大智移云背景下高校产学研结合的卓越工学人才培养机制创新研究

张顺堂，王宏敏，宋海草，吴昌友，闫龙，刘利军，魏雪梦

(山东工商学院 管理科学与工程学院，山东 烟台264003)

大学创新型人才培养模式是在现代大学人才培养理念的指导下，以获取知识为基础，以开发智能为手段，以发展创新能力为核心，以提高综合素质为目标的大学人才培养“范型”。国外为了培养具有创新意识和创新能力的人才,强调探究和发现的教学思想逐渐成为教学思想发展的主流。美国普遍认为教育不是单行道，教育的关键不在于教学的内容,而在于教学的方式、方法。美国当代教育家、心理学家布鲁纳认为,学习知识的过程并不是为了获得最终的结论,而是通过与知识的接触和探索,在对事物的理解和解释活动中,去发现一些尚未了解的知识,通过发现法来学习。美国另一位教育家施瓦布则提出了探究学习法。近年来,建构主义学习理论的影响日益扩大,建构主义所倡导的基于问题式学习受到了广泛的重视,它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,通过让学习者合作解决真实性问题,来学习隐含于问题背后的科学知识,形成解决问题的技能,并发展自主学习的能力。国外大学非常重视学生科研能力及创新能力的培养与锻炼。以竞争取胜和富于创业精神是美国高等教育的灵魂。美国学生除学习课程外,可以从事和自己专业研究有关的科研活动。麻省理工学院(MIT)成功地将课内教学与课外的科研项目、企业实践有机的融合起来。这种将科研与教学相结合的培养过程,为学生的创新和开拓能力的施展提供了舞台。国内重点高校已经充分认识到学生自主创新能力培养的重要性，也开始进行相应探索，创新实践教学管理，加强实习基地建设，加大实践教学投入，改善实践教学条件，充分调动教师开展实践教学的积极性，着力推进实践教学内容、方法与模式的改革，提高学生的创新实践能力。高校也应当深化工程教育改革和落实教育教学工作,培养新时代所需人才[1]。

总之，现代教育模式就是依托优质实践教学资源，校中有企，企中有校，实现学校和企业人才培养的无缝对接。通过探索建立适应于不同需求、形式多样的协同创新、协同育人模式，促进校校、校所、校企[2-3]、校地以及国际间的深度融合[4]，尤其是在现阶段实现校企深度合作,建立面向科学前沿、行业产业、区域发展以及文化传承重大需求的协同创新模式。

一、营造新型人才培养的氛围

2018年教育部发布文件，指出为培养符合国家发展需要的高水平人才，营造新型人才培养的氛围，需要进一步推进教育体制改革，提供更加优质、均衡、多元的教育资源与服务，满足社会多样化选择需求[5]。新型人才的培养必须坚持新发展理念、质量第一、效益优先原则，以新技术、新产业、新业态、新模式为核心，以知识、技术、信息、数据等新生产要素为支撑，促进产业智慧化、智慧产业化、跨界融合化、品牌高端化，进而创造更多地符合企业实际发展需要的新型人才。目前存在的创新创业教育的难题主要包含有：应试为主的教育体制不利于培育创新创业人才，课程设计专业壁垒大、学科融合度较低，培养模式以授课式为主，对激发学生主动创新的实践重视不够。

事实上，创新型人才教育需要从意识、能力、环境、实践等方面进行培养。意识培养：启蒙学生的创新意识和创业精神，使学生了解创新型人才的素质要求，掌握开展创业活动所需要的基本知识。能力提升：解析并培养学生的批判性思维、洞察力、决策力、组织协调能力与领导力等各项创新创业素质，使学生具备必要的创业能力。环境认知：引导学生认知当今企业以及行业环境，了解创业机会，把握创业风险，掌握商业模式开发的过程，设计策略以及技巧等。实践模拟：通过创业计划书撰写、模拟实践活动开展等，体验创业市场评估、创业融资、创办企业流程与风险管理等环节。同时，充分利用创新实践的8大计划：创新创业、学术交流、科研训练、文科实践、工程实践、自由探索、主题创新、学科竞赛，营造良好的教书育人氛围。

