智能制造背景下應(yīng)用型本科機(jī)械制造專業(yè)課程體系構(gòu)建策略研究

王國平，劉吉軒,2，程 爽，尚雪梅，門 靜，張 琛

(1.西安交通大學(xué)城市學(xué)院機(jī)械工程系，陜西 西安 710018) (2.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西 西安 710049)

隨著科技創(chuàng)新不斷驅(qū)動智能制造快速發(fā)展，制造業(yè)呈現(xiàn)出更多新形態(tài)，如產(chǎn)品日趨個性化和更加智能互聯(lián)，研發(fā)、制造手段復(fù)雜化、多樣化和網(wǎng)絡(luò)化等[1]。因此，智能制造將逐步淘汰低端重復(fù)勞動，進(jìn)而將需要更智能的勞動力。勞動力質(zhì)量的提升成為智能制造發(fā)展的有效基礎(chǔ)和保障。

當(dāng)前，在我國制造強(qiáng)國戰(zhàn)略加速推進(jìn)的大背景下，智能制造方面的人才需求日趨增長，但環(huán)顧國內(nèi)的高等院校，智能制造應(yīng)用方面的專業(yè)很少或剛剛起步，人才的培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的供求關(guān)系。因此，應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)面向智能制造方向應(yīng)用型人才培養(yǎng)已成為專業(yè)發(fā)展的主要趨向，怎樣培養(yǎng)適時、適用的人才成為高等教育機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的首要問題。

勞動力的智能化提升需要教育的多元化、更多關(guān)注全生命周期的學(xué)習(xí)和聚焦思維能力的升級等。這對大學(xué)教育提出了更高的要求，既要滿足學(xué)生個性化需求，又要適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的快速變化，還要保證基本的辦學(xué)質(zhì)量，同時要考慮學(xué)生畢業(yè)后的持續(xù)發(fā)展和教育。這不僅需要專業(yè)有清晰的頂層設(shè)計(jì)，而且在宏觀上需要有制度和管理上的支持，更重要的是微觀上專業(yè)需要有恰當(dāng)、合理、實(shí)用的人才培養(yǎng)的課程體系來支撐。因此，面向智能制造課程體系的重構(gòu)或升級成為當(dāng)前培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)需求人才素質(zhì)與能力的基礎(chǔ)保障和核心環(huán)節(jié)。

美、日、德等國高校主要通過完善的學(xué)分積累與轉(zhuǎn)換機(jī)制、常態(tài)化的校企合作以及深入的跨專業(yè)人才培養(yǎng)來滿足智能制造人才培養(yǎng)的個性化需求，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)快速變化，并保證基本辦學(xué)質(zhì)量[2-3]。目前，國內(nèi)高校智能制造人才培養(yǎng)處于初級階段，頂層設(shè)計(jì)思路不是很清晰，存在課程設(shè)置結(jié)構(gòu)混亂、與智能制造關(guān)聯(lián)度不夠或應(yīng)用性不強(qiáng)、智能制造實(shí)踐配備不足等問題，且多數(shù)學(xué)校在設(shè)置智能制造課程體系之前，對區(qū)域人才需求缺乏深刻的調(diào)查研究，造成培養(yǎng)的人才不符合崗位需求。

在這種背景下，構(gòu)建以交叉復(fù)合為導(dǎo)向，以智能制造實(shí)際運(yùn)行、維護(hù)與管理能力培養(yǎng)為特色的課程體系，探討其改革思路與方法，是當(dāng)前應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)的首要任務(wù)。

1 課程體系構(gòu)建的基本理念與思路

傳統(tǒng)教育理念認(rèn)為，傳授知識是教學(xué)的主要任務(wù)，課程設(shè)置應(yīng)以學(xué)科為中心，以一門學(xué)科的基礎(chǔ)知識和基本技能為核心[4-5]。然而隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，其弊端日益凸顯：1)課程設(shè)置的三段式模式忽視了學(xué)生整體素質(zhì)的提高，不利于交叉復(fù)合型人才的培養(yǎng)；2)高校課程多分為人文基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程兩大類，未能實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程與思政的融合，忽視了科學(xué)精神的培養(yǎng)； 3)重視必修而忽視選修課程的不合理比例，不利于學(xué)生個性化培養(yǎng)；4)我國高校教學(xué)中存在重理論輕技藝、重思辨輕實(shí)踐的傾向，直接影響了學(xué)生動手能力的培養(yǎng)[5]。

