王宏立,梁春英,韓 霞,張吉軍,戶春影

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 工程學(xué)院,黑龍江 大慶 163319)

0 引言

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基[1]。進入21世紀以來,歐美國家為了搶占制造業(yè)制高點,紛紛制定了以智能制造技術(shù)為重要方向的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。2012年美國推出了“先進制造伙伴計劃”,2013年德國頒布了“工業(yè)4.0”計劃,同年法國頒布了“新工業(yè)法國”戰(zhàn)略,日本出臺了“再興戰(zhàn)略”等[2]。我國為了加快制造強國建設(shè),2015年正式發(fā)布了“中國制造2025”戰(zhàn)略計劃,其指導(dǎo)思想中強調(diào)以推進智能制造為主攻方向,完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系,實現(xiàn)制造業(yè)由大變強的歷史跨越[3]。

基于國家制造業(yè)強國戰(zhàn)略,為滿足智能制造人才需求,2017年以來,教育部先后下發(fā)了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》等多個文件,推動新工科建設(shè)[4]。新工科要求發(fā)展工程教育新理念、人才培養(yǎng)新模式,助力教育強國[5]?；谝陨媳尘?高校工科專業(yè)也必須對現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式進行轉(zhuǎn)型升級,加快培養(yǎng)適合于智能制造的工程創(chuàng)新人才。

1 智能制造人才培養(yǎng)面臨的問題

1.1 知識領(lǐng)域過于單一

智能制造所需掌握的機械化、自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等相關(guān)知識,涉及機械工程、控制科學(xué)與工程、計算機科學(xué)與技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域,而現(xiàn)有的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)領(lǐng)域過于單一,要么是單一機械領(lǐng)域,要么是單一電氣領(lǐng)域,缺少跨界、跨學(xué)科、創(chuàng)新性的知識能力培養(yǎng),專業(yè)課程設(shè)置與智能制造行業(yè)所需適配不夠緊密,造成學(xué)生在企業(yè)工作適應(yīng)性差,上手能力弱,常常感到無所適從。

1.2 校企合作培養(yǎng)深度不夠

長期以來,高校各專業(yè)為彌補校內(nèi)實踐教學(xué)條件、場地、設(shè)備不足等問題,一直強調(diào)校企合作,但往往合作方式流于表面,一般僅限于專業(yè)學(xué)生到企業(yè)認識參觀實習(xí),或聘請企業(yè)工程師到校講課,信息交互時間短,學(xué)生不能真正了解行業(yè)所需,不能真正參與到企業(yè)的生產(chǎn)實踐,對于智能制造所涉及的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)等現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)理解甚少,難以實現(xiàn)校企真正深入融合。

1.3 工程創(chuàng)新欠缺實踐

“雙創(chuàng)”背景下,各高校普遍設(shè)立了大學(xué)生創(chuàng)新活動中心、創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實驗室等創(chuàng)新基地,組建了創(chuàng)新社團,但學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)往往沒有真正落到實處,思維創(chuàng)新能力、動手實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足,如學(xué)生參加的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、各類創(chuàng)新競賽項目,內(nèi)容往往都是指導(dǎo)教師完成過的科研項目,學(xué)生照本宣科,思維受限于教師的思維。另外,一些實物、模型的制造加工,常常由實習(xí)工廠師傅完成,普通的智能制造加工設(shè)備操作方法學(xué)生沒有機會親自動手實踐,創(chuàng)新實踐能力沒有得到真正提高。

2 智能制造人才培養(yǎng)路徑

2.1 構(gòu)建智能制造的人才培養(yǎng)課程體系

智能制造人才涉及到多個行業(yè),不僅有產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、生產(chǎn)管理行業(yè),還涉及物流運輸、銷售服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等。面向智能制造培養(yǎng)的人才要求其具有較好的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,因此對于高校各相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng),應(yīng)考慮重構(gòu)培養(yǎng)方案及課程體系,與智能制造國家發(fā)展大方向及時代所需相吻合。

