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    應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級探索

    2022-03-19 23:57:43崔立朱弘峰李寧吳俊
    教育教學(xué)論壇 2022年4期
    關(guān)鍵詞:機(jī)械類專業(yè)OBE理念智能制造

    崔立 朱弘峰 李寧 吳俊

    [摘 要] 針對應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)與智能制造、精密制造行業(yè)發(fā)展深度融合的迫切需要,結(jié)合新工科建設(shè)的要求,提出應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級的思路。面向智能制造與精密行業(yè)對機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求,以CECC-CDIO校企深度融合工匠型項(xiàng)目式工程教育為指導(dǎo),以O(shè)BE理念為人才培養(yǎng)目標(biāo),對面向精密制造、智能制造業(yè)的高技能復(fù)合型機(jī)械工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)模式進(jìn)行探索與改革,構(gòu)建校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系,面向行業(yè)需求開展多層次、多元化、個性化的校企合作機(jī)制改革,為應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)提供新思路。

    [關(guān)鍵詞] 機(jī)械類專業(yè);OBE理念;校企深度融合;智能制造

    [基金項(xiàng)目] 2020年度上海市自然科學(xué)基金“高速機(jī)床主軸軸承動態(tài)精度損失機(jī)理及表面抗損控制方法研究”(20ZR1421000);2020年度上海高校本科重點(diǎn)教改項(xiàng)目“應(yīng)用型機(jī)械類專業(yè)改造升級探索——以‘機(jī)械工程’一流本科專業(yè)建設(shè)為例”(2020179)

    [作者簡介] 崔 立(1981—),男,河南駐馬店人,博士,上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系教授,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)研究;朱弘峰(1974—),男,上海人,學(xué)士,上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系工程師,主要從事機(jī)械制造技術(shù)研究;李 寧(1981—),女,河南鄭州人,博士,上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系教授,主要從事機(jī)械制造技術(shù)研究。

    [中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324(2022)04-0135-05 [收稿日期] 2021-06-07

    當(dāng)前,智能制造、精密制造得到了快速發(fā)展,但中國制造業(yè)特別是精密制造、智能制造行業(yè)受到技術(shù)和人才儲備的制約[1]。隨著長三角地區(qū)裝備制造業(yè)逐漸發(fā)達(dá),汽車制造、航空航天制造、智能裝備及微電子裝備制造等高端制造領(lǐng)域迫切需要高技能復(fù)合型機(jī)械工程人才。

    地方高校機(jī)械工程專業(yè)主要培養(yǎng)的是能在機(jī)械裝備領(lǐng)域內(nèi)從事設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量控制、維修到生產(chǎn)過程管理的綜合型應(yīng)用技術(shù)人才[2]。面對新技術(shù)、新業(yè)態(tài),在新工科建設(shè)的要求下[3],地方高校如何對應(yīng)用型機(jī)械類專業(yè)改造升級,針對機(jī)械類工程師所需的知識、能力、素質(zhì),本文在上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)卓越工程師教學(xué)改革及一流本科專業(yè)建設(shè)基礎(chǔ)上,提出基于CECC-CDIO-OBE的教學(xué)模式改革,CECC-CDIO即College-Enterprise-Cooperation-Craftsman·Conceive-Design-Implement-Operate(學(xué)院—企業(yè)—合作—工匠·構(gòu)想—設(shè)計(jì)—實(shí)施—操作),OBE即Outcome Based Education(成果導(dǎo)向教育),是指以校企深度融合工匠型項(xiàng)目式工程教育為指導(dǎo),以O(shè)BE理念為人才培養(yǎng)目標(biāo),以產(chǎn)學(xué)研合作為依托,推進(jìn)一流專業(yè)建設(shè),培養(yǎng)滿足精密制造與智能制造行業(yè)需求的高技能復(fù)合型機(jī)械工程人才,以適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求,引領(lǐng)地方產(chǎn)業(yè)、工藝技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級。

    面向高端裝備制造技術(shù)發(fā)展的迫切需要,為了推動智能制造、精密制造行業(yè)發(fā)展與機(jī)械工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)等要求的深度融合[4,5],本文結(jié)合我校機(jī)械工程專業(yè)情況,探索應(yīng)用型機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級的實(shí)施路徑,為應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)提供新思路。

    一、應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級探索

    (一)基于CECC-CDIO-OBE的應(yīng)用型機(jī)械工程人才培養(yǎng)模式改革

    我校機(jī)械工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)之一,在新工科建設(shè)的要求下,必須以新思維、新理念、新方式、新體系、新模式應(yīng)對新形勢,培養(yǎng)能夠適應(yīng)時代和未來變化的高素質(zhì)工程人才。目前,機(jī)械工程專業(yè)的人才培養(yǎng)仍存在與地方高端制造產(chǎn)業(yè)需求相脫節(jié)的問題,傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容不能滿足精密制造和智能制造企業(yè)的需求,機(jī)械類專業(yè)課程和培養(yǎng)體系多年來變化不大,無法體現(xiàn)專業(yè)特色。本文提出基于CECC-CDIO-OBE理念,面向精密與智能制造行業(yè)需求,開展應(yīng)用型機(jī)械工程一流本科專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革,具體思路如下。

