智能制造背景下機(jī)械工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探索

何高法+周雄+丁又青+李長江

（重慶科技學(xué)院機(jī)械與動力工程學(xué)院，重慶 401331）

摘要：在智能制造和產(chǎn)教融合等應(yīng)用技術(shù)大學(xué)教學(xué)新常態(tài)下，針對機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)問題，從智能制造的技術(shù)特征和技術(shù)體系分析出發(fā)，研究了智能制造背景下企業(yè)對機(jī)械工程專業(yè)人才的新要求。依據(jù)機(jī)械工程人才對新技術(shù)的要求，構(gòu)建了符合專業(yè)要求和當(dāng)前背景的實驗教學(xué)體系，搭建了實驗教學(xué)平臺。以產(chǎn)教深度融合為指導(dǎo)方針，研究了合作企業(yè)的特點和選擇原則，制定了學(xué)生在企業(yè)階段的學(xué)習(xí)方案和教學(xué)執(zhí)行計劃，為培養(yǎng)高素質(zhì)的、符合企業(yè)要求的機(jī)械工程應(yīng)用型人才提供了參考方法和管理運行方式。

關(guān)鍵詞：智能制造；產(chǎn)教融合；機(jī)械工程；高職教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0162-03

在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，高等教育也處于新常態(tài)的運行模式下。對于應(yīng)用型本科院校的機(jī)械工程專業(yè)而言，目前的新常態(tài)主要表現(xiàn)為智能制造和產(chǎn)教融合[1]。智能制造是發(fā)展方向，產(chǎn)教融合是指導(dǎo)方針。周濟(jì)院士[2]指出“智能制造是新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，是中國制造2025的主攻方向”。為了貫徹落實《中國制造2025》中提出的五項基本指導(dǎo)方針，結(jié)合地方本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，探索智能制造背景下應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式是重中之重。本文從智能制造的技術(shù)體系入手分析智能制造對人才的新要求，結(jié)合產(chǎn)教融合方法提出了符合要求的機(jī)械工程專業(yè)的實驗教學(xué)體系和實驗室建設(shè)思路，研究了校企合作培養(yǎng)符合智能制造要求的應(yīng)用型人才的新實施方案。

一、智能制造對學(xué)生能力的需求分析

智能制造是在常規(guī)制造技術(shù)基礎(chǔ)上，隨著科技發(fā)展而升級換代的新制造技術(shù)。所以對從業(yè)人員能力的需求也是在常規(guī)能力基礎(chǔ)上提出了新的要求，需要從業(yè)者具備一些新的能力和技能。為此，我們從技術(shù)的需求出發(fā)分析了智能制造企業(yè)對一線人才的能力需求。

1.智能制造的技術(shù)體系。智能制造技術(shù)的核心是“智慧工廠”，是將新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、自動化成套設(shè)備形成一個智能網(wǎng)絡(luò)[3]。通過這個智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器、服務(wù)與服務(wù)之間，能夠形成互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端到端的高度集成，其技術(shù)體系如圖1所示。根據(jù)智能制造的技術(shù)體系，其核心技術(shù)主要有：數(shù)字化建模技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)控編程技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實與模擬仿真技術(shù)等[4，5]。

2.智能制造背景下對人才技能的新需求。智能制造具有高度自動化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化三大基本特征。自動化將導(dǎo)致工業(yè)形態(tài)發(fā)生改變，特別是企業(yè)工作者的角色和地位將發(fā)生較大的改變，這要求新型工人擁有新的知識和技能，并能夠與機(jī)器人進(jìn)行協(xié)作。信息化使工業(yè)機(jī)器人能協(xié)同工作，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（特別是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將更容易提高生產(chǎn)效率，形成學(xué)習(xí)型生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，智能制造對專業(yè)人才具有如下的新要求[6-8]：（1）技術(shù)人員需要更多的機(jī)電一體化實踐經(jīng)驗，能迅速解決設(shè)備運行中遇到的問題。（2）技術(shù)人員需要掌握更多的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決生產(chǎn)中遇到的問題。（3）技術(shù)人員需要與軟件工程師緊密合作，解決智能機(jī)器中的軟件問題和軟件的用戶體驗。（4）技術(shù)人員需要掌握特定的編程技能，以及復(fù)雜系統(tǒng)的控制、操縱和設(shè)置技術(shù)。根據(jù)上述要求可以看出，智能制造導(dǎo)致了對優(yōu)秀員工標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)變，人機(jī)交互以及機(jī)器之間的對話將會越來越普遍，技術(shù)人員從服務(wù)者、操作者轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€規(guī)劃者、協(xié)調(diào)者、評估者和決策者。

二、實驗教學(xué)體系及實驗室建設(shè)