調(diào)研東北地區(qū),特別是黑龍江墾區(qū)農(nóng)機制造企業(yè)對智能制造人才的需求,重新梳理各學(xué)科課程的內(nèi)在聯(lián)系,打破學(xué)科壁壘,統(tǒng)籌分析知識支撐與工程能力遞進關(guān)系,創(chuàng)新新興課程。以制造為主體,以人工智能、控制系統(tǒng)為支撐,構(gòu)建“學(xué)科基礎(chǔ)課程+核心課程+智能化模塊課程”的課程體系。不同專業(yè)如機械制造及其自動化、交通工程、材料科學(xué)與工程、農(nóng)業(yè)機械化及其自動化等專業(yè)均可用此課程體系模式。根據(jù)工程認證理念,各專業(yè)分析確定好本專業(yè)畢業(yè)生的能力要求,制定相應(yīng)的培養(yǎng)目標,確定相應(yīng)的目標達成課程。學(xué)科基礎(chǔ)和核心課程變化較小,容易設(shè)置,重點是各專業(yè)根據(jù)自己的專業(yè)特點和畢業(yè)需求設(shè)置智能化模塊課程。如農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)可設(shè)置智能農(nóng)機裝備、農(nóng)業(yè)機器人、農(nóng)機智能檢測技術(shù)等模塊課程,材料科學(xué)與工程專業(yè)可設(shè)置智能材料學(xué)、材料智能成型、智能焊接技術(shù)等模塊課程。

2.2 強化校企合作深度及廣度

2.2.1 共建智能制造創(chuàng)新實踐基地

實踐是工程的本質(zhì),實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)[6],對于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)更離不開實踐。因此實踐基地、創(chuàng)新中心的建設(shè)尤其重要。對于地方農(nóng)業(yè)院校,實踐教學(xué)的投入是有限的,為滿足教學(xué)需要,加強產(chǎn)教融合,與相關(guān)企業(yè)共建智能制造創(chuàng)新實踐基地非常必要。學(xué)校對于實踐基地的建設(shè),采取“立足校內(nèi)、拓寬校外”的指導(dǎo)方針,可有效緩解建設(shè)經(jīng)費緊缺的問題。

通過多年積累沉淀,開拓與企業(yè)合作的深度和廣度,共建校內(nèi)智能制造創(chuàng)新基地。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院通過產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目、中西部高校建設(shè)項目、重點領(lǐng)域校企合作項目等建設(shè)了校內(nèi)智能制造實訓(xùn)中心、農(nóng)機綜合培訓(xùn)基地。智能制造實訓(xùn)中心包括與嘉興鷹華智能科技有限公司合作建立的激光加工實驗室、與沈陽機床股份有限公司合作建立的智能制造實驗室、與哈工海渡工業(yè)機器人有限公司合作建立的機器人創(chuàng)新實驗室、與大慶多維時空科技有限公司建立的增材創(chuàng)新制造實驗室等。農(nóng)機綜合培訓(xùn)基地包括與愛科(中國)投資有限公司聯(lián)合創(chuàng)建的農(nóng)機智能裝備實驗室,與北大荒農(nóng)墾集團尖山農(nóng)場、濃江農(nóng)場等有限公司創(chuàng)建的協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合實驗室。校內(nèi)實訓(xùn)基地的建設(shè)由學(xué)校規(guī)劃場地,合作企業(yè)進行設(shè)備建設(shè)及技術(shù)培訓(xùn),實現(xiàn)產(chǎn)教融合、多學(xué)科能力培養(yǎng)。以學(xué)校為主體的實訓(xùn)基地建設(shè),充分發(fā)揮了高校強大的科研實力和師資隊伍優(yōu)勢,辦學(xué)硬件條件實現(xiàn)提升。

為最大程度與真實生產(chǎn)場景吻合,認識實習(xí)、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)選擇在生產(chǎn)企業(yè)進行,為此建立了眾多校外實踐教學(xué)基地。如與北大荒集團建三江、紅興隆、寶泉嶺等6個分公司開展墾校合作,建立了寒地水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展創(chuàng)新研究院及大學(xué)生實習(xí)實踐基地,在農(nóng)機作業(yè)自動導(dǎo)航、農(nóng)機作業(yè)全程智能化、無人農(nóng)場等方面為學(xué)生提供全方位智慧綠色農(nóng)業(yè)體驗。