    1.按照適應(yīng)智能制造與精密制造產(chǎn)業(yè)行業(yè)的相關(guān)要求、知識結(jié)構(gòu)和課程體系整體優(yōu)化的原則,確立適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)目標(biāo),修訂機(jī)械工程專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn);基于CECC-CDIO-OBE理念,面向精密與智能制造行業(yè)開展機(jī)械工程人才培養(yǎng)方案修訂。

    2.結(jié)合我校勞模培養(yǎng)傳統(tǒng)和優(yōu)勢,將課程思政引領(lǐng)教學(xué)貫穿專業(yè)培養(yǎng)全過程,融合勞模精神、工匠精神,培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)+精技能”的工匠精神。

    3.為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)、新方法解決機(jī)械工程復(fù)雜問題的能力,建立校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化的課程體系,構(gòu)建特色鮮明的專業(yè)課程群。

    4.建設(shè)多層次、多元化的精密與智能制造技術(shù)工程實(shí)踐平臺,將數(shù)控加工工藝與編程、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、多軸精密加工及仿真實(shí)驗(yàn)、智能制造執(zhí)行系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與精密制造項(xiàng)目集成等有機(jī)整合,通過設(shè)置富有特色的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上,對精密與智能制造、控制和應(yīng)用具有更加直觀、深刻的理解。

    5.建立個性化的校企聯(lián)合人才培養(yǎng)機(jī)制,切實(shí)加強(qiáng)校企合作,創(chuàng)建專業(yè)深度融合校企聯(lián)合人才培養(yǎng)方式,繼續(xù)開發(fā)建設(shè)精密與智能制造技術(shù)相關(guān)的校外實(shí)踐基地,實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目由學(xué)校教師與企業(yè)工程師協(xié)商共同制定,學(xué)校教師與企業(yè)工程技術(shù)人員根據(jù)學(xué)生意愿對學(xué)生在企業(yè)的專業(yè)實(shí)踐進(jìn)行個性化指導(dǎo)。

    6.圍繞機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)升級改造,制定專業(yè)建設(shè)規(guī)范,通過課程達(dá)成度、學(xué)生自評、用人單位調(diào)查及畢業(yè)要求達(dá)成度評價結(jié)果,對培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱、指標(biāo)點(diǎn)設(shè)置等方面進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

    (二)校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系構(gòu)建和教學(xué)內(nèi)容改革

    面向精密與智能制造業(yè)對機(jī)械工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求,拓展機(jī)械工程專業(yè)的內(nèi)涵和建設(shè)重點(diǎn),構(gòu)建校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系和教學(xué)內(nèi)容。從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、課程開設(shè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐體系的教育教學(xué)等方面圍繞精密與智能制造構(gòu)建、展開,通過項(xiàng)目化、模塊化、交融化的先進(jìn)設(shè)計(jì),以及精密與智能制造技術(shù)課程體系改革,培養(yǎng)具備現(xiàn)代機(jī)械工程及相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、精密加工制造工藝、質(zhì)量控制技術(shù)及生產(chǎn)運(yùn)行管理的高技能復(fù)合型機(jī)械工程人才。

    1.課程思政引領(lǐng),培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)+精技能”工匠精神。將課程思政引領(lǐng)教學(xué)貫穿專業(yè)培養(yǎng)全過程,融合勞模精神、工匠精神,以課程教學(xué)為主,結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)、專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目教學(xué)、企業(yè)實(shí)踐及科技競賽,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問題的能力。

    2.校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系建設(shè)。調(diào)研企業(yè)實(shí)際需求和項(xiàng)目,圍繞開設(shè)符合精密制造和智能制造發(fā)展趨勢的新課程和新方向,深入開展校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系改革。

    基于CECC-CDIO理念建立校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系,包含工程知識、先進(jìn)設(shè)計(jì)、精密制造技術(shù)、應(yīng)用與創(chuàng)新四個大模塊及八個子模塊課程群,基于OBE建立各課程與培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的匹配矩陣。模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)多門課程交叉整合,模塊與模塊之間互相支撐、交叉融合;課程內(nèi)容與精密制造、智能制造企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目對接;提高課程教學(xué)內(nèi)涵質(zhì)量,通過以精密與智能制造項(xiàng)目為中心,滿足專業(yè)人才培養(yǎng)的能力目標(biāo)和畢業(yè)要求。在課程對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐矩陣的基礎(chǔ)上,梳理課程體系,完成基于OBE的全套課程教學(xué)大綱與資源建設(shè),確保課程設(shè)置能支撐畢業(yè)要求達(dá)成。校企深度融合,模塊化、交融化、項(xiàng)目化的應(yīng)用型機(jī)械工程專業(yè)課程體系如圖1所示。

