科教融合背景下智能制造专业本科人才培养模式探索

张富强 惠记庄 刘清涛 朱斌 丁凯

摘要以新一代信息技术与先进制造技术深度融合为基本特征的制造业转型升级对机械类专业人才培养提出了新的要求。从科教融合视角出发，本文以长安大学机械设计制造及其自动化专业人才培养为例，以智能制造学科建设为背景，针对科研与教学融合中存在的问题，重点从智能制造课程群建设、师资队伍资源配置、科技成果转化、智能制造实训平台、学生创新创业等方面提出对策与建议，为培养适应未来工业社会发展需求的创新型人才提供有益借鉴。

关键词 智能制造 科教融合 本科人才培养

中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.13.022

Exploration on Undergraduate Talent Training Mode of Intelligent Manufacturing Based on the Integration of Science and Education

ZHANG Fuqiang[1][2]， HUI Jizhuang[1][2]， LIU Qingtao[1][2]， ZHU Bin[1][2]， DING Kai[1][2]

（[1]Key Laboratory of Road Construction Technology and Equipment of MOE，

Chang’an University， Xi’an， Shaanxi 710064；

[2]Institute of Smart Manufacturing Systems， Chang’an University， Xi’an， Shaanxi 710064）

AbstractThe transformation and upgrading of the manufacturing industry，which is characterized by the deep integration of the new information technology and advanced manufacturing technology， put forward new requirements for the training of mechanical professionals. From the perspective of the integration of science and education，the paper takes the mechanical design， manufacturing and automation in Chang’an University as an example to put forward some suggestions from the aspects of the construction of intelligent manufacturing curriculum group， the allocation of teaching resources， the transformation of scientific and technological achievements， the intelligent manufacturing training platform， and students’ innovation and entrepreneurship. The suggestions provide useful reference for the cultivation of innovative talents to meet the needs of the future industrial society.

Keywordsintelligent manufacturing； integration of science and education； undergraduate talent training

0引言

近年来，《中国制造2025》等重大战略文件为推动和部署我国智能制造基础理论研究与工业实践应用提供了明确的政策导向。[1]高等教育作为国家科技创新体系的重要组成部分，必须主动对接国家战略需求，切实承担服务社会责任，提升自主科技创新能力。国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见（国发〔2018〕4号）的“优化基础研究发展机制和环境”中，强调了推进基础研究科教融合。[2]国家十四五规划和2035年远景目标指出，提高高等教育质量，建设高素质专业化教师队伍，深化教育改革。[3]因此，我国高等教育从单纯教学、科教并重向科教融合转变是教育强国的必然选择，将前沿科学研究成果充实到课程教学过程中，不断提升授课质量和学术水平，已成为世界一流大学的核心办学理念。

智能制造是一门多学科交叉融合的理工科專业，知识涵盖面广，要求学生具备的专业理论要扎实，实践创新和动手能力要高。依据学科和行业发展需要，经过多次调研论证，长安大学工程机械学院于2020年在机械设计制造及其自动化专业新设置了智能制造方向，开始招生本科学生，紧密围绕“中国制造2025”智能制造工程发展规划和实施指南要求，旨在培养德、智、体全面发展，具有扎实理论基础和实践能力，掌握机械化、自动化、信息化和智能化等智能制造相关学科交叉知识和技术，能够运用所学专业知识和新一代信息技术在航空航天、汽车以及工程机械等领域从事产品、装备和生产线的数字化设计与制造、运营管理和应用研究等方面工作的高素质复合型人才。如何围绕智能制造方向，实现科教融合，优化人才培养体系是亟须探索和解决的问题。

1面向智能制造专业的科教融合体系架构

1.1内涵特征

智能制造发展规划（2016-2020年）中明确指出智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。[4]制造业的数字化、网络化、智能化转型是制造学、信息学、管理学等多学科交叉融合的过程，从CNKI和Web of Science核心合集数据库中检索到的智能制造各年份文献数量来看，高校在基础理论模型研究方面做了较多的探索工作。科学研究重点在于探索和发现客观事物的内在本质和运动规律；教学的重点在于引导学生学习和掌握系统的科学知识，培养成社会所需要的人。科学研究与人才培养相辅相成，科教学融合的过程就是促进知识的不断创新和持续传承。加强科研同教学的结合，把高质量的科研素材转化为优质的教育资源，把科研项目成果引入日常教学过程中，采取学生参与科研的形式，使得在探索、传承知识过程中相互学习、共同提高，从而真正实现科教融合。

1.2体系架构

高校科研与教学的融合，不仅可以提高学生的科研能力，促进教师科研项目顺利开展，而且可以将前沿的科研成果融于课堂教学、学生实践、毕业设计等教学活动，丰富教教学内容、提高教学质量。如图1所示，以学科建设平台为中心，通过师资建设、课程改革、教材建设和创新创业实践等搭建科教融合的人才培养体系。学生前两年完成相应课程学习并取得相应学分后，第三年可以根据个人兴趣爱好申请加入科研項目团队进行科研思维、创新设计、动手操作等方面的训练，第四年到相关知名企业进行生产实习，培养学生工程实践能力。