2.2.2 共建“3+1”校企合作育人模式

智能制造相關(guān)技術(shù)作為新興技術(shù),發(fā)展更新較快。學(xué)校的實踐教學(xué)環(huán)境很難與企業(yè)真實的生產(chǎn)環(huán)境完全契合,學(xué)生缺少企業(yè)真實項目實操機會。這會導(dǎo)致人才知識能力的培養(yǎng)與企業(yè)真實需求存在差距,就業(yè)優(yōu)勢不明顯。針對學(xué)校人才培養(yǎng)重理論教學(xué)輕實踐操作、重學(xué)校學(xué)習(xí)輕社會企業(yè)教育的現(xiàn)象,與企業(yè)探討合作育人新模式。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院在與佳木斯電機股份有限公司、上海埃維汽車技術(shù)股份有限公司、北京尚觀科技有限公司、甲骨文(哈爾濱)實訓(xùn)基地等企業(yè)在多年合作的基礎(chǔ)上,探索求新,形成“3+1”校企合作開放辦學(xué)培養(yǎng)模式,企業(yè)由單純的用人單位晉升為聯(lián)合培養(yǎng)單位。“3+1”聯(lián)合培養(yǎng)模式,就是企業(yè)提出知識所需,學(xué)校和企業(yè)共同制定培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方案,協(xié)商課程設(shè)置,共同實施培養(yǎng)過程。學(xué)生在學(xué)校完成前3個學(xué)年的理論課程學(xué)習(xí),大四學(xué)年在企業(yè)內(nèi)進行課程學(xué)習(xí)及實踐。企業(yè)內(nèi)所學(xué)相關(guān)課程可與校內(nèi)設(shè)置課程進行學(xué)分置換,畢業(yè)設(shè)計等任務(wù)可在企業(yè)第二導(dǎo)師的指導(dǎo)下,完成與企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的課題,學(xué)生畢業(yè)后可直接進入企業(yè)工作。該培養(yǎng)方式,學(xué)生在學(xué)習(xí)期間就有了工作意向,企業(yè)節(jié)省了新員工崗位培訓(xùn)的時間和資金,學(xué)校省去了實踐教學(xué)資源的投入,就業(yè)率也得到提高,實現(xiàn)了辦學(xué)質(zhì)量、就業(yè)率雙提升,達到了校、企、生三方共贏。

“3+1” 協(xié)調(diào)育人模式,使學(xué)生能夠在第一時間觸摸到企業(yè)的發(fā)展脈搏,通過在企業(yè)實踐學(xué)習(xí)鍛煉,將企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗與學(xué)校課堂理論教學(xué)知識更好地結(jié)合,為以后就業(yè)打下堅實基礎(chǔ)。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)從2016年開始實施“3+1”培養(yǎng)模式,經(jīng)過多年實踐,現(xiàn)已在農(nóng)業(yè)機械化及其自動化、機械設(shè)計制造及其自動化、農(nóng)業(yè)電氣化等6個專業(yè)形成了成熟的培養(yǎng)方案,培養(yǎng)受益學(xué)生達到400余人。

2.2.3 強化雙師型師資隊伍建設(shè)

新形勢下,高校教師的能力、素質(zhì)跟不上智能制造技術(shù)人才培養(yǎng)的需求,成為制約人才培養(yǎng)發(fā)展的瓶頸。為提高教師隊伍的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì),特別是提高青年骨干教師的實踐能力,學(xué)校根據(jù)各學(xué)科、專業(yè)建設(shè)的定位需求,制定了教師隊伍整體發(fā)展規(guī)劃,采取外引內(nèi)培方式,加強雙師型教師隊伍建設(shè)。

外引方面,通過柔性方式引進企業(yè)有豐富實踐經(jīng)驗的工程師或高級技師為專業(yè)兼職教師,其明確行業(yè)所需,可將行業(yè)發(fā)展狀態(tài)、前沿科技動態(tài)引入教學(xué)過程,學(xué)生深刻領(lǐng)會企業(yè)是如何生產(chǎn),企業(yè)需求什么,自身哪些方面知識需加深、加強,從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力;對于內(nèi)培方面,教師智能制造方面的理論已經(jīng)比較夯實,但書本知識和現(xiàn)實環(huán)境有一定的差距,缺少企業(yè)實踐,不能做到活學(xué)活用,學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題不一定能得到解決。學(xué)校與機械制造企業(yè)、科研院所、北大荒集團所屬農(nóng)場協(xié)調(diào)合作,建立師資培養(yǎng)基地,開設(shè)骨干教師培訓(xùn)班,參加社會實踐鍛煉。以青年教師為培訓(xùn)重點,每年開設(shè)培訓(xùn)班2期,培訓(xùn)時間3個月。企業(yè)為培訓(xùn)學(xué)員制定訓(xùn)期實踐計劃和方案,通過學(xué)習(xí)實踐,使青年教師熟悉行業(yè)發(fā)展狀況,提升教師隊伍自身素質(zhì)和實踐能力。