當(dāng)前面向智能制造應(yīng)用型本科機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系的建設(shè)要從以下幾方面著手：第一，必須打破舊觀念，重新認(rèn)識課程內(nèi)涵，加深對課程的理解，促進(jìn)課程功能的良好有效發(fā)揮。第二，要開展充分的調(diào)研，總結(jié)當(dāng)前國內(nèi)外高校的新型教學(xué)理念，并進(jìn)行科學(xué)借鑒，確立符合國家制造戰(zhàn)略需求的、充分體現(xiàn)智能制造應(yīng)用能力培養(yǎng)的課程設(shè)置架構(gòu)和內(nèi)涵，以及與之相匹配的教學(xué)模式。第三，專業(yè)課程體系建設(shè)過程中要合理布局，形成理論與實(shí)踐相交融、傳統(tǒng)與前沿相配合、學(xué)科與學(xué)科相復(fù)合[6]、學(xué)校與企業(yè)相聯(lián)合的貫通大學(xué)四年的專業(yè)課程體系，體現(xiàn)課程的智能制造特色，拔高課程的綜合應(yīng)用水平，提高機(jī)械專業(yè)面向智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效益。

具體的說，首先，要對面向智能制造的機(jī)械類專業(yè)人才的利益相關(guān)方(用人單位、教師、畢業(yè)生、家長以及在校生)對人才培養(yǎng)需求的知識、能力、素質(zhì)要求進(jìn)行充分的調(diào)研，并梳理和分析搜集的數(shù)據(jù)，明確培養(yǎng)目標(biāo)。其次，根據(jù)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標(biāo)與人才培養(yǎng)規(guī)格確定課程的范圍、設(shè)置數(shù)量、種類。第三，圍繞面向智能制造應(yīng)用型機(jī)械類人才培養(yǎng)規(guī)格，以“中國制造2025”為指引，以O(shè)BE為理念，以“工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”和“本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”為依據(jù)，對原有的課程體系進(jìn)行重構(gòu)，以加強(qiáng)知識的適用性，加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐動手能力、交叉復(fù)合能力和信息化素質(zhì)的培養(yǎng)，有效拓展課程的教學(xué)時間與空間，把課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)拓展到課外、校內(nèi)、校外自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動中，使專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格從知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)全方位具備智能制造應(yīng)用人才特質(zhì)，每一個方面都應(yīng)具有相應(yīng)的課程設(shè)置為保證，每一門課程的設(shè)置都應(yīng)能支撐相應(yīng)的知識、能力和素質(zhì)目標(biāo)。

2 課程體系框架的設(shè)置

美國學(xué)院和大學(xué)協(xié)會AACU近期的一項(xiàng)職業(yè)調(diào)查研究表明，對畢業(yè)生來說，企業(yè)最看重的是學(xué)生的人文教育和豐富的知識面、學(xué)生的跨專業(yè)能力、學(xué)生的應(yīng)用技能和創(chuàng)新能力。因此，課程的實(shí)施一是基于所確立的智能制造人才培養(yǎng)規(guī)格靈活設(shè)置課程，促進(jìn)學(xué)生知識的復(fù)合應(yīng)用能力全面提升，即提升應(yīng)用技能和創(chuàng)新能力； 二是基于學(xué)生個性化的發(fā)展需求，重構(gòu)課程體系結(jié)構(gòu)，加大前沿技術(shù)及跨學(xué)科選修課開設(shè)的深度和廣度，凝練課程教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課程模塊化，促進(jìn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)形成與教學(xué)模式的變革，使培養(yǎng)的學(xué)生既具有突出的專業(yè)特色又具有鮮明的個性特點(diǎn)；三是基于智能制造交叉復(fù)合人才培養(yǎng)的要求，建立健全校內(nèi)學(xué)分認(rèn)定機(jī)制，打通學(xué)生以目標(biāo)為導(dǎo)向的跨專業(yè)學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生個性化的培養(yǎng)；四是以實(shí)踐動手能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，開展虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式，強(qiáng)化對智能制造控制系統(tǒng)及產(chǎn)線生產(chǎn)實(shí)際的整體認(rèn)知和具體運(yùn)維操作實(shí)踐。