所以，营造新型人才培养的氛围主要是从工程教育原点出发，形成完整的人才培养体系。从社会需求的角度来定义教育目标，建立工程教育模型，全面定义培养目标、实施战略、操作模式以及培养过程的逻辑关系。

如图所示，新型的人才培养以学生的学习目标为主，从实施过程、具体实施模式、改革实施三大战略、工程学习目标四个阶段培养创新人才，首先，在实施过程中，坚持以老师引导、学生自主学习为主的教学模式，利用学校提供的教学工具和先进技术，鼓励学生主动学习。在具体的实施模式中，采用华盛顿协议，将学生的培养目标、毕业要求、课程体系、持续改进、师资队伍、支持条件等进行国际化认证，保证专业人才培养达到既定要求的逻辑体系。按照C.D.I.O模式中的十二个标准做中学，利用Co-Op Education形成产学合作，最终培养全面发展的新型人才，能够学以求知、学以教育、学以共赴、学以做人。

图1 新型人才培养模式

二、构建面向精益智造、数智服务的专业能力大纲和集成化课程体系

1.专业能力。标准专业学生需要达到的能力必须要精准定位，明确为谁培养人，培养什么样的人。体系建设和改革是要面向新工科进行专业改造升级，深入理解新工科的内涵，面向世界、面向未来，围绕国家重大战略和需求，立足工业工程的专业特点和优势，进一步优化工业工程专业的人才培养定位和目标。

如图2所示，主要是从要求、思路、途径三个维度开展专业的升级改造，首先定位为谁培养人以及培养什么样的人，满足国家发展需要，积极促进多学科的知识融合，培养学生的创新创业能力，利用工业工程、物联网、大数据、人工智能等途径实现新工科，实现智能制造系统设计与智能制造系统运营，依托大数据、人工智能等新技术升级课程体系，优化课程内容，打造实践环节。从智能生产、智能物流与全面质量管理等方面梳理核心知识与能力，最终实现专业的升级改造。

图2 专业改造升级的思路

2.专业课程体系。智能制造不是简单的制造自动化。智能化是需要将MES、ERP、CPS、机器人、互联网、物联网、会思考等一系列内容包含其中。智能的前提是学会思考，而思考的基础是数字化。智能制造的核心在于实现数字化，智能制造系统是高度精确的系统。一般来说，信息化是智能制造的血液系统、智能是智能制造的神经系统、算法引擎则是智能制造的中枢神经系统。智能制造的进化主要通过信联-物联-智能等协同决策。目前，精益3.0、智能制造4.0强调信息化、可视化、透明化、无纸化。在此趋势下，我们需要深入思考目前IE培养的人才能干智能制造吗？我们的专业课程体系完善吗？学生在校园里所学到的知识是否全面，学习深度能否达到，是否真正地符合企业实际发展需要，能否跟得上企业发展脚步。大学教学的核心任务是基于未来工业工程师能力需求，升级课程体系，把经验固化进系统，降低学习成本。依托大数据、人工智能等新技术，升级专业课程；聚焦智能制造系统设计和运营两个核心任务，设置专业核心综合创新实践环节。

图3 面向新工科的里程碑式的综合创新实践体系

围绕智能制造系统新特征，梳理专业核心知识和能力。工业工程是以智能制造系统为载体，利用精准化预测、动态化规划、自动化生产、科学化决策技术提高效率、降低成本、改善质量。使用系统建模与仿真、机器学习等工具从生产工程、质量工程与物流工程三部分进行设计与运营，并形成面向智能制造系统的工业工程课程体系。

3.聚焦专业内涵，优化课程内容、教学方法，建设课程资源。课程内容升级以引领性、交融性、创新性、跨界性、发展性为指导，系统改造和优化专业核心课程内容、教学方法以及课程资源，将课程有传统的纵向的理论教学模式，形成以工程问题牵引的横纵结合的新工科模式，以质量管理相关课程为例。

C.D.I.O教育环境从教学教育方法、工业工程专业基础实践、生产系统综合实践、学习考核、毕业设计分析一体化课程计划，不断优化课程内容、提高教学方法，培养一批技术知识过硬、个人能力较强、对待工作积极认真、具备较强的团队协作能力的优秀毕业生。

