智能制造新工科人才培养的路径研究——基于教学要素的视角

付娜，莫琦

（常州大学，江苏常州 213164）

当前，全球科技创新进入密集活跃期，正在加速推动以数字化、网络化、智能化、绿色化为特征的新一轮产业与社会变革[1]。我国正在实施创新驱动发展 战略，加快实施《中国制造2025》、“互联网+”“网络强国”等重大战略，为响应国家战略需求，支撑以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济的蓬勃发展，突破核心关键技术，构筑先发优势，在未来全球创新生态系统中占据战略制高点，迫切需要培养大批新兴工程科技人才。

在新一轮科技革命和产业变革中，智能制造已成为世界各国抢占发展机遇的制高点和主攻方向。但与此同时，支撑服务智能制造相关领域技术发展人才的紧缺也成为各国共同面对的问题。2020年人力资源和社会保障部网站发布的《新职业——智能制造工程技术人员就业景气现状分析报告》以及2021年中国机械工程学会发布的《智能制造领域人才需求预测报告》，均明确指出了我国“从事制造业智能化所需的软硬件开发与服务人才严重缺失”，预计未来5年，智能制造领域人才需求量将到达900 万，缺口预测达450 万。人才的紧缺已成为智能制造产业发展的重要制约因素[2]。

1 我国智能制造产业人才培养的困境

随着经济发展方式的不断转型升级，我国的人才培养模式已不能适应当前产业发展的需要，出现人才需求与供给的不匹配问题[3]。为了满足当前产业发展对人才的需求，必须改革高等教育人才培养模式。为此，我国实施了“产教融合”“六卓越一拔尖计划”“未来技术学院”“协同创新中心”等重大教育改革举措，教育部连续推出新工科三步曲——“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，明确提出培养具有“创新创业意识、数字化思维和跨界整合能力”的新工科人才的目标任务，以期应对传统工科教育模式中存在的实践能力较弱、与产业需求脱节、创新创业教育不深入、信息技术融合不深入、专业教育过于细分等问题[4]。

但是，部分高等院校由于其体制机制问题，在专业建设、课程体系、教学模式与方法等方面不能适应快速变化的产业技术开发需求，导致培养出的学生工程能力与创新能力不足、实践动手能力不强、与产业需求脱节[5,6]。目前，国内高等教育培养的专、本、硕等高层次人才进入企业中往往需要3-5年乃至更长时间才能真正满足企业需求，不能很好地支撑产业工程创新发展。高层次人才供给侧质量、数量与结构问题，已成为智能制造产业发展的重要制约因素。因此，国内高校围绕新工科建设亟须重新构建面向产业的人才培养体系、跨学科课程设计体系、贴近行业一线的学生实践体系等，需积累一批新形态教学资源、探索一条行之有效的新路径来破除藩篱，以期解决产业创新人才培养的问题。

2 我国智能制造新工科人才培养的路径

2.1 革新理念，重塑专业结构

长期以来，我国高校的专业建设遵循学科为导向，未充分考虑产业和用人单位需求，高校培养的学生不能立即胜任岗位，这就需要改变传统的“学科导向”专业建设思维，向“产业导向”的专业建设思维转变。高校应按照智能制造产业的多学科交叉特征，突破传统单一学科专业建设思维，跨学科组建专业，立足智能制造与机器人产业需求领域，面向传统制造业转型升级和智能产品迭代现状，围绕产业创新需求调整专业方向，与产业龙头企业共同制定专业提升方案。整合软件工程、机械设计及其自动化和自动化等专业，整体打造面向产业的核心专业集群，对接技术升级，优化课程地图，聚焦产品，创新重组专业集群。

高校应充分利用合作方的课程平台、实验平台、联合实验室、科创训练营等优质企业资源，充分利用企业资源的迭代优势，整体提升高校专业建设平台内涵，持续完善高校专业建设支持平台。

深化“专创融合”，打造共创共享的创新创业教育生态循环，改变学生、学校与企业间的单向联系，探索建立学校、学生、企业、政府共创共享的生态循环。依托高校实现知识生产、知识转化以及产品应用，为学生的创业提供知识载体。依托企业“真题真做”的全程项目制课程培养，通过成果转化，为学生提供创业项目来源。高校应出台大学生创业孵化支持办法，依托地方政府产业园区的产业孵化功能，为学生的创业孵化提供痛点发现、项目引导、项目评估、技术咨询、资金支持、供应链支持和场地保障等，促进学生“真学真创”。

