工業(yè)4.0時代高校工程本科人才培養(yǎng)的實踐改革

王曉莉++辛勇

摘 要 工業(yè)4.0時代要求高校更注重本科學(xué)生工程意識的培養(yǎng)、多學(xué)科知識的融合及實踐操作技能的加強(qiáng)。高校應(yīng)當(dāng)主動求變，通過校企合作培養(yǎng)卓越工程師、建立多元化的工程訓(xùn)練中心、開創(chuàng)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新基地等方式，面向未來培養(yǎng)符合工業(yè)4.0需要的優(yōu)秀工程本科人才。

關(guān)鍵詞 工業(yè)4.0；工程本科人才；卓越工程師；校企合作

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）10-0139-03

Practice Reform of Training Engineering Undergraduate Talents

in Industrial 4.0 Era//WANG Xiaoli， XIN Yong

Abstract In the Industrial 4.0 Era， universities should pay more attention to cultivate the engineering consciousness， integrate the knowledge of multi-disciplinary and strengthen the practical skills of

students. Universities should take the initiative to change， by way of the college-enterprise cooperation to cultivate excellent engineers. To establish diversified engineering training center and to create a mechanical innovation base for college students， etc. The university cultivate the excellent engineering undergraduate talents to meet the future needs in the industry 4.0 Era.

Key words industry 4.0； engineering undergraduate talent； excellent engineers； college-enterprise cooperation

1 引言

人類社會的工業(yè)革命經(jīng)歷了從1.0到4.0的發(fā)展階段。從18世紀(jì)末第一次工業(yè)革命開始，“蒸汽時代”的大學(xué)教育仍是傳統(tǒng)的理智訓(xùn)練；20世紀(jì)初期的第二次工業(yè)革命以流水線生產(chǎn)為主流，高等學(xué)府也不再將自己置身事外，培養(yǎng)了大批電氣化時代的工程技術(shù)人才；20世紀(jì)下半葉，信息技術(shù)引發(fā)第三次工業(yè)革命，使工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)高度自動化，而高等工程教育也走出過度專業(yè)化的誤區(qū)，轉(zhuǎn)向培養(yǎng)寬口徑、跨學(xué)科的通識人才；現(xiàn)如今，工業(yè)革命迎來第四次重大變革，“工業(yè)4.0”便是德國在2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會上正式提出的國家戰(zhàn)略，其主要標(biāo)志是制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化發(fā)展，生產(chǎn)模式和生產(chǎn)形態(tài)較之前都發(fā)生巨大變化。而高校面對工業(yè)4.0所帶來的新挑戰(zhàn)更是責(zé)無旁貸，調(diào)整人才培養(yǎng)模式以適應(yīng)工業(yè)4.0時代更顯得迫在眉睫[1]。

2 工業(yè)4.0對高校工程本科人才培養(yǎng)提出的新要求

工業(yè)4.0戰(zhàn)略不僅僅是針對德國提出的工業(yè)化發(fā)展新要求，也是對其他國家工業(yè)化發(fā)展的導(dǎo)向與激勵。制造類企業(yè)在工業(yè)4.0時代想要獲得競爭優(yōu)勢，主要依靠具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)和創(chuàng)新發(fā)展精神的工程類人才。于是在新的工程環(huán)境下對高校工程本科人才的培養(yǎng)就提出新的要求。

具有工程意識 工程意識的內(nèi)涵極其豐富，但最根本的是一個系統(tǒng)意識，它可以包含創(chuàng)新意識、實踐意識、時代意識、經(jīng)濟(jì)與社會意識、管理意識和道德意識等諸多方面[2]。但其內(nèi)涵也是隨著科技革新和社會進(jìn)步而不斷深化與發(fā)展的，正如在工業(yè)4.0時代，創(chuàng)新意識、環(huán)境意識、服務(wù)意識等也是工程技術(shù)人員所應(yīng)具備的。如在工作環(huán)境中若遇到復(fù)雜多變的實際問題時，往往沒有具體或現(xiàn)成的解決思路與辦法，只能依靠深處實際工作環(huán)境的技術(shù)人員憑借敏銳而系統(tǒng)的工程意識，經(jīng)獨(dú)立思考后，整合出合理、高效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。