4.智能制造服务管理与优化方向的课程体系。在完善智能制造服务管理与优化方向的课程体系时，必须凝练研究方向，聚焦特色，科教融合，走集约化专业建设之路，全面掌握精益、智能、生产、优化等关键词。第一，智能制造需要的是高端的工业工程人才，人才是最大的瓶颈，应从深度加强培养。第二，智能制造需要计算机、数学、管理等多学科深度融合，目前存在学科设置瓶颈，应从广度上予以突破。第三，工业工程的定位也是瓶颈，社会对智能制造的认识应该从自动化提升至会思考的层面，重点发挥工业工程的作用。

综上所述，课程体系建设应该遵循的原则是“算法是智能制造的核心”。围绕核心加强算法设计与分析能力。运筹学则是智能制造的核心课程，培养体系中应加强复杂系统数学建模、大规模整数规划与组合优化的求解能力、增加优化方法全面学习与应用的课程。大数据分析也应成为智能制造的核心课程，这就要求加强面向大数据分析的数据挖掘、深度学习以及优化方法在大数据分析上的应用能力[6]。计算机编程与软件设计能力也是智能制造的关键技术，培养体系中应加强算法引擎的设计与智能系统的研发能力。数学的逻辑思维能力是高端应用的基础，培养体系中应加强开设数学分析等课程。以完成物流园区智能调度系统开发为例，分析工业工程课程体系中可能会用到的知识见图6。

图4 面向智能制造系统的工业工程课程体系建设思路

图5 C.D.I.O教育环境

图6 面向制造智造的工业工程专业核心知识点

根据图6核心知识点，及图4课程体系建设思路，构建的系统的面向智能制造服务的人才培养课程体系见图7。

图7 面向智能制造服务的人才培养体系

三、面向大智移云的师资队伍建设的创新机制设计

教师队伍建设要深入形成多方共赢的长效合作机制，建立无缝对接的教学组织机制，形成深度融合的人才培养机制。通过制度明确产业深度参与培养过程，学校按通用标准和行业标准培养工程人才，强化培养学生的工程能力和创新能力。例如，格力空调通过与暨南大学、天津大学、华南理工大学的长期校企合作，已经在智能制造领域将企业标准逐步发展为国际标准，同时，董事长出任国际标准主席。

1.企业院校三级师资队伍建设模式。大学师资队伍的不断丰富在建立面向大智移云的师资队伍建设的创新机制过程中起着至关重要的作用。企业、学校、老师三级师资队伍全面建设促进着学校教师队伍的不断壮大。以北京某大学建立如下图的师资队伍建设模式。

教师人才队伍建设主要从人才计划、机构设置以及政策保障三个方面形成企业院校三级师资队伍建设模式。其中，在人才计划部分主要从卓越百人计划、青年英才计划、海外学者短聘计划、师资补充管理办法、企业教师聘用办法等方面构建教师队伍。在机构设置方面，充分考虑学校教师发展中心、专业建设委员会或专业负责人等师资力量。最后，提供一系列的教师政策保障，完善培养进修、晋升晋级、评优评先等政策文件，见图8。

图8 师资队伍建设模式

2.基层教学组织建设。从微观上分析各个专业的基层教学组织是提高教学质量的核心，专业课老师是与学生直接接触的群体，更加了解学生的学习状况。在建设企业院校三级师资队伍模式后，需要进一步建设基层教学组织，见图9。

图9 基层教学组织建设模式

基层教学组织的成立需要有建设顾问、专业负责人和专业教学督导三部分组成。由各个老师组成专业课-课程群团队、综合实践指导小组对各级的教改项目、各种教研活动、先进教学理念进行培训、对教学基本功组织培训，充分提升教学能力，提升教师的教学能力，实现教学内容改革。

3.课程思政与开展课程内涵建设。依托教改项目，开展课程内涵建设，包括课程思政、研究专题等；开展基于MOOC、翻转课堂等的教学方法改革；建立学生学习过程形成性评价机制；制定教师教学能力提升计划，更新教学理念。专业核心课均开展研究型教学和课程思政建设，《基础工业工程》、《生产计划与控制》等课程在中国大学MOOC平台上线，把核心课程列入金课建设规划。以《基础工业工程》为例，探索课程思政建设模式，加强课程思政与专业内涵建设，共同促进专业生源质量，成功化解大类招生的冲击。

