新工科背景下多维度协同化的制造业人才培养模式研究

韩 虎 马焕芳 陈佩江 梁儒全

（临沂大学 机械与车辆工程学院，山东 临沂 276005）

1 引言

21世纪以来，中国制造业迅猛发展，自2010年起，已成为世界制造业的领跑者。然而，众所周知，中国制造企业创新能力薄弱，新型传感、先进控制、人工智能等核心技术受制于人，企业数量少，产业组织结构小，竞争力弱，产业基础薄弱，缺乏行业内的支持。为此，中国有针对性地提出“中国制造2025”战略、“双创”战略，促进制造行业迅速发展。国家战略驱动、制造业发展需求、国际形势变换造成制造业人才紧缺，尤其是适应制造业行业需求、具备创新创业、解决复杂工程问题、开展综合研究能力的人才严重缺乏。

为应对国家战略、行业需求，教育部提出新工科战略、产教融合协同育人战略，各高校也纷纷对制造业专业进行优化、升级、改造，提出了人才培养新模式、新范式。浙江大学构建了“项目驱动、学科交叉、职场环境、产教融合”四位一体的制造业专业人才培养体系。[1]三峡大学在制造业人才培养方案中设置了机械、材料多学科交叉融合的课程体系，构建了基于项目驱动的多层次实践教学模式。[2]重庆大学从构建创新能力培养的知识、实践、社会教育环境方面，提出了培养创新能力人才的新模式、新方法。[3]上海交通大学以微观装配实验室原型为切入点，提出面向新工科特征的iFabLab新工科体验式教学环境模式。[4]武汉理工大学则提出了面向产品设置专业，开展人才培养的新模式。[5]北京科技大学利用互联网+、云计算技术，提出了基于云景互动的教学模式。[6]临沂大学提出了基于“四实平台”“四创联动”的产教融合协同育人模式。[7]

以上文献体现了新工科背景下人才培养注重学科交叉、实践应用、体验教学、目标导向，注重学生实践动手、创新创业、多学科知识整合等能力的培养。然而优化升级后的人才培养模式存在不够系统、不成体系，人才培养和行业需求不衔接，人才培养滞后于创新需求、产业需求，创新创业、解决复杂工程问题、开展工程研究的能力培养不足，OBE理念执行不彻底等问题。因此，有必要面向新工科，充分考虑立德树人根本宗旨，对制造业专业进行升级改造，探索制造业人才培养的模式、途径和方法，提出适应当代制造业行业需求的人才培养模式，这样对于更好地服务中国制造业，实现地方新旧动能转换提升具有重大的战略意义。

2 多维度协同化理念

为了应对中国制造2025战略，满足行业需求，本文提出了多维度协同化的制造业人才培养模式。多维度协同化指高校、企业、政府、科研院所、职业院校等多方协同，人才、经费、装备、技术、智力、管理等资源共建共享，实验实践、竞赛比武、学术交流、产学研合作、科技创新等多维度密切合作、协同，创新产教研融合模式，搭建实践平台，推进教学模式改革，不断提升制造业人才培养质量，从而培养制造行业所需要的具有创新创业、解决复杂工程问题、开展工程研究能力的人才。

3 构建多维度协同化的制造业人才培养模式，培养制造业行业急需人才

基于多维度协同化理念，本文构建了多维度协同化的制造业人才培养模式，该模式以“制造行业所需创新创业、解决复杂工程问题、开展工程研究的能力培养”为主线，构建校内、校外“双循环”反馈机制，以“沂蒙精神特质、双创精神素质、工匠精神品质”作为育人引领，在“国家战略和产业发展急求、新工科升级迫求、专业认证需求，学校顶层设计和定位要求”的驱动下，高校、企业、政府、科研院所、职业院校协同，搭建了“基础实践教学平台、学科竞赛平台、科研创新平台、产学研合作平台、学术交流平台”多维协同实践教学平台，构建了“产业链、技术链、教育链、人才链、创新链”衔接的产教研协同机制，合理制定了专业培养方案、设置课程体系，在双师型师资队伍、现代化条件设施、应用型学科平台、体系化制度机制、全方位学生服务、先进的教学方法、充足的办学经费、良好的育人氛围保障下，开展综合应用“实验、实践、实训、实战”训练，实施“双创课程示范化、理论实践一体化、课程内容信息化、课堂模式国际化、学业评价多样化”模式改革，不断提升课程教学质量和效果，最终实现学生能力培养目标。多维度协同化的制造业人才培养模式框架如图1所示。

在中国制造2025战略、双创战略、新工科背景下，能力培养已经成为共识[8-11]，作为地方高校自然要以能力培养为目标、主线。一方面，根据工程教育专业认证要求，基于OBE理念，人才培养实施逆向设计、正向实施模式，根据社会、企业需求以及家长、学生、校友意见制定符合实际的人才培养目标，要根据人才培养目标制定毕业要求，使毕业要求体现不同方面的能力，从而对毕业要求细分指标点，然后设置课程体系及课程教学目标，确定教学内容，通过考核评价来核算毕业要求达成情况，看其是否实现了培养目标，这样构成校内、校外“双循环”反馈机制，实现了人才培养的持续改进。另一方面，人才培养要贯彻“立德树人”的根本宗旨，进行专业思政、课程思政，为此，将三种精神融入专业建设、课程建设中，推进全员、全过程、全方位育人，三种精神相辅相成，并作为育人引领无缝融入制造业人才培养体系中。

