戴青云　鄧文新　劉　慶　張　進

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面向中國制造2025的工程實訓體系構建與實踐*

——廣東技術師范學院“雙鏈實訓體系”的探索

戴青云鄧文新劉慶張進

本文針對中國制造2025急需構建的多層次人才體系，特別是技能應用型人才培養(yǎng)體系的迫切需求，開展工程教育教學理念、教育技術、教學方法、教學內容和實訓模式的綜合改革，進行跨學科、跨行業(yè)、全知識鏈的系統(tǒng)構建與實踐，創(chuàng)新探索實現(xiàn)專業(yè)設置與產(chǎn)業(yè)需求、課程內容與職業(yè)標準、教學過程與生產(chǎn)過程的充分對接——人才鏈對接產(chǎn)業(yè)鏈。

中國制造2025；人才鏈；產(chǎn)業(yè)鏈；工程實訓體系；重構；實踐

一、問題的提出

隨著知識經(jīng)濟時代的到來，高等院校通過關鍵知識和技術的生產(chǎn)、傳承和運用，成為推進社會變革的重要力量，特別是在創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略中，發(fā)揮著越來越重要的作用。當前我國經(jīng)濟進入新常態(tài)，新常態(tài)下發(fā)展動力轉換，對科技、人才提出了更高層次、更大規(guī)模的要求。[1]隨著創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略和中國制造2025戰(zhàn)略的實施，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃、“雙創(chuàng)”計劃的推進，中國制造既需要高水平的科學技術原始創(chuàng)新人才引領于上，綜合素質高、組織協(xié)調能力強的工程技術整合創(chuàng)新人才支撐于中，也需要高素質的技能應用型人才筑底于下，共同形成支撐中國制造2025的多層次人才體系。職業(yè)教育的使命是面向中國制造2025的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)全人才鏈對接全產(chǎn)業(yè)鏈，打造從專業(yè)博士、專業(yè)碩士、應用型本科、高職到中職的技能應用型人才，重構從國際一流大學、高水平大學、應用型本科、高職高專到中職技校所構成的多層次人才培養(yǎng)體系。[2]

中國制造2025規(guī)劃的核心是智能制造[3]，需要大量熟悉產(chǎn)品的全生命周期各個環(huán)節(jié)(創(chuàng)意設計、概念設計、知識產(chǎn)權保護、智能制造、物流供應鏈、電子商務、移動服務、品牌提升等)知識創(chuàng)新的綜合性、復合性人才，形成完整的人才鏈(科學技術人才、工程技術人才和技能應用型人才)。目前，廣東省技能、技術人才的求人倍率達到2.0以上，即2個崗位才1人求職，尤其是在珠三角地區(qū)，缺乏技術能手、技能人才的現(xiàn)象較為普遍。有數(shù)據(jù)顯示，目前僅廣州市的技工缺口就達50萬人，高技能崗位人才更加供不應求。在技能應用型人才供應不足的背后，是國家職業(yè)教育師資嚴重匱乏和技術師范教育實驗實習實訓方法和手段亟待創(chuàng)新與優(yōu)化的現(xiàn)實困境。[4]此外，隨著產(chǎn)業(yè)轉型升級的加快和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代信息服務業(yè)的快速發(fā)展，高等院校原有的按照某一學科組織的教學體系，以及職業(yè)院校按單一崗位組織的人才培養(yǎng)方式均存在明顯的問題，主要表現(xiàn)在學生知識碎片化、學校資源碎片化、學生職業(yè)變遷能力弱等方面，急需根據(jù)社會市場需要打破學科邊界藩籬，突出學科交叉融合，增強崗位變遷能力，推動面向全產(chǎn)業(yè)鏈的工程實訓的融合與創(chuàng)新。面向中國制造2025，我國工程教育的教學理念、教育技術、教學方法、教學內容和實訓模式必將發(fā)生深刻的變革。[5]

二、國內外工程實訓現(xiàn)狀分析

1.CDIO工程教育訓練模式。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate) ，它以從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體 ,讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、 個人能力、 人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。[6]