四、产学研协同育人的实践教学平台设计与实现

1.构建适应新旧动能转换的专业人才培养课程体系。为提高人才培养水平，能够培养输出对接“高端装备”产业发展的卓越人才，围绕核心专业，构建以工业工程专业为主线的“核心学科专业必修”课程体系，辐射其他学科专业的“跨学科、跨专业”选修课程体系。数控机床，先进制造系统，精益生产等课程深度开发，加强科教、产教融合，将科技创新最新前沿、产业技术最新成果、行业发展最新要求引入课程内容或教学过程，实现教学内容的及时更新与优化，不断丰富课程资源，不断加强在线开放课程建设及引进工作，推动优质专业课程资源共享，尤其是工业工程群内《先进制造技术》《大规模定制》《价值链协同与优化》《基于PLM的设备维护和维修管理(MRO)》《高级项目管理》《APS高级计划与排程》《精益生产》《系统可靠性设计与分析》等专业必修课，在线开放课程的比例达到50%，“跨学科、跨专业”选修课程学分达到应修学分的50%以上，至少有1门课程建成国家级一流课程、3门课程建成省级一流课程。

2.建立新旧动能转换的协同育人机制。建立新旧动能转换的协同育人机制，培养掌握工业机器人技术工作必备的知识、技术，有较强实践能力、创新精神，主要从事机器人工作站设计、装调与改造，机器人自动化生产线的设计、应用及运行管理等相关岗位工作，具有较强综合职业能力的高素质应用型专门人才。积极推进校企、校地、校所、校校深度合作，建立产教融合、协同育人的人才培养模式，鼓励高校与行业企业共同制定人才培养标准、共同建设专业课程、共同建立实习实训基地、共同开展科技攻关和技术研发，将企业生产经营标准和环境引入教学过程，实施联合培养、订单培养，缩短教育教学与生产实践的距离，推进人才培养与项目建设耦合发展，实现专业链与产业链、课程内容与职业标准、教学与生产企业标准、教学与生产过程对接；增强服务经济社会发展的能力。工业工程专业群需要与至少1家大中型企业签订产学研合作协议并开展实质性交流合作，有多家与行业企业共建深度合作的实习基地，省级及以上产教融合平台，本硕学生实习实训省级示范基地。

3.强化新旧动能转换的高水平师资队伍建设。进一步完善高层次人才引进政策，加大专项资金投入力度，继续扩大专任教师队伍规模，设置新旧动能转换高端装备产业教授岗位，聘请行业企业优秀专业技术人才、管理人才和高技能人才作为专业建设团队核心成员、担任专兼职教师，全面参与人才培养方案修订，开设应用型课程，指导学生专业实践，努力建设一支数量充足、结构优化、素质良好、创新能力较强和国际化程度较高的高水平师资队伍。有计划地选送骨干教师到行业企业接受培训、挂职工作和实践锻炼，提升专业教师整体实践教学水平和应用技术研发能力。“双师型”教师比例力求达到80%以上，鼓励聘用企业或行业专家担任兼职教师。进一步加强校企合作，有计划的选派中青年教师到企业或政府部门挂职，鼓励教师考取相关职业资格证书。不断优化教师队伍学缘结构、年龄结构、专业结构，逐步打造一支优势学缘突出、年龄层次合理的新旧动能转换型师资队伍。

4.加强新旧动能转换的学科专业一体化建设。紧密围绕国家和山东地区重大需求，提升科学研究与社会服务能力。如以山东省特色重点学科、山东省车联网工程技术应用示范中心，基于信息技术的工程安全系统复杂性与创新研究创新团队等为平台，面向山东半岛蓝色经济区、山东半岛国家自主创新示范区等重大战略，以高端装备机器人产业关键技术攻关和公共服务平台建设为抓手，推进政产学研用结合。以专业教师为核心，以学科建设为平台，积极融入以企业为主体的区域、行业技术创新体系，以解决“高端装备”产业关键技术和重点问题为导向，广泛开展应用技术研究和科技服务，产出一批高水平原创性应用技术成果，推动一批关键生产技术突破，实现科技成果转化。努力探索建立技术转移中心、区域技术研究院、战略咨询院、大数据服务中心、智能制造产业园，产业技术创新战略联盟等新型技术研发与转移模式，不断提供成果转化率。