跨專業(yè)的學(xué)習(xí)能力 我國的高等工程教育最初是從模仿蘇聯(lián)開始的，但由于對自身國情認(rèn)識的不足，以致出現(xiàn)盲目照搬和機(jī)械移植的現(xiàn)象，專業(yè)設(shè)置“過窄過專”問題更顯得的尤為突出。但是生產(chǎn)是不斷變化的，“口徑”也是很難一直對準(zhǔn)的，如果過分強(qiáng)調(diào)專業(yè)對口，勢必會單純地按照企業(yè)的需求來進(jìn)行教學(xué)安排，而影響學(xué)生通識基礎(chǔ)的發(fā)展[3]。所以近些年來高校經(jīng)過調(diào)整，工科專業(yè)種數(shù)大量減少，人才培養(yǎng)目標(biāo)也由單一狹窄的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)向培養(yǎng)復(fù)合、多元的工程科學(xué)、技術(shù)及管理人才。應(yīng)工業(yè)4.0的要求，信息處理的相關(guān)知識技能、團(tuán)隊合作能力和管理能力也需要融會貫通，因此，跨專業(yè)的學(xué)習(xí)能力也顯得十分重要。

是技術(shù)人員，也是管理者 工業(yè)4.0時代也是一場管理領(lǐng)域的革命。一方面，小微企業(yè)中技術(shù)與管理人員往往兼于一人，要求人人懂管理；另一方面，企業(yè)間廣泛的橫向集成，也對企業(yè)的管理提出更高的挑戰(zhàn)[4]。智能化工廠中的技術(shù)人員，既可以對生產(chǎn)、運(yùn)營環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的問題從理論出發(fā)進(jìn)行分析，也可以憑借經(jīng)驗豐富實際操作能力將問題解決，還可以通過工業(yè)4.0時代信息技術(shù)的普及化，將生產(chǎn)鏈中的各類數(shù)據(jù)及時、完整、準(zhǔn)確地進(jìn)行整合、處理、分析，以使產(chǎn)品生命周期的管理更加高效、科學(xué)與系統(tǒng)。技術(shù)人員和管理者的界限也不再那么清晰，擁有管理能力的技術(shù)人員，不僅在實際操作、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)得心應(yīng)手，在團(tuán)隊合作中也能發(fā)揮管理能力，協(xié)調(diào)好人與人之間的關(guān)系；而擁有工程技術(shù)能力的管理者，對企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實際產(chǎn)生的問題也不再無所適從或瞎指揮，而是能夠清楚地做出判斷并化解危機(jī)。endprint

3 面對工業(yè)4.0，高校調(diào)整工程本科人才培養(yǎng)方式

培養(yǎng)學(xué)生的工程意識 課堂是培養(yǎng)學(xué)生工程意識的主要場所，通過專業(yè)課教學(xué)進(jìn)行滲透，也是培養(yǎng)學(xué)生工程意識的最有效途徑之一。在校期間，學(xué)生的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識都來自課堂教師的講授，教師在傳授知識的過程中，其自身的教態(tài)、教法以及學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思維方式等多方面呈現(xiàn)，都會給學(xué)生帶來潛移默化的影響[5]。而這種影響，會使學(xué)生日后走上工作崗位時，運(yùn)用工程意識對問題進(jìn)行預(yù)判，從而幫助其有效解決。

