社会发展。

3.1 构建“双证融通+能力导向+企业项目+认证”的专业课程体系

复合的知识结构、多元的能力、卓越的综合素质是智能制造应用型人才的重要特征。其中，知识是基础、能力是重点，知识、能力、素质需要协调发展。基于此，依托物联网工程专业的“金专”建设，构建“双证融通、能力导向、企业项目、认证”四位一体的专业课程体系，如图1所示。

图1 “双证融通+能力导向+企业项目+认证”专业课程体系

双证融通：人才培养目标达成度高、社会用人单位满意度高是通过“金专”建设提升人才培养质量的重要标志之一。为此，整合相关的学科基础课、专业基础课和实践类课程内容，突出专业技能学习与岗位技能学习。按照岗位所需具备的知识、技能为内容整合课程体系，同时将职业标准融入课程标准、职业鉴定方式融入课程考核、职业能力融入专业能力、职业活动融入教学过程，使职业标准与专业课程标准衔接。学生毕业时既可获得毕业证书，也可获得行业职业资格证书。截至目前，物联网工程专业已毕业学生196名，毕业率100%，签约率为96.77%，毕业生深受用人单位好评。

能力导向：激发学生学习兴趣和潜能，让学生忙起来是通过“金专”建设全面振兴本科教育、提高本科教育质量的关键之一。基于此，通过设置素质教育和通识教育课程平台培养学生人文素质，提高学生的人际交往能力、团队协作能力以及环境适应能力。在专业能力和综合能力方面，以“物联网硬件技术、物联网软件开发、物联网系统工程与设计、物联网项目管理与运维”四大核心能力为主线，设置专业核心课程和专业课程，构建人才培养方案。在实践实习教学体系方面，通过深度校企合作，强化学生工程实践能力培养。2015年到2018年间，上海电机学院物联网工程专业学生共承担上海市大学生科技创新项目30项。研究主题涉及“基于物联网的环境传感器设计”“移动终端室内定位系统应用”“可穿戴类软件开发”“足球机器人系统设计与开发”“远程控制的电动汽车充电桩”等与智能制造相关的内容，获得的资助经费达30多万元；获得包括中国服务机器人大赛全国一等奖、全国大学生物联网设计竞赛（TI杯）华东赛区二等奖、第十三届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛全国三等奖、中国机器人大赛服务机器人专项赛全国一等奖等各类学科竞赛奖项16项。

企业项目：积极集聚产业优质教育资源，优化人才培养机制，着力推进与企业合作办学、强化实践教学是“金专”建设的核心。因此，在物联网工程专业建设中，依托校企合作教学团队，充分利用企业的实际工程环境和实践教学资源，引入企业项目到学校，实施以技术项目为导向的实践教学模式。让学生在课程实验中接触实际项目开发，并将开发完成的项目转化为教学案例。以企业项目为载体的实践教学，不仅保证了理论与实践有机融合，还优化了专业人才培养方案中的实践教学内容，培养了学生解决复杂工程问题的能力。

认证：“金专”建设的重要理念就是坚持以学生中心、以产出为导向、持续改进，建立健全自查自纠的质量保障机制并持续有效实施，将对质量的追求内化为全体专业老师与学生的共同价值追求和自觉行为。因此，在物联网工程专业的“金专”建设过程中，将工程教育认证的标准贯穿到课程体系构建的每一个环节，为检查所有的教学活动是否支撑毕业要求提供依据。

3.2 构建“三短一长”校企合作模式

地方应用型高校开展“金专”建设要紧贴区域及行业的创新实践，加强产教融合，着力培养具有动手能力和应用能力的高素质应用型人才。为此，在物联网工程专业的“金专”建设过程中，我们构建了“三短一长”校企合作模式。“三短”指的是人才培养方案中前三年的3个暑期，“一长”指的是第4学年。