如圖1所示，構(gòu)建了學(xué)生在校四年以4個大類課程群、18個模塊課程組為支撐的面向智能制造應(yīng)用型本科機(jī)械專業(yè)的課程體系，其既體現(xiàn)了知識漸進(jìn)的特點(diǎn)，又具有交叉復(fù)合的特性，同時以校企合作模式強(qiáng)化了理論與實(shí)際的聯(lián)系，不僅有利于學(xué)生理論知識的升華和實(shí)踐水平的提升，也為學(xué)生素質(zhì)與能力的全面協(xié)調(diào)發(fā)展提供了有力保障。

圖1 面向智能制造的機(jī)械專業(yè)課程體系

3 課程教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容革新是課程體系建設(shè)的核心之一[7-8]。第一，要根據(jù)學(xué)校定位和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，依據(jù)學(xué)科與專業(yè)的發(fā)展規(guī)劃對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行去舊添新，并且形成動態(tài)的更新機(jī)制；同時要求教師緊緊把握學(xué)科與專業(yè)發(fā)展的前沿動態(tài)，加強(qiáng)對學(xué)科與專業(yè)的科學(xué)研究、教學(xué)改革與創(chuàng)新問題的研究，形成科研、教研與教學(xué)相結(jié)合、相促進(jìn)的良好態(tài)勢。第二，為凸顯專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，從課程設(shè)置和教學(xué)上加強(qiáng)應(yīng)用型教學(xué)內(nèi)容，減少普通理論教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)教學(xué)應(yīng)用研究，減少理論設(shè)計(jì)型教學(xué)，加強(qiáng)與企業(yè)等合作的應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)，減少普通驗(yàn)證性實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的教學(xué)改革，減少貪大求全的教學(xué)取向。第三，進(jìn)行內(nèi)容的統(tǒng)籌融合與內(nèi)涵建設(shè)，既注重緊跟社會需求專業(yè)知識的綜合化發(fā)展，又滿足信息技術(shù)給人帶來的個性化和碎片化需求，培養(yǎng)學(xué)生建立在寬厚知識面上的系統(tǒng)應(yīng)用思維和創(chuàng)新能力。

4 課程教學(xué)方法革新與實(shí)施路線

開展探討啟發(fā)式、項(xiàng)目聚焦與拓展相融合的教學(xué)方法為一體的、多媒體參與的、多渠道(線上與線下、虛擬與現(xiàn)實(shí)、校內(nèi)與校外、校內(nèi)實(shí)踐與企業(yè)實(shí)踐等)并舉的混合教學(xué)模式， 充分利用信息化媒介作用，充分發(fā)揮校企合作能效，充分體現(xiàn)課堂的引領(lǐng)效果，促進(jìn)學(xué)生主動思考、勤于動手和勇于創(chuàng)新素質(zhì)的提升。教學(xué)方法與內(nèi)容實(shí)施路線如圖2所示，構(gòu)建了以理論與實(shí)踐相聯(lián)系、課上與課下相輔助、經(jīng)典與前沿相搭配、虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的、重視過程的課程教學(xué)實(shí)施策略，突出了以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，形成了以興趣為基、以實(shí)踐為干、以創(chuàng)新為果逐層遞進(jìn)的人才培養(yǎng)模式。

圖2 教學(xué)方法與內(nèi)容實(shí)施路線

5 結(jié)束語

本文剖析了傳統(tǒng)教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中存在的弊端，提出了新形勢下課程體系構(gòu)建的基本理念和實(shí)施路徑。基于AACU職業(yè)調(diào)查研究結(jié)果，借鑒國外人才培養(yǎng)模式，充分考慮國內(nèi)實(shí)際，構(gòu)建了應(yīng)用型本科機(jī)械類專業(yè)面向智能制造的課程體系框架，形成了貫通大學(xué)四年、由4個大類課程群和18個模塊課程組支撐的校企聯(lián)合人才培養(yǎng)課程體系，使課程結(jié)構(gòu)合理化?？紤]到當(dāng)前知識更新迅速且日益復(fù)合化，給出了課程教學(xué)內(nèi)容動態(tài)調(diào)整改革的基本思路。為更好地達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建了以線上線下混合教學(xué)為大模式，以根據(jù)不同內(nèi)容開展項(xiàng)目式或啟發(fā)式教學(xué)等為具體教學(xué)方法，以提升興趣、注重實(shí)踐、促進(jìn)創(chuàng)新為目標(biāo)的教學(xué)實(shí)施策略。本文可為應(yīng)用型本科機(jī)械類及其他相關(guān)專業(yè)在國家制造強(qiáng)國方略下的人才培養(yǎng)課程體系的構(gòu)建與教學(xué)實(shí)施提供借鑒。