面向新一代智能制造的机械类研究生创新能力培养研究

陈继文 杨红娟 姬帅 李丽 杨璐慧

摘  要：新一代智能制造将引领和推进新一轮工业革命，为实现中国制造业的跨越式发展提供了历史性机遇。文章分析了新一代智能制造内涵及对人才的需求，总结了机械类研究生创新能力培养需要解决的主要问题，阐述了适应新一代智能制造发展的机械类研究生培养目标，提出机械类研究生创新能力的培养途径，包括加强思想引领工作，建立科学的理论教学体系，加强多元化科研实践环节建设，营造促进创新的学术氛围，完善创新评价机制，强化研究生导师队伍建设。

关键词：新一代智能制造;研究生;创新能力;培养体系

中图分类号：G640       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）27-0032-04

Abstract： The new-generation intelligent manufacturing will lead and promote a new round of industrial revolution， providing a historic opportunity for the leap-forward development of China's manufacturing industry. This paper analyzes the connotation of new-generation intelligent manufacturing and the talents demanding， summarizes the main problems that need to be solved in the cultivation of innovation ability of mechanical graduate students， expounds training objectives of mechanical graduate students to adapt to the development of new-generation intelligent manufacturing， and explores ways to improve the innovation ability of mechanical graduate students， which includes strengthening the ideological guidance， establishing the scientific theoretical teaching system， enhancing the construction of the diversified research practice， creating the academic atmosphere to promote innovation， improving the innovation evaluation mechanism and strengthening the construction of postgraduate tutors.

Keywords： new-generation intelligent manufacturing; graduate student; innovation ability; cultivation system

引言

随着全球制造业正在进行剧烈的深层次变化，制造业再次成为各国的竞争焦点。从20世纪80年代日本提出“智能制造系统（IMS）”，到美国提出“信息物理系统（CPS）”，德国提出“工业4.0”，智能制造正在全球范围内加速发展。我国制造业体系虽然世界规模第一、门类齐全、独立完整，但还存在着大而不强、产业水平多处于中低端等突出问题，正在通过实施“中国制造2025”战略，积极推进智能制造条件下的高质量发展，新一代智能制造将成为制造业发展的核心驱动力，实现制造业革命性的变化[1-2]。到2035年，中国智能制造水平将走在世界前列，其中新一代智能制造在我国实现大规模推广应用[3]。我国要抢占新一轮工业革命的主动权，从制造大国转为制造强国，人才是关键。新一代智能制造的发展需要人才引领，迫切要求建立科学合理的高层次人才培养机制，加快培养智能制造发展急需的人才。机械类研究生教育是新一代智能制造高层次、创新型人才培养的行业基础。本文将以新一代智能制造需求为切入点，阐述机械类研究生创新能力培养面临的主要问题，建立新形势下机械类研究生的培养目标，探讨面向新一代智能制造的机械类研究生创新能力培养的途径，促进机械类研究生教育内涵式发展，实现机械类研究生培养质量与社会需求的协调发展。

一、新一代智能制造內涵以及对人才的需求

智能制造是新一代信息技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成，实现制造的数字化、网络化、智能化，并不断提升企业的产品质量、效益、服务水平，推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展[3]。智能制造的理念与技术经历了几十年的发展，涌现出了各种相互交织的范式，如精益生产、柔性制造、并行工程、敏捷制造、数字化制造、计算机集成制造、网络化制造、云制造、智能化制造等。智能制造作为制造业和信息技术深度融合的产物，相对应于三个信息化技术发展阶段，可归纳出三种基本范式：从上世纪中叶到90年代中期的数字化制造——第一代智能制造，其主要特征为计算、感知、通信和控制;从上世纪90年代中期开始的数字化网络化制造——“互联网+”制造或第二代智能制造，其主要特征为互联网大规模普及应用;当前的数字化网络化智能化制造——新一代智能制造，其主要特征为新一代人工智能技术应用，实现工业互联网、大数据及人工智能实现群体突破和融合应用。新一代智能制造是先进制造技术和新一代人工智能技术的深度融合，知识的产生、获取、应用和传承效率将在制造领域发生革命性变化，智能感知、智能决策、智能学习、智能诊断、智能优化等技术的应用，使制造系统具有了认知学习的能力，显著提高制造业创新与服务能力。