设计“三短一长”的目的是充分利用人才培养方案中的小学期，让学生先在校内进行3周左右的综合实验；然后利用暑期时间，再到企业进行3～4周的项目案例学习。通过时间延续和空间交换的学习方式，能有效培养学生的综合实践能力、系统工程能力、创新意识以及团队协作能力。由校企共同制定专业实习和毕业设计的培养目标与要求，将学生专业实习的内容设置为企业具体应用课题的开发，培养学生分析与解决复杂工程问题的能力、独立工作能力、组织管理能力、社交能力。由校企共同开发毕业设计选题平台，学生在第4学期末或第5学期初选题后，可根据自己选择的课题有针对性地选修后续专业课程。学生必须在企业内进行为期一年的毕业设计，学生在毕业设计期间遇到问题由校内导师和企业工程师共同指导，目的是要求学生通过毕业设计开发出真实的产品，提升专业能力。这种“三短一长”的深度校企合作模式，有效拓展了校内实践教学体系，提升了学生的工程实践能力和创新能力。学生参与企业学习和开发的项目经整理和裁剪后又充实到实习基地案例库，丰富了教学资源。“三短一长”的校企合作具体实施路径如图2所示。

图2 “三短一长”校企合作具体实施路径

3.3 进行“立交桥”式课程建设与教学模式改革

课程是“金专”建设理念落地的“最后一公里”，是“金专”建设落实“立德树人”根本任务的具体化、操作化和目标化[10]。为此，在物联网工程专业的“金专”建设过程中，采用“1个依托、2个指导、3个对照、n种教改方法”的“立交桥”式课程建设与教学模式的改革，以提升学生的能力和素质。“1个依托”是指依托一流本科建设，利用校内外实习实践基地，改革与创新实践教学、毕业实习和毕业设计环节；“2个指导”是指鼓励学生积极参加课外科技创新活动和学科竞赛，利用核心学生成员的龙头作用，提升学生对专业学习的兴趣；“3个对照”是指对接职业证书、工程教育认证和参照对标学校来改革、整合与优化课程内容；“n种教改方法”是指针对应用型人才培养特点，从知识应用角度出发，采用现场教学法、探究教学法、项目案例教学法等教学改革方法，强调以学生为中心的教学方式，引导并培养学生解决问题和创新思维的能力。

4 结语

地方高校培养一流人才必须要强化“地域性”办学特色、要大力推行“引企入教”，要以产业和技术发展的最新需求推动人才培养改革，促进企业需求和教育供给要素的全方位融合[11]。上海电机学院是一所面向先进制造业及现代服务业的应用技术型高校，地处上海临港智能制造示范区，与园区内的多家智能制造型企业有密切合作。学校天然的地理位置优势，为培养适应智能制造行业的物联网工程专业人才提供了便利，是物联网工程专业在“双万计划”建设战略下紧抓机遇，找准定位，追求卓越，通过内涵式发展实现“创一流”的重大突破口。

上海电机学院物联网工程专业创办于2012年，办学初衷是为区域经济社会发展培养高质量的物联网工程应用型人才。目前，物联网工程专业既是上海市应用型本科试点建设专业，又是上海市“双一流”建设专业。作为“金专”建设的物联网工程专业，在智能制造快速发展的时代，创新并实践多元化的人才培养模式，为上海建成具有一定影响力的国际智能制造中心而培育“一流”的智能制造应用型人才具有义不容辞的责任。在近年的物联网工程专业建设中，始终以对接上海区域产业发展为基石，以职业行业标准、工程教育认证和对标国外高校为人才培养质量评价标准，通过校企业双方共建专业的方式，实现联合培养学生的专业技能水平、创新能力与职业素养。

新一代信息技术与制造业的深度融合给应用型人才的专业能力提出了新要求。为应对这一新时代背景，探索面向制造业变革的物联网工程“金专”建设思路，提出了基于工程教育认证的标准和深度校企合作，构建满足双证融通和专业能力培养的课程体系。通过“1个依托、2个指导、3个对照、n种教改方法”的“立交桥”式人才培养模式，全面提升应用型人才的综合素养。经过近两年的探索与实践，物联网工程专业学生的毕业率和就业率均位于学校前列并深受智能制造型企业的青睐。这些都反映了我校物联网工程专业主动适应时代发展与社会需求的人才培养模式探索与实践取得了一定的成绩。今后，我们将继续改进和完善这条人才培养模式的实施路径，形成一套可复制的应用型人才培养的“金专”建设方案。