實踐類課程也是培養(yǎng)學(xué)生工程意識的重要途徑。在工程環(huán)境下，教師親自指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)備的使用和產(chǎn)品制造的實地操作，通過學(xué)生的親身體驗訓(xùn)練他們的動手操作技能和臨場應(yīng)變能力。尤其是當(dāng)遇到突發(fā)事故或臨時狀況時，學(xué)生面對的不再是書本里平面、單一的問題，而是將理論知識通過自己的學(xué)習(xí)理解，升華為分析處理問題的能力，這個過程中學(xué)生的工程意識也在一定程度上得到提升。

設(shè)置跨學(xué)科專業(yè)課程 工程類專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)不僅接受基礎(chǔ)的專業(yè)訓(xùn)練，也接受人文主義的熏陶。通識教育是現(xiàn)行高校均開設(shè)的教學(xué)模塊，旨在培養(yǎng)學(xué)生的知識觀與價值觀，給了學(xué)生充分的自主權(quán)，完善其獨(dú)立的思想與人格。以南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為例，通識課程共48學(xué)分，占總學(xué)分比例為29.3%，在專業(yè)人才培養(yǎng)過程中也給予其寬厚的人文科學(xué)和自然科學(xué)的基礎(chǔ)知識教育，注重人才素質(zhì)的全面發(fā)展。

信息處理技術(shù)也會是未來工程領(lǐng)域人才需要掌握的基本技能，讓學(xué)生掌握先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能測試與傳感技術(shù)，這些課程的設(shè)置為學(xué)生以后利用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺來更好地適應(yīng)工業(yè)4.0的新環(huán)境而打下扎實的基礎(chǔ)。以南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為例，開設(shè)了MATLAB工程軟件、傳感器與信號處理技術(shù)、智能控制技術(shù)等專業(yè)課程，為學(xué)生傳授數(shù)據(jù)處理與軟件制圖等相關(guān)專業(yè)知識，以適應(yīng)工業(yè)4.0對人才的需求。學(xué)院還開設(shè)了工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程，指導(dǎo)學(xué)生如何有效利用資源，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好或需求，在通識教育中自由任選課或選擇管理專業(yè)的相關(guān)課程來幫助自己提升管理能力。

加強(qiáng)工程實踐環(huán)節(jié) 我國高校的工程教育長期存在“重理論、輕實踐”的現(xiàn)象。創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的靈魂，也是工業(yè)4.0時代制造業(yè)的核心。這就要求工程技術(shù)人員不僅應(yīng)該嘗試走逐步模仿創(chuàng)新的道路，更應(yīng)該有原始創(chuàng)新的意識。增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在具體而真實的工程環(huán)境中，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實踐經(jīng)驗有效連接，并且在動態(tài)的生產(chǎn)流程中培養(yǎng)實踐操作能力。創(chuàng)新不是天天埋頭于書本理論中，而應(yīng)注重實訓(xùn)環(huán)節(jié)，在實踐中提升創(chuàng)新思維能力。

4 南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院面對工程本科人才的實踐改革

培養(yǎng)卓越工程師 自2011年以來，南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、材料成型及控制工程、車輛工程、熱能與動力工程專業(yè)的本科培養(yǎng)均參與卓越工程師培養(yǎng)計劃，旨在為國家培養(yǎng)、造就一批具有服務(wù)國家與人民的社會責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展需要的各類工程技術(shù)人才。下面具體以機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)為例，分析其卓越工程師培養(yǎng)方案的創(chuàng)新性與針對性。

1）培養(yǎng)目標(biāo)的清晰化。把從前的培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才目標(biāo)更加具體化，調(diào)整為為地方乃至全國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)各個領(lǐng)域的高層次的“應(yīng)用型”工程師，他們不僅要具有較強(qiáng)的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，而且要具備國際交流能力和團(tuán)隊精神。

標(biāo)準(zhǔn)學(xué)制仍為四年，但采取“3+1”模式，即累計3年在校理論課和實踐課程學(xué)習(xí)，之后1年在企業(yè)完成后期的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，并根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和實習(xí)基地的行業(yè)特點(diǎn)及實習(xí)條件，學(xué)校與企業(yè)共同制訂企業(yè)學(xué)習(xí)階段培養(yǎng)方案和實習(xí)計劃。

