智能制造工程專業(yè)產(chǎn)教融合育人模式的研究與實(shí)踐

一、引言人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)等的發(fā)展,給制造業(yè)變革帶來重大契機(jī),尤其是在工業(yè)4.0背景下,國(guó)家提出“中國(guó)制造2025”這一重大戰(zhàn)略,加快了從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的邁進(jìn),并確定智能制造作為未來的主攻方向。[1]同時(shí),《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》明確提出,“十四五”及未來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期,要推進(jìn)智能制造,要立足制造本質(zhì),要緊扣智能特征。[2]智能制造的發(fā)展受制于人才緊缺和培養(yǎng)體系不完善,急需產(chǎn)、學(xué)、研、用各界通力合作。結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,走好產(chǎn)教融合、校企合作道路,打造區(qū)域特色應(yīng)用型本科專業(yè)是當(dāng)前的有效破局之法。如何做好智能制造類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展;如何做好深度產(chǎn)教融合、校企合作是當(dāng)前應(yīng)用型高校必須解決的問題。[3]桂林理工大學(xué)南寧分校(以下簡(jiǎn)稱我校)作為地方理工類高校,一直致力于面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、面向區(qū)域行業(yè)產(chǎn)業(yè)和自身專業(yè)建設(shè)推進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作,不斷探索和總結(jié)產(chǎn)教融合育人模式,以期培養(yǎng)面向社會(huì)發(fā)展需求、行業(yè)企業(yè)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。二、必要性智能制造工程專業(yè)作為新工科專業(yè)之一,是培養(yǎng)智能制造應(yīng)用型人才的重要載體,其涉及機(jī)械工程、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能等多個(gè)學(xué)科,是典型的多學(xué)科交叉專業(yè)。[4]傳統(tǒng)工科育人模式已無法適應(yīng)新工科背景下智能制造人才培養(yǎng)的要求,必須依據(jù)自身辦學(xué)定位,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn),尋求新的發(fā)展途徑。2019年,國(guó)家發(fā)改委、教育部等六部委印發(fā)的《國(guó)家產(chǎn)教融合建設(shè)試點(diǎn)實(shí)施方案》明確提出,深化產(chǎn)教融合是推動(dòng)教育優(yōu)先發(fā)展、人才引領(lǐng)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展相互貫通、相互協(xié)同、相互促進(jìn)的戰(zhàn)略性舉措。[5]2020年,教育部辦公廳等印發(fā)的《現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)指南(試行)》強(qiáng)調(diào),探索產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、教育鏈有效銜接機(jī)制,建立新型信息、人才、技術(shù)與物質(zhì)資源共享機(jī)制,完善產(chǎn)教融合協(xié)同育人機(jī)制,創(chuàng)新企業(yè)兼職教師評(píng)聘機(jī)制,構(gòu)建高等教育與產(chǎn)業(yè)集群聯(lián)動(dòng)發(fā)展機(jī)制,打造一批融人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新、企業(yè)服務(wù)、學(xué)生創(chuàng)業(yè)等功能于一體的示范性人才培養(yǎng)實(shí)體,為應(yīng)用型高校建設(shè)提供可復(fù)制、可推廣的新模式。[6]已有研究顯示,全國(guó)開設(shè)新工科專業(yè)的高校在推進(jìn)產(chǎn)教融合協(xié)同育人過程中各顯神通,廣東、浙江、江蘇、北京等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)開設(shè)智能制造類專業(yè)的高校,其產(chǎn)教融合工作已走在前列,且已初步形成自身模式。[7-9]西部地區(qū)開設(shè)智能制造類專業(yè)的地方高校,產(chǎn)教融合雖有進(jìn)展,但成效尚不顯著,與發(fā)達(dá)地區(qū)高校相比差距較大,加之制造業(yè)發(fā)展水平較低,仍需通過智能制造改善制造業(yè)現(xiàn)狀,促進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。[10]我校智能制造工程專業(yè)自2020年開始招生,人才培養(yǎng)模式較傳統(tǒng)工科專業(yè)雖有區(qū)別,但存在專業(yè)特色不夠凸顯、與區(qū)域產(chǎn)業(yè)融合不夠緊密等問題,無法完全滿足產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)背景下的人才培養(yǎng)需求。究其原因,在于人才培養(yǎng)過程與行業(yè)企業(yè)結(jié)合不夠緊密,教師團(tuán)隊(duì)授課理念和學(xué)生學(xué)習(xí)理念還未完全更新。尤其是在產(chǎn)教融合背景下,要真正提高專業(yè)育人水平和社會(huì)服務(wù)能力,就必須與區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展、行業(yè)企業(yè)發(fā)展匹配、融合,對(duì)標(biāo)企業(yè)發(fā)展、生產(chǎn)的需求。三、探索我校智能制造工程專業(yè)依托智能制造工廠和智能制造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等大型綜合性生產(chǎn)實(shí)踐平臺(tái),按照“四個(gè)一”,即搭建一個(gè)平臺(tái)、造就一批教師、培養(yǎng)一批學(xué)生、形成一種育人模式的建設(shè)思路進(jìn)行產(chǎn)教融合育人模式探索?！八膫€(gè)一”產(chǎn)教融合育人模式如圖1所示。(一)建設(shè)智能制造虛擬教研室,構(gòu)建模塊化課程體系虛擬教研室是基于現(xiàn)有實(shí)體教研室,利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)平臺(tái)匯聚多學(xué)科領(lǐng)域教師、行業(yè)企業(yè)人員、科研院所及其他組織機(jī)構(gòu)人員等,進(jìn)行相關(guān)教育教學(xué)、教學(xué)改革、學(xué)科建設(shè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)等教學(xué)活動(dòng)的基層組織。