針對智能制造對技術(shù)人員的新要求，實驗教學(xué)是能力培養(yǎng)的根本保證。這就需要構(gòu)建先進(jìn)的、符合能力培養(yǎng)要求的實驗教學(xué)體系，并在該體系的指導(dǎo)下進(jìn)行實驗室建設(shè)。為此我們堅持“以學(xué)生為本，依托環(huán)境教學(xué)，突出應(yīng)用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和系統(tǒng)觀”的實驗教學(xué)理念，構(gòu)建了“四級能力層次、七個教學(xué)模塊、三類驅(qū)動項目、三種結(jié)合方法”的“4733”實驗教學(xué)體系，搭建了準(zhǔn)工廠化環(huán)境的實踐教學(xué)平臺。創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊意識和社會責(zé)任感。該教學(xué)體系從能力上著眼于循序漸進(jìn)，從內(nèi)容上覆蓋裝備設(shè)計、檢測、制造和生產(chǎn)組織全過程，從方法上著重于項目驅(qū)動，從培養(yǎng)模式上依靠產(chǎn)教融合。實驗教學(xué)體系的能力層次分為基礎(chǔ)能力、專業(yè)能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力四級。由機(jī)械基礎(chǔ)模塊支撐基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)，機(jī)械設(shè)計模塊、機(jī)械制造模塊、機(jī)電液控制模塊和石油冶金裝備模塊支撐專業(yè)能力的培養(yǎng)，綜合實踐模塊專注于綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，機(jī)械創(chuàng)新模塊服務(wù)于創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)。使用三類產(chǎn)品貫穿上述7個教學(xué)模塊，將各個教學(xué)模塊串聯(lián)成一個整體，培育學(xué)生的系統(tǒng)觀和整體觀。在教學(xué)項目開發(fā)和教學(xué)方法上采用“產(chǎn)學(xué)結(jié)合、虛實結(jié)合和賽課結(jié)合”的方式。

三、校企合作培養(yǎng)模式探索

產(chǎn)教融合是本次教學(xué)改革和高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的根本指導(dǎo)原則。產(chǎn)教融合的實施效益可以從學(xué)生、教師、學(xué)校和企業(yè)等四個主體來分析。（1）學(xué)生方面：基于產(chǎn)教融合的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)案例可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，改善學(xué)習(xí)效果，提高動手能力和實踐能力，使之更適合企業(yè)需求。（2）教師方面：產(chǎn)教融合要求教師深入企業(yè)、加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，從而更進(jìn)一步地了解企業(yè)和社會的需求，避免“盲教”。同時在與企業(yè)導(dǎo)師合作指導(dǎo)學(xué)生的過程中將有助于提高教師的工程實踐能力。（3）學(xué)校方面：產(chǎn)教融合為進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)大學(xué)試點探索新的教學(xué)方法和人才培養(yǎng)模式，為學(xué)校成功轉(zhuǎn)型積累經(jīng)驗，提供參考。同時，與地方中小企業(yè)的合作也為學(xué)生就業(yè)難題提供新的解決途徑和解決辦法。（4）企業(yè)方面：首先，企業(yè)與學(xué)校深度合作，所合作企業(yè)亦可借助學(xué)校的科研平臺和人才優(yōu)勢，解決中小企業(yè)技術(shù)力量薄弱的問題。其次，企業(yè)與學(xué)校合作培養(yǎng)學(xué)生的工程能力也是響應(yīng)國家政策，為政府排憂解難，對提高企業(yè)社會效益和社會美譽(yù)度具有一定的作用。另外，改革方案也為企業(yè)選拔優(yōu)秀人才提供了一個更為可靠的解決方法。