2）校企聯(lián)合培養(yǎng)，增加實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)。機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科培養(yǎng)計劃[6]（以下簡稱普通班）與機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)卓越工程師本科培養(yǎng)計劃[7]（以下簡稱卓越班）并行招生，下面具體分析其課程設(shè)置和比例的異同。

普通班與卓越班在學(xué)制年限、畢業(yè)最低學(xué)分上并沒有差異，普通班的專業(yè)主干課程總分34分，占總學(xué)分的20.6%；卓越班的專業(yè)主干課程總分41分，占總學(xué)分的24.9%。從表1可以看出，卓越班較普通班在專業(yè)主干課的課程分配和學(xué)時上都做了調(diào)整，因為卓越班最后一年的學(xué)習(xí)以在工廠實習(xí)為主，實踐培訓(xùn)的學(xué)分與時長較普通班都有所提升，這也是為培養(yǎng)應(yīng)用型工程師打下基礎(chǔ)。卓越班在通識類課程和個性課程不變的情況下，適當(dāng)縮減專業(yè)選修課程的比例，將學(xué)生更多的時間與精力放置在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓他們更早地接觸真實的工程環(huán)境，接受工作崗位真刀真槍的磨煉。

3）畢業(yè)設(shè)計考核標(biāo)準(zhǔn)多元化。學(xué)位論文是本科學(xué)習(xí)階段的最后一個培養(yǎng)環(huán)節(jié)。普通班的畢業(yè)設(shè)計目前仍以畢業(yè)論文為主，雖然其內(nèi)容也包含實驗、機(jī)械模型或?qū)嶋H工程問題，但總體缺乏整體性與創(chuàng)新性。卓越班的學(xué)生在企業(yè)中完成畢業(yè)設(shè)計，要求其結(jié)合實際并有所創(chuàng)新，與企業(yè)實際相關(guān)聯(lián)，解決企業(yè)的實際問題[8]。只要學(xué)生在企業(yè)中認(rèn)真實踐，能夠積極參與具體工程項目的設(shè)計、研究、應(yīng)用以及維護(hù)，就能夠產(chǎn)生“真情實感”，有質(zhì)量地完成畢業(yè)設(shè)計。

4）采用“雙師制”，加強(qiáng)培養(yǎng)人才的師資力量。卓越工程師施行學(xué)校與企業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)，在學(xué)校由工程基礎(chǔ)知識扎實的導(dǎo)師進(jìn)行理論教學(xué)，在企業(yè)由實踐操作經(jīng)驗豐富的工程師進(jìn)行實地教學(xué)，雙重師資力量的保障讓學(xué)生的理論知識與實踐經(jīng)驗充分融合。

5）培養(yǎng)國際化工程人才。工業(yè)4.0是全球工業(yè)發(fā)展的導(dǎo)向，通過“互聯(lián)網(wǎng)+”的先進(jìn)理念，改變傳統(tǒng)授課模式，引入互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)，將優(yōu)質(zhì)的國內(nèi)外課程帶給學(xué)生一同學(xué)習(xí)分享；豐富的國際交流活動，利用暑期或一整學(xué)年出國學(xué)習(xí)，吸收國外先進(jìn)的工程教育理念；引入國外高質(zhì)量工程教育人才，培養(yǎng)具有國際視野的卓越工程師。

建立工程訓(xùn)練中心 南昌大學(xué)工程訓(xùn)練中心是一個面向全校師生的工程實踐教學(xué)基地，以學(xué)習(xí)工藝知識、增強(qiáng)工程實踐能力、提高綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)前，工程訓(xùn)練中心為適應(yīng)高校教學(xué)發(fā)展和社會需要，其所具備的主要功能包括：endprint