    3.CDIO-OBE融通的課程教學(xué)內(nèi)容改革?;谛F笊疃热诤瞎そ承晚?xiàng)目式一體化課程體系,建立了CDIO-OBE融通的課程教學(xué)內(nèi)容改革方法(圖2)。

    課程定位:通過一體化課程體系改革,建立課程與培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的匹配矩陣,確定課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)系。

    課程設(shè)計(jì):基于CECC-CDIO理念,以學(xué)生為中心,將校企深度融合的個性化定制項(xiàng)目引入課程,并將大國工匠精神等課程思政元素融入課程。

    教學(xué)內(nèi)容:每個教學(xué)環(huán)節(jié)有明確的知識、能力培養(yǎng)任務(wù);結(jié)合課程群和項(xiàng)目開展多樣化教學(xué);確定各門課程的細(xì)化培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(課程層面的預(yù)期“學(xué)習(xí)結(jié)果”),并選擇或設(shè)計(jì)相適應(yīng)的教學(xué)策略。

    課程考核:綜合采用各種評估手段,做好專業(yè)與課程層面的實(shí)際“學(xué)習(xí)結(jié)果”評估,基于OBE理念,建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

    4.基于知識融合和創(chuàng)新項(xiàng)目的教學(xué)方法改革。以“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程為例,將機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科最新成果融入各章教學(xué)內(nèi)容,將力學(xué)、機(jī)械原理、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及軟件等多學(xué)科知識融入章節(jié)知識點(diǎn),做到知識融會貫通。同時,將多學(xué)科知識與企業(yè)實(shí)際案例相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力,并引導(dǎo)學(xué)生主動將多學(xué)科知識主動融合到“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程中。

    課程開始之初,首先讓學(xué)生明確所學(xué)知識的應(yīng)用方向,并以企業(yè)實(shí)際需求作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目,要求3~4名學(xué)生自發(fā)成立創(chuàng)新學(xué)習(xí)小組,對相關(guān)的各類機(jī)械學(xué)知識開始自學(xué)、研討和實(shí)踐。課堂內(nèi),將掌握的機(jī)械設(shè)計(jì)知識、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維應(yīng)用于項(xiàng)目設(shè)計(jì);課堂外,小組成員自發(fā)開展研討學(xué)習(xí),將跨專業(yè)知識、多學(xué)科知識、軟件仿真計(jì)算、實(shí)踐動手能力與創(chuàng)新項(xiàng)目結(jié)合起來。例如,針對機(jī)床機(jī)械手自動化上下料裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),課堂上講授的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法等可以用來建立整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和計(jì)算,課堂外通過三維建模、虛擬樣機(jī)仿真分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、校核和優(yōu)化改進(jìn)。

    通過課堂內(nèi)外聯(lián)動教學(xué)方法,拓寬了學(xué)生知識面,使學(xué)生了解并應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)最新理論與方法,提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

    (三)面向行業(yè)需求的多層次、多元化、個性化的校企合作機(jī)制改革

    基于CECC-CDIO-OBE理念,建立校企深度融合工匠型項(xiàng)目式的校企合作機(jī)制與實(shí)踐教學(xué)體系,為學(xué)生提供多層次、多元化的校企合作實(shí)踐項(xiàng)目,依據(jù)學(xué)生的意愿和特點(diǎn)因材施教,進(jìn)行個性化的指導(dǎo);著重培養(yǎng)學(xué)生在精密制造與智能制造領(lǐng)域的專業(yè)技能、分析與解決工程實(shí)際問題的能力。以學(xué)生為中心,建立如下三個層次逐步深入的校企聯(lián)合人才培養(yǎng)模式。

    1.融入精密與智能制造企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品的課程實(shí)踐。機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃根據(jù)不同改革試點(diǎn)的要求,分別規(guī)定了在企業(yè)累計(jì)的最少學(xué)習(xí)時間,圍繞實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品,面向高速精密加工技術(shù),對零部件數(shù)控加工工藝問題、夾具設(shè)計(jì)問題、測量技術(shù)和質(zhì)量檢驗(yàn)問題開發(fā)系列實(shí)踐課程,并積累實(shí)際職業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)。

