劉 軍，盧清華，黃 斌，張?jiān)浦?/p>

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東佛山528000）

新工科是在新科技革命、新工業(yè)革命和新經(jīng)濟(jì)的背景下提出來的，“復(fù)旦共識(shí)—天大行動(dòng)—北京指南”構(gòu)成了新工科建設(shè)“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)的主旋律。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，高等教育步入新階段。

加快培育發(fā)展先進(jìn)裝備制造業(yè)，是廣東省特別是珠江西岸各市提高產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的必然要求，是搶占未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展制高點(diǎn)的必然選擇。佛山地處珠江三角洲腹地，經(jīng)過改革開放30 多年發(fā)展，構(gòu)建了產(chǎn)業(yè)特色鮮明、具有一定規(guī)模和技術(shù)水平的裝備制造產(chǎn)業(yè)體系，形成了陶瓷、家電、電氣設(shè)備、金屬加工等一批特色主導(dǎo)行業(yè)。2016 年佛山裝備制造業(yè)產(chǎn)值達(dá)6 628.79 億元，約占廣東全省裝備制造業(yè)產(chǎn)值的25%，珠江西岸的二分之一［1］，佛山裝備制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃爭(zhēng)取2020 年產(chǎn)值破萬億。目前智能升級(jí)改造計(jì)劃已在佛山家電、機(jī)械裝備、家具、汽配等領(lǐng)域的大部分規(guī)模以上企業(yè)啟動(dòng)，智能改造重點(diǎn)項(xiàng)目近100 項(xiàng)，投入近540 億元，全市已有超120 家規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)應(yīng)用機(jī)器人超4 000 臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標(biāo)，由佛山制造向“佛山智能”轉(zhuǎn)變已經(jīng)刻不容緩。智能制造最核心的是專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，我校作為佛山本地唯一一所省市共管的本科院校，肩負(fù)著為佛山裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重任。

“問產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，構(gòu)建工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)”是“天大行動(dòng)”的重要共識(shí)，新工科建設(shè)要時(shí)刻關(guān)注產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)工程科技人才需求的變化，培養(yǎng)人才目標(biāo)才有的放矢。我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)于2017 年3 月，委托麥可思公司對(duì)珠江西岸具有代表性的43 家制造業(yè)企業(yè)做了問卷調(diào)查，通過問卷反饋的信息總結(jié)出以下地方制造類企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中對(duì)人才要求：1）學(xué)生要有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和溝通能力，能夠短時(shí)間進(jìn)入項(xiàng)目策劃和獨(dú)立領(lǐng)導(dǎo)項(xiàng)目開發(fā)能力；2）較強(qiáng)的機(jī)械設(shè)計(jì)和數(shù)字化運(yùn)用能力，能熟練運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析，解決復(fù)雜工程問題；3）隨著企業(yè)自動(dòng)化程度提高，提出了學(xué)生應(yīng)具備學(xué)科交叉能力和跨界整合能力；4）希望學(xué)生具備較強(qiáng)的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。

可以看出企業(yè)對(duì)人才的需求與卓越工程人才的核心標(biāo)準(zhǔn)素質(zhì)不謀而合，隨著地方制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)用越來越廣，機(jī)器人開發(fā)應(yīng)用的人才缺口較大。機(jī)器人是多學(xué)科交叉應(yīng)用的綜合載體，以招收機(jī)器人產(chǎn)業(yè)班為改革對(duì)象，在現(xiàn)有的專業(yè)建設(shè)基礎(chǔ)上構(gòu)建新型人才培養(yǎng)方案、課程體系、實(shí)踐教學(xué)體系，對(duì)傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行改造升級(jí)，探索新工科專業(yè)建設(shè)路徑。

1 構(gòu)建新型的課程體系

我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是傳統(tǒng)老牌專業(yè)，師資力量雄厚，教學(xué)條件優(yōu)越，是學(xué)校重點(diǎn)發(fā)展和支持的專業(yè)之一。該專業(yè)于2017 年參加了IEET 工程教育認(rèn)證，以國(guó)際通用的工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范、整合，經(jīng)過工程教育認(rèn)證專家現(xiàn)場(chǎng)考察、評(píng)議、論證，順利通過了IEET 國(guó)際工程教育認(rèn)證。自此，該專業(yè)的建設(shè)將以工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)緊緊圍繞學(xué)生12 項(xiàng)核心能力培養(yǎng)構(gòu)建課程體系，專業(yè)成立了工程認(rèn)證小組和咨詢專家委員會(huì)，工程認(rèn)證小組由專業(yè)骨干教師組成，定期召開專業(yè)研討會(huì)、問卷調(diào)查、課程改革等事宜，向?qū)I(yè)咨詢委員會(huì)匯報(bào)；專業(yè)咨詢委員會(huì)成員包括企業(yè)代表、高校專家、校友代表等，每年召開一次工作會(huì)議，審視專業(yè)運(yùn)行和建設(shè)情況，如圖1 所示。