4 构建“五链”无缝衔接的产教研融合新模式，实现人才链、产业链和创业链深度融合

在多维度协同化的制造业人才培养模式框架下，本文分析、研究了制造行业技术领域、运维模式以及人才需求规格，提出“五链”有机衔接的设计思路，即构建制造产业链、技术链、教育链、人才链、创新链融合的产教研融合新机制，实现人才链、产业链和创业链深度融合。首先，从产业链进行分析，明确支撑制造产业链所需的相关技术，包括高端装备设计制造、数控、工业设计、信息、机电一体化、人工智能、机器人工程等技术，实现产业链和技术链融合。其次，从技术链进行分析，一方面分析从事相关技术工作的岗位分布和岗位能力要求，确定教育链的专业人才培养规格和目标，制定专业培养方案，实现技术链和教育链融合，根据专业培养方案培养产业所需人才，进一步实现教育链和人才链融合；另一方面分析以上相关技术当今社会发展、研究现状，找准突破口，多方联合技术攻关，实现技术链和创新链融合。最后，按照制造产业对技术创新、技术人才提出的要求，“五链”无缝衔接，打造产学研用育训一体的产教研协同创新联盟，助推中国制造行业高速发展。“五链”无缝衔接的产教研融合模式理念与运行机制如图2所示。

图2 “五链”衔接的产教研融合模式理念与运行机制

5 搭建“五维实践平台”，切实培养学生创新创业、解决复杂工程问题、开展工程研究的能力

基于能力培养主线，本文搭建了教学内容前后衔接、实践环节紧密融合、优质资源共建共享的五维实践平台，一是依托机械工程实验中心、工程训练中心、汽车工程实训中心等实践教学机构，构建制造业专业的一体化校内基础实践教学平台，进行人才培养和科学研究，服从专业的人才培养目标，培养学生分析问题和解决实际问题能力，突出实践创新能力培养的全面性和系统性。二是以学科竞赛、科创大赛为引领，建设机电创新设计、3D打印、航模设计、汽车创新设计、先进制造创新、电子设计实验室，全天候为师生开放，组建相应的创新团队，有毕业生也有新生，形成梯队，采取“以老带新”的模式进行集中培训，参加智能汽车竞赛、机器人竞赛、机电设计竞赛、飞行器设计竞赛等，让学生在实践中检验所学知识，进而使理论实践相结合，提高创新能力。三是以应用型学科平台为支撑，以教师课题为基础，组建科研工作室，搭建科技创新实践平台，培养学生的创新性，提高学生的实践能力。四是根据专业的办学特色和优势，与山东临工集团、华盛中天集团、蒙凌工程机械有限公司、山东龙立电子有限公司等单位深度合作，建立相应的体制与机制，构建产学研合作平台，有效提高学生的创新精神和实践能力，也为地方经济社会发展提供人才支持。五是在前述各个实践平台的基础上构建校学术交流平台，广泛交流，组织学术沙龙，邀请相关学科知名学者和行业专家来校开设讲座，开阔学生的视野，助推学生了解国内外相关学科最新动向，真正做到理论教学与实际相结合。

6 推进“五化”教学模式改革，提升制造业人才培养质量

本文积极推进“五化”教学模式改革，一是积极推进实施“双创”示范化工程，立项建设课堂教学模式改革课程、学生学业评价改革课程、网络在线课程等，在全校形成一种氛围、一种导向、一种趋势。二是工科专业实验实践课程较多，实践教学占学分比例提高到了30%以上，为此，实施理论实践一体化，将大部分课堂搬到实验室，比如单片机、数控技术、C语言、CAD/CAM、汽车电子等课程，理论及时与实践相结合，将枯燥的理论课程变为直观的现场教学。三是利用现代化手段，将大部分课程内容放到网络上，实施课程内容信息化教学，不断提升课程教学质量和效果。四是积极推进课堂模式国际化，包括现有的菲律宾专业外教教学，聘请相关专业外教来校讲课讲学，课堂教学模式、学生学业评价模式直接对接国外教学模式，真正实现人才培养国际化。五是基于OBE理念，变结果考核为过程考核，实施学业评价模式多样化改革。通过“五化”模式改革，变“以教师为中心”为“以学生为中心”，激发学生学习兴趣，增加学生能力培养效果，从而提升教育教学质量。

7 结论

本文针对制造业人才培养模式传统、人才培养落后于产业发展、创新创业和解决复杂工程问题能力培养不足等问题，提出了基于多维度协同化的制造业人才培养新模式，紧密协同高校、企业、政府、科研院所、职业院校五方，设计了“五链”融合的产教融合育人机制，搭建了优质资源共建共享的“五维实践平台”，进行了课堂教学“五化”模式改革。同时，将整套理论应用到临沂大学制造业人才培养中，科学地确定制造业专业人才培养定位与目标，实现了行业人才需求与人才培养无缝衔接，教育教学取得显著成效：学生就业率显著提升，学生参与学科竞赛人数、创业人数显著增加。2019—2020年，临沂大学机械类专业本科生就业率达到98%，创业率达到5%，各类学科竞赛获奖超过300项。