2.2 提升规格，重建人才培养方案

高校应结合总体办学定位和目标使命，引入创新创业教育体系，提升人才培养规格。立足智能制造产业中工业机器人、服务机器人、智能C 端技术需求，校企双方联合制定人才培养规格，培养不仅具有用户思维、产品思维、设计思维、工程思维、科学思维、跨学科协作能力、项目管理能力，还具有创业精神、创业激情和创业潜质的产业创新型人才。

图1 培养方案制定与修订流程图

2.3 项目驱动，重构课程体系

如图2所示，项目驱动反向设计课程体系，以工业机器人、服务机器人、智能C 端等产业领域的实际应用场景为参照，引入设计思维，建立行业分析—用户调研—问题定义—头脑风暴—项目定义—方案设计—样机制作—快速迭代—产品验证—项目孵化的演进逻辑，以项目贯穿人才培养全流程，以项目驱动学习方式变革，重组课程组织结构，以真实应用场景的真问题、复杂问题为切入点，将理论课程内容及实践环节与项目充分整合，围绕项目重新设计课程内容。同时，改变项目的考核方式，抛弃传统知识考核方式，强化过程性考核，着重考查学生的技术能力与非技术能力。产业需求、真实场景牵引、跨学科项目设计，以区域内产业、企业发展中产生的真实、前瞻性需求为导向，积极引入产业园区的项目指导和孵化平台，以项目贯穿人才培养全流程；注重项目的梯度与迭代程度，实现项目难度逐年递增，项目覆盖学科范围、复杂程度逐年递增，紧密对接企业真实需求，实现项目课程合理迭代；围绕项目设计跨学科课程，聚焦学生科学素养、技术素养、工程素养及创新能力的综合养成。

图2 基于项目重构课程体系

2.4 创新教学模式与方法

推进项目式学习，围绕项目驱动的课程体系，实现“学科逻辑”向“产品逻辑”的转变，面向真实应用场景，实施项目式学习，组建学生团队，建立企业合作方与校内教师联合指导团队，对项目的技术领域及运行管理给予具体指导，确保团队各项工作顺利开展，学生以团队合作方式与需求方深度沟通，建立常态化的交流反馈机制，重点考查学生的设计思维、跨学科知识形成、团队合作能力，为企业提供工程解决方案。

实现课程学习与实习实训相融合，建立基于真实应用场景的项目化实践体系。项目化课程从复杂程度、难易程度、涵盖学科逐年递增，精心规划“从点到面、从单元到系统，从基础训练到综合设计、研究创新”循序渐进的实践教学体系，打破课程界限，加强知识的融合与综合运用。其中课程教学实践项目强化“应用背景工程性、知识应用综合性、技术方法多样性、实践过程探索性、项目实现挑战性”，养成自主选题设计、团队合作交流、互动展示成果的实践习惯。工程应用实践项目按照“需求-创意-设计-实施”的原则，从解决工程需求出发，引导学生通过项目需求分析、性能成本分析、进程阶段规划、团队分工合作，完成具有方法综合性、技术复杂性、实现挑战性的作品。根据企业用人标准培养学生的岗位技能和综合技能，缩小个人能力与社会需求的差距，实现校企之间人才培养的无缝衔接。创业实践项目强调学生在实践过程中发挥自主性、能动性和创造性，充分展现探究、领导、合作、表达及创造能力，逐渐形成自我评价、自我控制、自我发展、自我调节、自我完善的素养。围绕项目化课程体系，实现课程学习和实习实训的深度融合，为学生配备学校和企业双技术导师以及项目管理导师，共同满足合作企业提出的真实项目需求，通过企业评价和项目实施效果来进一步检验项目化教学的效果。通过科学合理、循序渐进的综合实践体系，培养学生抓住事物本质、分析问题的系统性和解决问题的高效性。

2.5 创新评价方式

项目化课程评价方式重点考查学生的设计思维、跨学科知识形成、团队合作能力，过程评价与结果评价相结合，根据学生的个人学习目标、对团队的贡献度以及项目目标的达成度给出综合评价。同时，针对项目覆盖行业，依托专家指导委员会、教学指导委员会，邀请相关行业资深工程师、技术专家参与项目评价，在项目完成时，邀请高校、企业、风投专家举办项目路演，为所有完成项目的学生团队提供展示和推介平台。