圖1 課程規(guī)劃與持續(xù)改進(jìn)流程

該專業(yè)結(jié)合新工科建設(shè)發(fā)展路徑以及社會(huì)對(duì)機(jī)器人專業(yè)人才需求，成立了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)班，于2017年開始面向社會(huì)進(jìn)行一本招生，通過以點(diǎn)帶面，全面推進(jìn)機(jī)械類專業(yè)新工科建設(shè)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)班人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)面向未來、滿足制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)并且引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的卓越工程師，結(jié)合IEET 國(guó)際工程教育認(rèn)證理念，以核心標(biāo)準(zhǔn)素質(zhì)培養(yǎng)高水平人才，因此人才培養(yǎng)方案要體現(xiàn)扎實(shí)的工程基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)、具備交叉學(xué)科的專業(yè)知識(shí)。

1.1 通識(shí)課程

通識(shí)課程是大學(xué)本科四年訓(xùn)練學(xué)生綜合素質(zhì)的重要基石，新型的人才培養(yǎng)方案與原來相比有以下四個(gè)方面的特點(diǎn)：

（1）將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，大班講授和小班輔導(dǎo)相結(jié)合，把實(shí)踐教學(xué)與社會(huì)調(diào)查、志愿服務(wù)、“三下鄉(xiāng)”活動(dòng)、公益活動(dòng)、專業(yè)課實(shí)習(xí)等結(jié)合起來，通過形式多樣的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生思想政治素質(zhì)，以培養(yǎng)學(xué)生家國(guó)情懷；同時(shí)在課程中融入工程倫理道德的培養(yǎng)，讓學(xué)生正確理解工程和社會(huì)的關(guān)系、工程和環(huán)境的關(guān)系；開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，保持旺盛的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力。

（2）加大了數(shù)學(xué)和物理的學(xué)分?jǐn)?shù)（共計(jì)增加了6 個(gè)學(xué)分），并且開設(shè)了普通化學(xué)課程，進(jìn)一步拓寬學(xué)生工程視野，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)和計(jì)算打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，更主要的目的是培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)和自學(xué)能力，增大后續(xù)的進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

（3）未來機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才面臨的不僅是廣東省和國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)，面向國(guó)際化的競(jìng)爭(zhēng)是大勢(shì)所趨，因此必須具備良好的外語溝通能力，該班是一本招生，普遍素質(zhì)較高，預(yù)計(jì)入學(xué)一年之后通過大學(xué)英語四級(jí)的人數(shù)達(dá)到80%以上，對(duì)這部分人在第二年將開設(shè)跨文化交際英語和學(xué)術(shù)英語課程，增強(qiáng)學(xué)生外語溝通能力和英文寫作能力，并且將在專業(yè)課中開設(shè)雙語課程，提高學(xué)生專業(yè)英語的應(yīng)用能力。

（4）智能制造是裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的發(fā)展目標(biāo)，而計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的高低直接決定了畢業(yè)生今后在智能制造領(lǐng)域的發(fā)展后勁。課程體系中除了開設(shè)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（C 語言）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、MATLAB 等直接和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的相關(guān)課程之外，在機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD/CAM、力學(xué)課程、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等都將設(shè)置與計(jì)算機(jī)編程、數(shù)據(jù)庫管理等相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，保持大學(xué)四年計(jì)算機(jī)應(yīng)用不間斷，持續(xù)訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算機(jī)開發(fā)應(yīng)用能力。