1.產(chǎn)教融合中聯(lián)合培養(yǎng)企業(yè)的選擇。（1）簽署聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議的企業(yè)數(shù)量要多。在不影響企業(yè)生產(chǎn)的前提下，考慮企業(yè)可接納人數(shù)的限制，參考國外高校人才培養(yǎng)的實習(xí)生制度，將學(xué)生分散到各個企業(yè)中去，每個企業(yè)安排2-10名學(xué)生，故簽署合作的企業(yè)數(shù)量要求眾多。例如重慶科技學(xué)院機(jī)械與動力工程學(xué)院為了完成機(jī)械設(shè)計制造及其自動化或機(jī)械電子工程兩個專業(yè)學(xué)生的聯(lián)合培養(yǎng)工作已經(jīng)與40多家重慶本地的從事各種設(shè)備（或機(jī)電一體化裝備）設(shè)計制造的中小企業(yè)簽署了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議。他們計劃將簽署合作協(xié)議的企業(yè)數(shù)量擴(kuò)展到100-150家。（2）合作企業(yè)突出地方性。在企業(yè)的一年學(xué)習(xí)期間，需要將理論知識與實際工程項目結(jié)合，注重實踐動手能力和解決問題能力的培養(yǎng)，學(xué)生需要與專業(yè)教師之間頻繁聯(lián)系交流，同時為了對學(xué)生監(jiān)管的方便，離學(xué)校空間距離不遠(yuǎn)的地方性企業(yè)無疑是最佳的選擇。同時要了解地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、地方企業(yè)對人才的需求，使得培養(yǎng)的學(xué)生更能快速融入地方經(jīng)濟(jì)，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)，體現(xiàn)學(xué)校的地方性特色。（3）合作企業(yè)以單件小批量生產(chǎn)模式從事設(shè)備（裝備）的設(shè)計制造為主。所選擇的企業(yè)大部分均為單件生產(chǎn)模式的集設(shè)計與制造一體的裝備或機(jī)電一體化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。因為該類型的企業(yè)從概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計到生產(chǎn)制造以及生產(chǎn)管理等所有生產(chǎn)內(nèi)容均有所涉及，使得學(xué)生可以得到更為全面的鍛煉；同時，這類企業(yè)對技術(shù)人員的需求更為旺盛；另外，大批量生產(chǎn)模式企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品較為單一，技術(shù)也較為成熟，而單件模式的企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)項目眾多，更適合于基于項目教學(xué)的培養(yǎng)方式。（4）合作企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模以中小型為主。一方面因為這類企業(yè)技術(shù)力量薄弱，對專業(yè)人才更為渴求；同時這類企業(yè)靈活多變，對市場反應(yīng)靈敏，產(chǎn)品開發(fā)速度快，適合學(xué)生培養(yǎng)。另外，學(xué)校導(dǎo)師組對企業(yè)也可以起到技術(shù)支持作用，企業(yè)有與高校合作的意愿和動力。

2.企業(yè)學(xué)習(xí)階段的實施和運行。在企業(yè)學(xué)習(xí)培養(yǎng)階段，學(xué)校與企業(yè)之間應(yīng)該建立全方位的合作關(guān)系，形成一套系統(tǒng)的有機(jī)的運行機(jī)制。共同商定學(xué)生的培養(yǎng)計劃、學(xué)生的監(jiān)管、學(xué)習(xí)效果的評價以及學(xué)校對企業(yè)的技術(shù)支持等。學(xué)校需將所簽訂聯(lián)合培養(yǎng)的企業(yè)按照產(chǎn)品類型進(jìn)行分類，然后成立一批“導(dǎo)師組”，“導(dǎo)師組”由學(xué)院不同知識結(jié)構(gòu)的老師及企業(yè)一線工程師組成。由導(dǎo)師組負(fù)責(zé)學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)階段的指導(dǎo)、聯(lián)系、管理和學(xué)習(xí)質(zhì)量監(jiān)控。全過程參與學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)論文（畢業(yè)設(shè)計）的指導(dǎo)等。教學(xué)方式：采用“教師提出問題-學(xué)生自主學(xué)習(xí)-實踐-教師輔導(dǎo)”的教學(xué)模式。重點是深度參與項目關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的開發(fā)與改造，并通過專業(yè)知識、相關(guān)資料、計算分析等方法解決其中的部分問題，以實際項目為驅(qū)動，完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及完成設(shè)計、制造、生產(chǎn)管理等技能訓(xùn)練?？己朔绞剑褐饕疾旎纠碚撛趯嶋H工作中的應(yīng)用及動手操作能力。導(dǎo)師組對課程學(xué)習(xí)報告、以案例為內(nèi)容的大作業(yè)、以項目為對象的課程論文、學(xué)習(xí)小組（或）專題的匯報和答辯以及其他要求進(jìn)行綜合評定，確定學(xué)生學(xué)習(xí)成績。

在“中國制造2025”和“工業(yè)4.0”背景下，中國要想實現(xiàn)從制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，適宜智能制造的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)將是實施“中國制造2025”的關(guān)鍵。智能制造專業(yè)人才培養(yǎng)要建立以市場為導(dǎo)向、制造企業(yè)深度參與、校企融合、多學(xué)科聯(lián)合共建的智能工場結(jié)合以非正式學(xué)習(xí)形式的人才培養(yǎng)模式。

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收稿日期：2017-01-01

基金項目：重慶科技學(xué)院教學(xué)改革研究項目：2015025

作者簡介：何高法（1972-），男，安徽舒城人，重慶科技學(xué)院機(jī)械與動力工程學(xué)院教授，博士，主要從事先進(jìn)制造技術(shù)、精密測量技術(shù)等領(lǐng)域的科研和教學(xué)工作，已發(fā)表論文20余篇。