从事新一代智能制造的机械类高层次人才，需要恪守职业道德，弘扬工匠精神，夯实专业基础，获取融合自动化、人工智能、计算机等跨学科的知识，满足新一代智能制造对制造业的集成与融合、智能化和创新、个性定制与生产企业服务化转型等方面的要求。

二、机械类研究生创新能力培养需要解决的主要问题

发展新一代智能制造，建设制造强国，需要培养大量符合行业需求、创新能力强的机械类研究生。目前，受各种因素影响与制约，机械类研究生创新能力的培养还不够，不能满足新一代智能制造发展的需求。

（一）学生自身方面，学习主动性不足会影响研究生创新能力培养质量提高

学生是研究生创新能力培养的主体，需要学生具备学习认真、勤于钻研的品格。但目前部分学生基础知识薄弱，习惯于被动学习，主动思考钻研问题的意识不够强，不利于研究生创新能力的培养。此外，部分学生是为了暂避就业压力而选择读研，或主要为了获取研究生文凭，对研究生阶段的学习和研究工作缺乏正确认知和明晰的规划，从事科研工作的愿望和兴趣不够强烈，考虑学习之外的事情比较多，不能专心于研究生科研工作，影响了研究生创新能力的培养。

（二）教学体系方面，培养目标、课程教学体系和培养模式不能及时响应时代和行业发展的新需求

随着制造业新业态新模式不断发展、市场竞争愈发加剧，要求不断提升高层次人才的创新能力，但高校机械类研究生培养体系不能满足智能制造行业的发展需求，导致研究生培养目标与行业需求不相适应。同时，随着智能制造领域不断涌现各种新技术，需要不断淘汰陈旧技术，但目前高校设置的机械类研究生课程经常受限于传统的学科观念，不能及时更新课程体系和授课内容，且学生在课堂上主要是被动接受，缺少讨论互动环节，不利于学生创新思维能力培养。此外，机械类研究生教育以教学型、知识型和封闭型培养为主，常囿于书本的理论知识，实践能力得不到充足地锻炼，不利于学生提升学习积极性、动手能力及创造性。

（三）创新实践方面，实践教学资源建设投入不足，保障与奖励机制不完善，不利于学生创新实践能力培养

机械类研究生创新能力培养离不开实践，而创新实践需要相应的环境与资源的支持和保障，而受传统观念和现实条件等因素影响，机械类研究生实践教学一直相对比较薄弱，创新实践资源缺乏的问题比较普遍，不能有效地提高研究生的实践动手能力。影响这个问题的主要因素：长期以来，高校对本科教学资源配置比較重视，而研究生实践教学资源建设没有得到足够的重视，支持智能制造相关研究的创新实验室建设不足，不利于研究生激发创新意识和提升实践动手能力;学校与企业智能制造生产实际存在一定程度的脱节，产学研合作机制不完善，研究生在学习期间接触生产现场机会较少，没有充分利用企业智能制造实践资源[5]。此外，各培养单位制定了研究生创新计划，一定程度上激励了学生从事创新活动，但研究生创新实践能力培养保障体系不完善，学生仍多处于被动参与状态，抑制了学生的创造力。同时，政策扶持与资金支持的不到位，使研究生创新实践动力不足，降低了学生投入创新实践的积极性。

（四）导师队伍方面，具有高度责任感和学术水平的师资不足，对于机械类研究生创新能力培养会产生消极影响

导师对于研究生学习专业知识、培养科研兴趣、提升科研能力、严谨治学态度等方面都具有重要的作用，而缺乏高水平的导师队伍，就难以培养出智能制造所需要的优秀机械类研究生创新型人才。由于缺乏遴选、培养和考核导师与任课教师的有效措施，部分教师的教学能力、学科背景、敬业精神和岗位意识等方面还有欠缺，不利于培养出视野开阔的高层次创新型人才。同时，部分导师自身承担着繁重的教学科研任务，不能给出充足的时间和精力来培养自己的学生，导致学生学习懈怠，不能有效地提升学习和科研能力。

三、新一代智能制造对研究生培养目标的要求

新一代智能制造的高端人才需求对机械类研究生培养目标提出了新的要求，机械类研究生培养的目标也应随着调整，将培养目标聚焦到新一代智能制造的高层次技术人才上，需要具备融合新一代人工智能技术的机械工程综合能力，主动适应新一代智能制造对知识、能力、素质等方面的新需要。