1.2 專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課

專業(yè)基礎(chǔ)課包含機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、電子電氣基礎(chǔ)方面的課程，通過專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備CAD 設(shè)計(jì)、力學(xué)分析、機(jī)械設(shè)計(jì)、電子技術(shù)、PLC 控制、計(jì)算機(jī)控制等方面的基本知識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。專業(yè)課主要面向機(jī)電控制和機(jī)器人控制系統(tǒng)方面學(xué)習(xí)，機(jī)器人控制涉及機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科內(nèi)容，相比于研究生階段開設(shè)的相關(guān)課程，本科階段開設(shè)的工業(yè)機(jī)器人控制更注重應(yīng)用實(shí)踐能力的提高，在一定程度上弱化理論研究；同時(shí)，與高職院校開設(shè)的以實(shí)訓(xùn)為主的機(jī)器人課程也不同，應(yīng)用型本科階段開設(shè)的工程機(jī)器人課程應(yīng)使學(xué)生在掌握控制理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，具備較高的提出問題、分析問題、解決問題的能力。因此，在課程內(nèi)容設(shè)置上，兼顧理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的有效融合和滲透。通過理論和實(shí)踐教學(xué)，以工程項(xiàng)目為導(dǎo)向，考慮各門課程學(xué)習(xí)的相關(guān)性，課程以模塊化課程群的方式互相滲透、循序漸進(jìn)最終達(dá)成目標(biāo)，使學(xué)生具備解決復(fù)雜工程問題的能力，如圖2 所示。

圖2 模塊化課程體系

圖2 表明，以卓越工程人才核心素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為培養(yǎng)目標(biāo)，通過知識(shí)體系和專業(yè)課程體系之間的相互銜接，循序漸進(jìn)，以解決工程實(shí)際問題為導(dǎo)向，將相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)分析、控制方法、人工智能、傳感器等知識(shí)有效滲透到課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，不僅僅要求學(xué)生單一地以某一個(gè)課程學(xué)習(xí)為目標(biāo)，而是將理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相互滲透、相互結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生多學(xué)科交叉融合的能力。

2 構(gòu)建多層次實(shí)踐教學(xué)體系

作為應(yīng)用型本科院校，實(shí)踐教學(xué)體系是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。我校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)經(jīng)過多年的建設(shè)和實(shí)踐，已形成了完善的“四層次、七類別”多層次實(shí)踐教學(xué)體系［2］。

“四層次、七類別”的實(shí)踐教學(xué)體系在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中發(fā)揮了重要作用，但是隨著新工科建設(shè)不斷深入，缺點(diǎn)也隨之顯現(xiàn)，首先，各實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目互相之間相對(duì)比較孤立，缺乏高水平實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)將多學(xué)科知識(shí)實(shí)現(xiàn)交叉融合，其次，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合方面與企業(yè)聯(lián)系不夠緊密，互動(dòng)性不強(qiáng)，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、項(xiàng)目開發(fā)能力和解決復(fù)雜工程問題能力等方面明顯不足。高水平教學(xué)平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，將多學(xué)科知識(shí)融入到實(shí)踐教學(xué)中，開拓學(xué)生專業(yè)視野，同時(shí)強(qiáng)化產(chǎn)教融合，探索共同培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，也是新工科建設(shè)的重要課題之一。

（1）機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院的建設(shè)目標(biāo)集產(chǎn)、學(xué)、研為一體，以機(jī)器人為載體融合多學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，與企業(yè)共建，將企業(yè)工程實(shí)踐項(xiàng)目引入到產(chǎn)業(yè)學(xué)院，通過項(xiàng)目教學(xué)形式培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，進(jìn)而引入雙導(dǎo)師制，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，如圖3 所示。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院隸屬于機(jī)電工程學(xué)院，由學(xué)院直接管理，執(zhí)行院長(zhǎng)和辦公室主任具體負(fù)責(zé)學(xué)院日常管理工作，聘任國(guó)內(nèi)知名專家和企業(yè)工程師擔(dān)任導(dǎo)師，重要事情決策如人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目等交機(jī)電工程學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和學(xué)術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)討論通過。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院下設(shè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室、校企共建實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客室等，按各自功能職責(zé)展開相應(yīng)的工作。

圖3 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院實(shí)施框圖

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)班的人才培養(yǎng)提供了有力保障。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)班采用“3+1”人才培養(yǎng)模式，其中的“3”是完成通識(shí)課程、專業(yè)和專業(yè)基礎(chǔ)課程，而其中的1 是“1”=“3”+“3”+“6”：第1 個(gè)“3”表示在企業(yè)實(shí)習(xí)3 個(gè)月，讓學(xué)生了解行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)習(xí)崗位、生產(chǎn)工藝、研發(fā)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理等企業(yè)要素，第2 個(gè)“3”表示用3 個(gè)月時(shí)間在校企共建實(shí)驗(yàn)室完成企業(yè)合作定制項(xiàng)目，“6”表示用6 個(gè)月時(shí)間由校內(nèi)教師和企業(yè)工程師共同指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過一系列實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到校企深度融合，提高學(xué)生工程實(shí)踐和項(xiàng)目開發(fā)能力。