    實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目由學(xué)校教師與企業(yè)工程師協(xié)商共同制定,企業(yè)提供實(shí)踐項(xiàng)目、零件實(shí)物、圖紙及工藝方案,學(xué)校配置實(shí)踐用工裝、量具及其他工具。學(xué)校教師與企業(yè)工程技術(shù)人員共同指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐(即實(shí)踐輔導(dǎo)雙教師制)。將“雙證融通”與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)上強(qiáng)調(diào)的課程內(nèi)容及職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相對接,引入職業(yè)資格證書,舉辦精密制造工匠競賽,鼓勵學(xué)生參加精密制造、智能制造學(xué)科競賽。

    2.基于企業(yè)項(xiàng)目引導(dǎo)的“雙創(chuàng)”能力實(shí)踐平臺。前期在企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目課程實(shí)踐的基礎(chǔ)上,基于我??萍紙@平臺開設(shè)“機(jī)械工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”課程,并開展“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與精密制造項(xiàng)目集成”綜合實(shí)踐,根據(jù)學(xué)生發(fā)展規(guī)劃和個人意愿,個性化定制企業(yè)實(shí)際需求項(xiàng)目,企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校教師聯(lián)合開展指導(dǎo)。

    學(xué)生參與調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、優(yōu)化等整個過程,分模塊、分任務(wù),孵化出設(shè)計(jì)成果或產(chǎn)品,申報專利或者與企業(yè)合作開發(fā)。每周開設(shè)一次研討課,讓學(xué)生在大學(xué)期間真正接觸實(shí)際企業(yè)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)真正的深度融合。通過這樣的課堂經(jīng)歷,學(xué)生具備了整個設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。在這個過程中,培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、逆向思維等,并掌握頭腦風(fēng)暴方法、溝通方法、演講技巧、融資技巧等。同時,教師與學(xué)生共同參與企業(yè)的技術(shù)革新與技術(shù)改造。

    基于我校國家級大學(xué)科技園平臺,結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目開展“雙創(chuàng)”教育活動,優(yōu)秀項(xiàng)目在大學(xué)科技園內(nèi)孵化創(chuàng)業(yè)企業(yè)。

    3.面向精密制造與智能制造企業(yè)實(shí)際難題項(xiàng)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)。結(jié)合精密制造與智能制造企業(yè)實(shí)際需求,是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)中最重要的關(guān)鍵實(shí)踐環(huán)節(jié)。根據(jù)校企合作精密與智能制造企業(yè)工程實(shí)際難題項(xiàng)目,學(xué)生可個性化選擇課題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目,在企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)下,按照畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

    通過基于企業(yè)實(shí)際難題項(xiàng)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題、調(diào)研、開題、研究、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)繪圖、分析仿真、中期答辯和撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等各個環(huán)節(jié),全面集中訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識與方法以解決機(jī)械設(shè)計(jì)、精密制造、智能制造方面實(shí)際工程問題的綜合能力,為學(xué)生順利進(jìn)入社會和企業(yè)工作做好充分的訓(xùn)練和準(zhǔn)備。

    二、展望

    為推動機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)與智能制造、精密制造行業(yè)發(fā)展對人才的需求深度融合,本文提出了基于CECC-CDIO-OBE的應(yīng)用型機(jī)械工程人才培養(yǎng)模式改革,校企深度融合工匠型項(xiàng)目式一體化課程體系構(gòu)建和教學(xué)內(nèi)容改革,面向行業(yè)需求的多層次、多元化、個性化的校企合作機(jī)制改革思路。結(jié)合上海第二工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)特色與條件,對應(yīng)用型機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)改造升級的實(shí)施路徑提出了具體改革方法,為應(yīng)用型高校機(jī)械類傳統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)提供了新思路。

    參考文獻(xiàn)

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    Exploration on Transformation and Upgrading of Traditional Mechanical Specialty in Application-oriented Universities

    — Taking Shanghai Polytechnic University as an Example

    CUI Li, ZHU Hong-feng, LI Ning, WU Jun

    (Department of Mechanical Engineering, Shanghai Polytechnic University, Shanghai 200237, China)

    Abstract: In view of the urgent need for the deep integration of traditional mechanical majors in application-oriented colleges and universities with the development of intelligent manufacturing and precision manufacturing industries, combined with the requirements of the construction of Emerging Engineering Education, this paper puts forward the idea of transformation and upgrading of traditional mechanical majors. Facing the new requirements of intelligent manufacturing and precision industry for the training of mechanical engineering professionals, guided by the deep integration of universities and enterprises into craftsman project-based engineering education, and taking the OBE concept as the talent training goal, we explore and reform the talent training plan and training mode in the field of high skilled composite mechanical engineering. Our purpose is to build a project-based integrated curriculum system with deep integration of universities and enterprises, carry out multi-level, diversified and personalized reform of university-enterprise cooperation mechanism to meet the needs of the industry, and provide new ideas for the training of traditional mechanical professionals in application-oriented universities.

    Key words: mechanical specialty; OBE concept; deep integration of university and enterprise; intelligent manufacturing

    2257501186246

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