[11]針對(duì)智能制造工程專業(yè)多學(xué)科交叉、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn),我校在建設(shè)校內(nèi)智能制造虛擬教研室初期,集合計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、控制科學(xué)與工程、機(jī)械工程、產(chǎn)業(yè)學(xué)院、專業(yè)協(xié)會(huì)等多方人員參與,針對(duì)專業(yè)發(fā)展需求突破時(shí)間、空間、人員、資源等方面的限制,實(shí)行有效的資源共享、互聯(lián)互通。傳統(tǒng)工科專業(yè)仍是基于單學(xué)科的課程體系,存在課程體系融合交叉不足、各課程模塊銜接不緊密、課程體系不完備的情況。依托智能制造虛擬教研室建立多元化的動(dòng)態(tài)研討機(jī)制,我校完善智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的修訂,借助產(chǎn)業(yè)學(xué)院實(shí)際生產(chǎn)案例,始終把握課程體系是實(shí)施專業(yè)育人的推進(jìn)主線原則,按“產(chǎn)品設(shè)計(jì)—工藝設(shè)計(jì)—產(chǎn)品加工—過程控制—質(zhì)量管理—技術(shù)支持”的產(chǎn)品生命周期重構(gòu)了核心課程體系,如圖2所示。每個(gè)典型案例以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、按照崗位能力分解為若干個(gè)模塊,并將每個(gè)模塊所需要的知識(shí)與技能融入相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué),使教學(xué)知識(shí)體系一脈相承,確保課程內(nèi)容完整和有機(jī)銜接。圖2基于產(chǎn)品生命周期的模塊化核心課程體系以校企合作生產(chǎn)的產(chǎn)品電極夾頭和農(nóng)用機(jī)末端殼體為例,我校智能制造工廠生產(chǎn)案例產(chǎn)品具體如下。第一,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊,崗位要求能準(zhǔn)確對(duì)機(jī)件進(jìn)行工程圖表達(dá),并能進(jìn)行三維建模。因此,把案例導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的課程機(jī)械制圖與CAD、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、智能制造虛擬仿真課程。第二,在工藝設(shè)計(jì)模塊,崗位要求學(xué)生能完成加工機(jī)件的工藝編制和工具的設(shè)計(jì)。因此,在教學(xué)內(nèi)容上,將電極夾頭、末端殼體的加工工藝及涉及的通、專用工夾具融入機(jī)械制造工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程。第三,在機(jī)加工模塊,在完成前兩個(gè)模塊學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)零件的加工。因此,將電極夾頭、氣動(dòng)夾盤末端殼體加工案例融入機(jī)械制造基礎(chǔ)、數(shù)控加工與編程技術(shù)、數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)、智能制造執(zhí)行系統(tǒng)課程。第四,在過程控制模塊,要求掌握設(shè)備的自動(dòng)化控制,體現(xiàn)制造的智能性和先進(jìn)性。因此,以電極夾頭、末端殼體加工為目標(biāo)工件,實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)控制和智能化,如自動(dòng)裝夾,機(jī)器人上下料等,對(duì)應(yīng)課程為電氣控制與PLC、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)等。第五,在質(zhì)量控制模塊,要求對(duì)電極夾頭、末端殼體的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。因此,將案例融入互換性與測(cè)量技術(shù)、精密檢測(cè)技術(shù)等課程。第六,在技術(shù)支持模塊,要求能對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)和對(duì)控制系統(tǒng)檢測(cè)識(shí)別,對(duì)應(yīng)課程為設(shè)備安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用等。(二)建設(shè)高水平教師隊(duì)伍,強(qiáng)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)工程實(shí)踐能力高校教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教師的工程實(shí)踐能力是智能制造工程專業(yè)育人的關(guān)鍵保障。智能制造工程專業(yè)不同于傳統(tǒng)工科專業(yè),該專業(yè)對(duì)實(shí)踐課程的綜合訓(xùn)練要求較高,大多教師雖具備一定工程實(shí)踐能力,但仍缺乏對(duì)智能制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)綜合問題的認(rèn)知,教師的工程實(shí)踐能力與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)匹配度不高。因此,我校除引進(jìn)高層次人才外,還注重內(nèi)部培養(yǎng),在專業(yè)建設(shè)過程中,建立青年教師企業(yè)掛職鍛煉機(jī)制,不斷提升教師教學(xué)、科研和工程實(shí)踐水平,每年均會(huì)聯(lián)合企業(yè)對(duì)到企掛職教師進(jìn)行嚴(yán)格考核。同時(shí),我校也通過聘請(qǐng)產(chǎn)教融合企業(yè)工程師到校指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)、開展講座及擔(dān)任班主任等方式參與指導(dǎo)學(xué)生,將行業(yè)企業(yè)發(fā)展及企業(yè)不同崗位用人標(biāo)準(zhǔn)等融入課程,擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面和專業(yè)視野,真正實(shí)現(xiàn)行業(yè)企業(yè)文化進(jìn)課堂,有針對(duì)性地打造適應(yīng)多學(xué)科交叉融合的“雙師雙能”型高水平教師隊(duì)伍。