（2）第二課堂平臺(tái)建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。各學(xué)校在提高新生對(duì)專業(yè)認(rèn)知和認(rèn)可度方面做了大量工作，如開設(shè)專業(yè)導(dǎo)論課程、班主任制、導(dǎo)師制等，但效果上并不盡如人意。特別是新生入學(xué)第一年，完全以通識(shí)課程學(xué)習(xí)為主，進(jìn)一步弱化了專業(yè)認(rèn)知能力，極易造成剛?cè)雽W(xué)之后由滿腔熱忱到學(xué)習(xí)斷層的現(xiàn)象?，F(xiàn)在對(duì)大學(xué)生雙創(chuàng)能力的培養(yǎng)往往口號(hào)多辦法少，介于此，秉承“水滿則溢”的自然規(guī)律，讓學(xué)生從入學(xué)開始即以課外興趣的方式參與到機(jī)電一體化設(shè)計(jì)和制造中來，玩中學(xué)、學(xué)中玩，使創(chuàng)新從實(shí)踐中來并在實(shí)踐中發(fā)展創(chuàng)新。

以專業(yè)為引導(dǎo)建設(shè)3 個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)客平臺(tái)，即機(jī)器人創(chuàng)新平臺(tái)，包括樂智、慧魚、博創(chuàng)等機(jī)器人組件；機(jī)械設(shè)計(jì)制造創(chuàng)新平臺(tái)，包括3d 打印、桌面數(shù)控機(jī)床、雕刻機(jī)、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)等設(shè)備；汽車拆裝創(chuàng)新平臺(tái)，包括汽車拆裝、三維建模等項(xiàng)目，對(duì)應(yīng)3 個(gè)學(xué)生課外科技創(chuàng)新協(xié)會(huì)，即機(jī)器人協(xié)會(huì)、汾江學(xué)子機(jī)械協(xié)會(huì)、汽車協(xié)會(huì)。創(chuàng)新創(chuàng)客平臺(tái)日常培訓(xùn)、項(xiàng)目規(guī)劃、學(xué)生創(chuàng)新完全由3 個(gè)協(xié)會(huì)學(xué)生自主運(yùn)作管理，由高年級(jí)組織低年級(jí)學(xué)生定期開展課外實(shí)踐活動(dòng)，創(chuàng)新平臺(tái)做到專業(yè)所有學(xué)生全覆蓋，在3 個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)客平臺(tái)中交叉輪換，通過考察給予合格者課外創(chuàng)新學(xué)分。對(duì)標(biāo)專業(yè)參加最頂級(jí)大學(xué)生科技競(jìng)賽，如Robomaster 機(jī)甲大賽、全國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽、F1 大學(xué)生方程式等，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識(shí)交叉的運(yùn)用能力以及團(tuán)隊(duì)合作的精神，激發(fā)和增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力以及勇于和國(guó)內(nèi)知名高校同臺(tái)競(jìng)技的信心。

3 結(jié)語

我國(guó)自2016 年正式成為《華盛頓協(xié)議》正式會(huì)員以來，在國(guó)內(nèi)高等院校全面鋪開了工程教育認(rèn)證工作，高等工程教育從傳統(tǒng)的知識(shí)傳授主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰ε囵B(yǎng)主導(dǎo)型已達(dá)成普遍共識(shí)。這種工程能力的培養(yǎng)依靠在某一個(gè)工程領(lǐng)域里系統(tǒng)深入的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和專業(yè)能力訓(xùn)練來完成，具體來說就是依靠合理設(shè)計(jì)課程體系，使得所有課程的教學(xué)都能夠從不同角度為學(xué)生提供在今后工作中所必需的工程師基本素養(yǎng)的訓(xùn)練。在工程教育認(rèn)證的人才培養(yǎng)理念之下，因新工科具備引領(lǐng)性、通寬性、前瞻性、開放性、實(shí)踐性等屬性［3］，適應(yīng)了我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)具備跨學(xué)科知識(shí)、復(fù)合型人才需求。隨著新工科人才培養(yǎng)體系和模式的研究不斷深入，將不斷強(qiáng)化工程教育理念，更新教學(xué)模式，深化產(chǎn)教融合，為地方新經(jīng)濟(jì)發(fā)展助力。