五、加强专业教学质量保障体系建设稽核评价体系建设

构建培养目标、毕业要求、课程目标多级闭环质量评价保障体系，建立由学生、教师、用人单位、毕业校友组成的多维协同、内外结合的教学质量评价机制，内部评价包括课程目标与毕业要求达成评价，外部评价包括毕业校友与用人单位对培养目标的合理性与达成性评价，评价结果用于教学质量持续改进，形成了教学质量持续改进的 PDCA 循环。

1.课程评价。课程评价有利于保证专业教学质量水平，在课程评价的过程中，可以从内部质量保障体系与外部质量保障体系两个方面评价教学质量。首先，制定教学计划，在计划中主要包括培养目标，培养目标决定着毕业要求，根据学校的毕业要求设置课程体系并制定教学大纲、教学日历、教学过程、考核评价。接着，执行教学计划，完成教学过程，实现课程目标达成评价，达到学生毕业要求。最终，毕业生进入社会，接受用人单位、学生5年后的发展状况等外部质量综合性评价。学校根据外部反馈结果对自身的教学质量持续改进，形成循环流程，反复修改培养目标与培养要求，使得培养的人才符合社会发展需要。

2.各教学环节质量要求明确，确保监控机制有效运行。基于 OBE 理念、以学生为中心，围绕课程目标与毕业要求达成，明确课程质量建设标准，明确培养方案、课程大纲、理论教学、实验教学、独立实践课、毕业设计各主要教学环节的质量监控内容及责任人、持续改进责任人，通过结果反馈构成闭环，确保评价结果有效用于持续改进。

3.建立毕业生培养质量跟踪调查和外部评价机制。持续跟踪观察毕业生的发展，分析学生在校期间获得的能力与目前工作所需要的能力，将二者进行对比，考虑学校未来教学的全面培养。在建立外部评价机制的过程中，分别从问题解决能力、实干与执行能力、团队协作能力、人际交往能力等方面全面分析毕业生的综合能力，建立毕业生培养质量跟踪调查与外部评价机制,分析工业工程的能力素质[7]，见图10。

图10 毕业生外部评价机制

六、面向协同育人的跨学科跨专业的课程群建设

1.协同育人的质量保障体系建设。围绕未来课程多学科知识交叉融合、理论实践并行、本硕内容贯通等新特点，以里程碑综合创新实践为载体，推进课程群教学团队建设，形成教学内容、教学环节、教学手段等互补-互促-互融的课程群教学团队。在院校两级质量保障机制的基础上，研究基于课程群的教学质量保障机制，建设面向新工科课程的教师教学效果以及学生学习效果的评价体系。

2虚拟-实体、校内-校外相结合的立体化实践平台建设。配合第二课堂、创新实践课程的开展，发挥互联网优势，开展数字化工厂开放式虚拟实验项目建设,加强实验室建设[8]；通过校企合作，实施产教深度融合，产学合作协同育人，跳出在传统制造企业进行学生校外实践的固有思维，建立与智能制造密切相关的新兴行业的对接，建设“智造”校外实践基地，建立如图所示的教育服务专业群协同目标关联图，见图11。各实施模块化课程建设的专业根据自身专业特点进行充分调研，了解适合学生的专业岗位，了解企业需求——岗位群和专业能力。根据社会岗位领域对学生知识、能力、素质的需要，将岗位能力转化为专业能力，确定能力对应的知识，构建模块。

图11 教育服务专业群协同目标关联图

本文在考虑大智移云的背景下，分析高校产学研结合的卓越工学人才培养机制研究，主要从营造新型人才培养氛围、构建集成化课程体系、师资队伍建设的壮大、设计教学实践平台、教学评价等方面分析如何实现卓越工学的人才培养，促进工业工程学科的更高层次发展。