2科教融合的应对举措

2.1学科建设方面

学科建设是基础。注重科学研究，加强学科建设，长安大学机械设计制造及其自动化专业依托国家双一流重点建设学科“交通运输工程”，聚焦服务“制造强国”战略的机械类人才需求，着力培养面向先进设计制造、智能制造等领域的创新型复合人才。目前已发展成为国家级特色专业、陕西省名牌专业、“211工程”重点建设专业，同时也是入选“陕西省一流专业”和“国家一流本科专业”的建设专业。学校特别重视交通装备优势特色、加强学科交叉、推动学科基础设施建设；学院教师主动对接国家和区域重大战略，积极申报各类项目，近年来承担了包括国家863项目、国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目、科技部国际科技合作项目、西部交通建设科技项目、陕西省重大科技创新项目等在内的相关科研项目361项，总经费1.7亿元。上述项目为学科建设提供了有力支持。

2.2师资建设方面

优秀的师资队伍是培养人才的重要引领。2020年8月国家自然科学基金委第九大学部“交叉学科”的成立，表现出学科交叉的重要性。一方面，科学整合、调整和优化现有教师队伍，着力培养高层次的学科带头人和中青年学术骨干，凝练学科研究方向，不断提升教师的科研素养和教学能力；另一方面，引进高端人才组建科研团队来反哺教学。强化机械设计制造及其自动化国家一流本科专业建设，通过学科建设来培养人才。高校教师通过承担国家省部级科研任务，让学生能够了解到最新的科技前沿；同时，先进的科研设施和工作环境为学生发展提供了创新平台，从而有效带动拔尖人才的培养。

2.3课程体系方面

打造本科教育智能制造课程群，在传统制造基础上，融入新一代信息技术等新课程。本专业的课程体系以学生培养为中心，依据行业需求与毕业要求，由专业建设指导委员会牵头，对课程体系的合理性进行评价，基于评价结果对课程体系进行修订，包含新增与删减课程、变更课程属性、修订课程目标等。评价与修订周期为4年。2019年规划的智能制造方向课程体系，在原有的机械原理、机械设计、机械控制工程、工程材料、互换性与技术测量、测试与传感器技术等机械基础专业课基础上，新增了人工智能及应用、智能制造导论、工业机器人、工业互联网与大数据、现代制造信息系统、生产管理学等课程。

2.4教材建设方面

教材教案是教与学的主要依据。拟在“智能制造导论”“人工智能及应用”等智能制造方向核心课程教学过程中，应用科研成果案例。尤其是在专业课教案中，加入项目案例，提升学生们的听课兴趣。例如拟在“智能制造导论”课程6章教学中，融入国家自然科学基金《制造物联驱动的离散车间工序物流动态规划与状态评测方法研究》研究成果。在“工业互联网与大数据”等专业核心课程的教学过程中，引入国家自然科学基金《信息物理社交融合驱动的社群化制造车间物联配置与自主运行方法研究》等前沿项目成果，把教学内容推向学科前沿，促进教学内容更新。这种将科研成果整合到教学过程中的模式是科教融合的初衷。

2.5教学实践与创新创业实践方面

按照教学要求，实践环节包括课程实验（工业机器人实验/CADCAM综合实验/工业互联网与大数据实验等）、课程类设计（制图大作业/机械原理课程设计/机械设计课程设计/机械制造工程学课程设计/制造信息系统开发等）、校内实训和校外实践。充分发挥以国家级虚拟仿真实验教学中心、国家工程中心和教育部重点实验室为依托的实践教学基地作用，搭建智能制造系统创新平台，结合老师的科研任务，开展毕业设计，解决实际问题。此外，科研项目引领创新创业，学生近年来在“创青春”大学生创业计划竞赛、全国大学生机械创新大赛、“挑战杯”全国大学生科技课外学术科技作品竞赛等科技竞赛中获国家级、省部级奖励20余项，本科生发表科研论文、受理授权专利共计30余篇（项）。

3结论

从“单纯教学”“科教并重”转向“科教融合”是我国高等教育发展的必然阶段。只有对科学问题的不断探索和研究，教师才能教授学生更多的新知识，学生才能获得综合素质能力的提升。同样，为了达到高等教育大众化阶段人才培养的目标，还必须依靠现代科学精神的滋养来完成教学思想和教学方法的转变。本文以长安大学机械设计制造及其自动化专业人才培养为例，以智能制造学科建设为背景，提出了科教融合背景下的人才培养体系架构，并给出相应的对策与建议，可为培养适应未来工业社会发展需求的创新型人才提供有益借鉴。

基金项目：陕西高等教育教学改革研究项目“中国制造2025发展战略背景下智能制造专业人才培养模式的探索与实践”（项目编号：19BG010）

参考文献

[1]国务院.中国制造2025（国发〔2015〕28号）.北京，2015.

[2]国务院.国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见（国发〔2018〕4号）.北京，2018.

[3]国务院.中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要.北京，2021.

[4]经济建设司.关于印发《智能制造发展规划（2016-2020年）》的通知.工业和信息化部.北京，2016.