（一）从知识层面看，研究生应具备多学科融合的知识结构

新一代智能制造具备智能产品、智能生产、智能服务三大功能系统以及工业智联网和智能制造云两大支撑系统，从业人员需要具备自然科学、技术科学和人文社会科学等跨学科知识，才能形成面向新一代智能制造的科学知识体系，实现知识结构发展性的动态平衡。该领域的研究生培养在我国还处在起步摸索阶段，学生的本科专业多为机械工程、计算机工程、信息工程等，不能很好地掌握学科间的基础知识，需要加强跨学科融合的学习培训才能形成多学科融合的知识结构体系[6]。

（二）从能力层面看，研究生应具备突出的工程实践能力

新一代智能制造要依靠人的创新与实践，通过梳理和审视新一代智能制中的众多工程技术信息，寻求技术创新点，提出解决问题的有效方案并付诸实施，检验和实现知识的价值。其次，新一代智能制造的发展需要制造业的全球化和多学科知识的高度融合，该方向的研究生需要面对纷繁复杂的前沿知识，精准获取关键知识并形成事实方案以解决工程实际问题;同时，还需具备一定的工程领导能力与国际交流能力，更好地满足日益广泛交流合作的需求。

（三）从素质层面看，研究生需要具备强烈的创新意识

创新是推动制造业发展的源泉与具体产品的核心价值所在，在智能制造中更是附加值最高的体现。面对物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术提出的新问题和新需求，具有互联网思维创新特质的人才能更好适应新一代智能制造的新需求。孜孜以求的工匠精神，追求卓越的价值取向，爱国敬业与可持续发展的社会责任感，良好的质量、安全与服务意识将更好地推动新一代智能制造发展。

四、面向新一代智能制造的研究生创新能力培养体系探索

（一）加强促进学生创新的思想引领工作

强化家国情怀和社会责任感，使学生充分认识到智能制造对我国现代化建设发展的重要意义，树立为建设制造业强国而投身科研工作的信念。为研究生提供强有力的职业生涯规划教育，增强研究生专业认同，做好职业发展规划，端正学习态度，激发科研热情，提升学生创新能力培养质量。提高学生进行学习和科研工作的主动性，掌握科学的学习与研究方法，改变被动学习的习惯，增强主动思考钻研问题的意识，提升学生创新能力培养的效率。不拘泥于陈旧的思想，采取开放的态度进行研究生培养，使学生思维更加开阔，勇于进取和探索、增强学生创新能力培养的水平。

（二）建立科学的理论教学体系

新一代智能制造的内外部均呈现系统“大集成”，具备集中与分布、统筹与精准、包容与共享的特性。因此，机械类研究生培养必须要加强学科交叉融合，打通现存学科及专业间的边界，建立一整套相互渗透的跨学科课程体系。基于培养目标和现实情况构建模块化课程体系，剪除低层次课程，整合相近课程，动态设置学科前沿课程，在加强基础知识和专业知识的基础上，重视课程的前沿性和国际性，亟需将当前热点的信息技术和人工智能技术融入机械大类相关课程，增加人工智能、物联网、大数据、云计算、智能制造、机器人学等相关课程。跨学科的课程体系有利于促进学科间知识体系的融合创新以及更深层的知识发现，满足新一代智能制造过程的集成化、融合化需求，拓宽学生的领域视角，提高学生的集成创新能力，更好地解决复杂的学科交叉问题。

根据培养类型与课程类型采用多样化教学模式，鼓励教师采用启发式、讨论式、情境化等教学方法，通过互动和沟通提高学生课堂的主动性、积极性和参与性;使学生掌握多角度的思维方式，培养学生的创新思维;提升学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发学生的创造精神。不断完善、丰富教学内容，可将教师科研成果引入教学内容，增强教学内容的前沿性和专业性。加强理论授课内容与实践的结合，采用项目驱动的方式锻炼学生运用知识解决问题的能力识[7]。通过学术交流和专家讲座，使研究生及时掌握新一代智能制造领域的最新研究成果和发展趋势，拓宽学生的视野，激发他们的创新意识。

（三）加强多元化科研实践环节建设

根据工科研究生的特性，科研实践是培养面向新一代智能制造的机械类研究生创新能力的关键途径。构建多维实践教学体系，通过实验实践教学、学科竞赛等途径，提升研究生创新能力。突破机械学科的传统结构壁垒，建立跨学科的科研实验平台，实现多学科力量的有效融合，为人才培养提供硬件保障[8]。新一代智能制造强调学科的实用性，需要加强全方位的校企合作，共议培养计划，共商课程设置，构建全流程实践教学研究体系;建立联合实践基地，实现科教与产学的有效融合，通过校企合作弥补学校资源不足的问题，企业的最新生产技术也可以促进教育改革，使学生直接参与智能制造过程，提高工程实践能力。