此外,基于內(nèi)培外引制度,我校還通過校企聯(lián)合申報(bào)教科研課題,并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行橫向課題合作,吸納學(xué)生加入課題組,同時(shí)將科研課題任務(wù)分解融入課程設(shè)計(jì),再依據(jù)學(xué)生所作課程設(shè)計(jì)成果進(jìn)行創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目鍛煉,真正實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)、科研促進(jìn)教學(xué)。(三)完善工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及配套資源智能制造類的工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及配套資源是專業(yè)人才培養(yǎng)的重要載體。我校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以提升學(xué)生實(shí)踐能力為途徑,依托現(xiàn)有智能制造工廠、大數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新中心、機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室、自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室等資源,結(jié)合校企共建智能制造實(shí)驗(yàn)室、視覺識(shí)別實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái),以企業(yè)案例生產(chǎn)流程為主線貫穿實(shí)踐教學(xué),開發(fā)校企參與的實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目的立體化課程資源,共同打造基于制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)案例的智能制造工程專業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),改善過去“多人一機(jī)”的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景,確保校內(nèi)理實(shí)一體化課程的完成度。同時(shí),加大與智能制造生產(chǎn)企業(yè)的深度融合,尤其是加強(qiáng)與本地企業(yè)的合作,建立“引進(jìn)來、用得上、走出去”的實(shí)踐模式,即學(xué)習(xí)區(qū)外智能制造企業(yè)先進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),滿足區(qū)域內(nèi)制造企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)和用人需求,確保學(xué)生畢業(yè)后能有多種選擇。此外,我校借助工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),聯(lián)合企業(yè)工程師進(jìn)行“線上線下”授課,指導(dǎo)學(xué)生課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等實(shí)踐環(huán)節(jié),同時(shí)依托縱橫向科研項(xiàng)目推動(dòng)學(xué)生實(shí)踐技能比賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類比賽,達(dá)到以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改的目的。目前,我校工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)已能滿足現(xiàn)代智能制造型企業(yè)管理類崗位群、設(shè)計(jì)類崗位群、智能裝備應(yīng)用類崗位群等實(shí)踐訓(xùn)練需求。(四)建立健全智能制造工程專業(yè)產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)的評(píng)價(jià)機(jī)制建立健全智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)的評(píng)價(jià)機(jī)制是檢驗(yàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效手段。智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)踐應(yīng)用型為主,現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方式仍是以單一主體評(píng)價(jià)為主,不能有效判定學(xué)生能力達(dá)成及后續(xù)學(xué)生個(gè)人發(fā)展、學(xué)校學(xué)科發(fā)展等情況,評(píng)價(jià)過程中未能充分考慮企業(yè)參與度,缺少基于學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)機(jī)制。基于產(chǎn)教融合模式,我校結(jié)合《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中12條畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度和校企合作崗位能力指標(biāo),進(jìn)一步細(xì)化人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)學(xué)生的考評(píng)轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)結(jié)果等多維度過程性評(píng)價(jià),尤其是在校企共建課程及學(xué)生實(shí)踐實(shí)習(xí)結(jié)果中加大企業(yè)考核鑒定比重,綜合考查學(xué)生的實(shí)踐能力、專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新能力、綜合素養(yǎng)等,形成綜合能力多維度評(píng)價(jià)體系,與教學(xué)過程構(gòu)成動(dòng)態(tài)閉環(huán),并以此及時(shí)了解學(xué)生的能力結(jié)構(gòu)、個(gè)人優(yōu)勢(shì)。同時(shí),我校將教師、學(xué)校、企業(yè)也作為評(píng)價(jià)主體對(duì)象,接受學(xué)生的評(píng)價(jià)反饋,這有利于多方共同進(jìn)步,不斷完善人才培養(yǎng)機(jī)制。四、結(jié)語提高智能制造工程專業(yè)人才培養(yǎng)能力是高等工程教育立足當(dāng)前的主動(dòng)作為、面向未來的主動(dòng)謀劃。從廣西區(qū)內(nèi)制造業(yè)布局、發(fā)展規(guī)劃、遠(yuǎn)景目標(biāo)及對(duì)接粵港澳灣區(qū)建設(shè)來看,完善