2.3 構(gòu)建實踐創(chuàng)新體系

創(chuàng)新是制造業(yè)發(fā)展的靈魂[3],人才培養(yǎng)重點是培養(yǎng)工程創(chuàng)新實踐能力。以“工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為主線,從“工程基礎(chǔ)實踐”“工程專業(yè)實踐”“綜合創(chuàng)新實踐”三個層次,構(gòu)建“基礎(chǔ)實驗、智造方向、科技創(chuàng)新、企業(yè)實訓(xùn)”四個平臺,形成“三位一體”實踐創(chuàng)新培養(yǎng)體系,如圖1所示。該體系強調(diào)知識的連續(xù)性、銜接性和融會貫通,并深化與企業(yè)協(xié)同,加強情景化學(xué)習(xí),使理論與實踐最大程度地交叉融合,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)。

工程基礎(chǔ)實踐層次中,通過設(shè)置的專業(yè)認知訓(xùn)練、工程訓(xùn)練等課程,使學(xué)生了解本專業(yè)涉及的學(xué)科領(lǐng)域,了解生產(chǎn)安全規(guī)范、職業(yè)守則,掌握工程基本操作技能,為后續(xù)層次的創(chuàng)新打下實操基礎(chǔ)。通過機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計等專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗及課程綜合設(shè)計,了解機械部件的設(shè)計原理、用途功能、實現(xiàn)的方法途徑,通過后期的結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工裝配,建立起較完整的產(chǎn)品制造流程,鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生基本實踐能力;工程專業(yè)實踐層次中,通過設(shè)置的工業(yè)機器人、智能制造系統(tǒng)、虛擬仿真等實訓(xùn)課程,使學(xué)生了解智能制造涉及的基本技術(shù)。通過創(chuàng)新設(shè)計與加工綜合實驗課程,學(xué)生在計算機上進行二維、三維產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,采用激光切割、數(shù)控加工、3D打印等方法完成零件加工,然后裝配成產(chǎn)品。通過該實驗課,可將機械制圖、工程材料、機械設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、智能制造與數(shù)控技術(shù)等多門課程知識有機結(jié)合,初步培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實踐能力;綜合創(chuàng)新能力實踐層次中,可以通過學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目、教師科研項目或企業(yè)實訓(xùn)項目來培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力。在學(xué)校內(nèi),以科技社團為依托,以學(xué)科競賽、大創(chuàng)項目為抓手,以評優(yōu)評先、學(xué)分置換等政策為激勵,鼓勵絕大多數(shù)學(xué)生參與其中,培養(yǎng)學(xué)生團隊精神和創(chuàng)新能力。學(xué)校外,通過科研反哺教學(xué)手段,鼓勵學(xué)生積極參加教師科研團隊,以科研案例為載體,培養(yǎng)學(xué)生科研意識、科技水平。通過校企合作計劃,使學(xué)生參與到制造企業(yè)實際生產(chǎn)實踐活動,通過企業(yè)真實案例,完成產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計,實現(xiàn)產(chǎn)教融合,培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力,激發(fā)創(chuàng)業(yè)熱情。

3 結(jié)語

在新工科背景下,工程技術(shù)人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高校專業(yè)升級改造中重要的目標。針對國家“智能制造”發(fā)展戰(zhàn)略對創(chuàng)新人才的需求,分析了智能制造人才培養(yǎng)過程中存在的問題,構(gòu)建了人才培養(yǎng)課程體系、實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系,拓展了校企合作的深度及廣度,打造了校內(nèi)、校外智能制造實踐基地,實現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人,為培養(yǎng)具備專業(yè)理論、實踐能力、創(chuàng)新精神、人文素養(yǎng)和家國情懷的創(chuàng)新型智能制造人才提供有益的參考。