（四）營建促进创新的学术氛围与评价机制

培养单位大力营造促进创新的良好学术氛围，可以有效地影响学生大幅度提升科研创新的主动性与积极性。课题研讨例会等既能展示学生的课题研究进度，又能消减学生学习和研究工作等方面的困惑，促进研究工作的开展。学生取得研究进展后会获得成就感，进一步促使自己更积极地投入到科研，形成良性循环。通过设立专项基金等方式引导和支持研究生广泛参与国内外研究项目合作与学术会议交流，加强跨学科交流，了解新一代智能制造领域的前沿信息，完善知识结构，拓宽学生眼界;在学术交流中，学生通过推介自己的研究成果，发现自己研究的不足，寻找灵感和启发，提高自身综合素质[9]。学术成果要求需切合学科实际，实现不局限于论文的成果评价多元化，多维度激励学生从事跨学科、前沿性、原创性研究工作。

（五）强化研究生导师队伍建设

研究生创新能力培养需要导师的指导和启发。首先，强化导师队伍建设，将导师的聘任、培训、考核有机结合起来，实行淘汰导师机制;对于每位导师的招生规模应做出相应的规定，合理分配招收人数，避免“多招”、“乱招”而产生的培养效果不佳的现象;关注新遴选导师的培训，举办导师交流会，分享指导经验和方法，提高导师的指导能力;打破学科、专业的界限，促进不同学科领域间导师的相互交流;借助访学进修、各类学术交流提升导师自身学术和研究生指导水平;受导师的学术专长的限制，培养的研究生多局限于某单一学科领域，无法达到新一代智能制造要求的学科交叉，因此，需要探索建立导师团队指导的模式，突破学科、专业之间的局限，组建具备合理的年龄、专业、学历和职称结构的创新型导师队伍。其次，在指导学生时，让学生掌握主动权，鼓励学生大胆思考与创新，发挥学生的学习研究能力，发掘学生的创新潜能，培养学生的创新意识、创新思维，有效提升面向新一代智能制造的机械类研究生创新能力。

五、结束语

智能制造是中国制造强国战略的主攻方向，新一代智能制造将为我国制造业的创新发展开辟更为广阔的天地。这对培养制造业高端人才的研究生教育提出了新要求，对研究生创新能力提出了更高的要求，这也是高等人才发展的必然趋势。面向新一代智能制造的机械类研究生创新能力培养，需要完善研究生培养模式，制定科学的培养目标，探索研究生创新能力提升的有效途径，通过加强思想引领，完善和优化理论教学体系，加强实践环节建设，营建促进创新的学术氛围与评价机制和强化导师队伍建设等措施，促进研究生教育质量的提高。

参考文献：

[1]Zhou J， Li P G， Zhou Y H， et al. Toward new-generation intelligent manufacturing[J]. Engineering，2018，4（1）：11-20.

[2]臧冀原，王柏村，孟柳，等.智能制造的三个基本范式：从数字化制造、“互联网+”制造到新一代智能制造[J].中国工程科学，2018，20（4）：14-18.

[3]“新一代人工智能引领下的智能制造研究”课题组.中国智能制造发展战略研究[J].中国工程科学，2018，20（4）：1-8.

[4]刘伟，江婷，陈燕，等.工科研究生创新能力培养体系的构建——以华东交通大学为例[J].西部素质教育，2019（2）：6-8.

[5]孙雪颜，苏超，李学艺，等.机械类研究生创新与实践能力培养研究——以山东科技大学为例[J].科教导刊（下旬），2018（33）：24-26.

[6]聂珍.面向“中国制造2025”的机械工程学科研究生培养模式探析[J].价值工程，2018（9）：184-186.

[7]贺智龙，肖中俊.提高研究生培养质量的途径与方法[J].教育教学论坛，2019（35）：233-234.

[8]何军，彭勇宜，孙克辉，等.提高研究生创新能力的培养方式与途径[J].创新与创业教育，2017，8（6）：109-110.

[9]钟伟，李冲，方记文，等.新工科背景下机械类研究生创新能力提升措施[J].科教导刊（下旬），2019（21）：70-73.