2.OBE工程教育模式。OBE(Outcomes-based Education)是以預期學習產(chǎn)出為中心來組織、實施和評價工程教育的結構模式。實施OBE教育模式主要有四個步驟：定義學習產(chǎn)出(Difining)、實現(xiàn)學習產(chǎn)出(Realizing)、評估學習產(chǎn)出(Assessing)和使用學習產(chǎn)出(Using)。這涵蓋了戴明環(huán)中計劃、實施、檢查和行動等各要素。[7]

3.行動導向的實訓教學模式。行動導向型教學法的整個教學過程可分為收集信息階段、獨立制定工作計劃階段、決定階段、實施階段、檢查階段和評估階段。在整個教學中學生始終占據(jù)主體地位，教學質量的高低最終通過學生的綜合素質得到反映和體現(xiàn)。采用行動導向式教學法進行教學，學生在獲取真知的過程中，必然會引起素質的提升。這個素質指的是學生的思維和行為方法、動手能力和技能、習慣和行動標準及直覺經(jīng)歷、需求調節(jié)、團隊合作等方面的綜合。[8]

從世界范圍的實踐看，人才培養(yǎng)更注重能力培養(yǎng)，豐富社會實踐，著力提高學生的學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力，教育學生學會知識技能。但是，在工程實訓教育的培養(yǎng)方式、課程體系、訓練理念、教學方法和手段改革等方面仍然有較為突出的問題：高校工程訓普遍存在知識碎片化、資源碎片化的現(xiàn)象；學生接觸工程實踐訓練雖然不少，按行業(yè)產(chǎn)業(yè)技術鏈組織的知識鏈不夠完整，很難使學生透過樹木見到森林，了解整個行業(yè)的技術動態(tài)，使得工科大學畢業(yè)生創(chuàng)新實踐的周期長，“創(chuàng)新”、“創(chuàng)造”、“創(chuàng)業(yè)”效率不高。[9]其次，傳統(tǒng)的工程訓練培養(yǎng)方式，多以設備或者工位為中心，學校與企業(yè)之間、科技與產(chǎn)業(yè)之間存在分離，使得學校培養(yǎng)的學生實踐能力要么與企業(yè)需求存在差距，要么太依賴企業(yè)的頂崗實踐，造成一定的脫節(jié)現(xiàn)象。因此，當前的工程教育和職業(yè)教育領域中仍然缺乏面向產(chǎn)業(yè)需求、對接全產(chǎn)業(yè)鏈的全人才鏈實訓體系。[10]教育特別是高等教育需要更加突出科學研究、社會需求和技術進步的支撐和引領作用。

三、“人才鏈對接產(chǎn)業(yè)鏈”的工程實訓體系構建

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，隨著電子商務、移動信息技術、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術的迅速發(fā)展，在推動全球新一輪技術革命的同時，也推動了新一輪制造革命。[11]中國制造逐步從市場需求+批量生產(chǎn)+渠道銷售模式向個人定制+智能制造+移動電商的用戶需求導向模式過渡，同時為了推動中國制造向中國創(chuàng)造，創(chuàng)新驅動首先要重視知識產(chǎn)權的保護與轉化應用[12]，所以急需培養(yǎng)具有面向行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈、跨學科專業(yè)結構全知識鏈、適應產(chǎn)業(yè)多崗位變遷的復合型人才。為此，本文提出一種“人才鏈對接產(chǎn)業(yè)鏈”的工程實訓體系——“雙鏈實訓體系”構建方法，圍繞中國制造2025 和“互聯(lián)網(wǎng)+”對職業(yè)教育的教學理念、教育技術、教學模式帶來的變革，進行面向行業(yè)產(chǎn)業(yè)需求的人才培養(yǎng)模式的重構與應用實踐。

1.雙鏈實訓體系構建的基本理念

通過對產(chǎn)業(yè)鏈不同崗位所需的知識與技能要求，跨學科組織理論教學、“三實”實踐(實驗、實習、實訓)、三創(chuàng)“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)造”等教學環(huán)節(jié)，將老師科研與教學緊密結合，通過產(chǎn)學研合作引入行業(yè)企業(yè)等市場資源，為老師和學生提供跨學科的、能滿足市場市場需求的工程訓練環(huán)境，解決長期被詬病的學生知識碎片化、學校資源碎片化、老師科研與教學脫節(jié)、學校所學知識與社會需求脫節(jié)、科技產(chǎn)業(yè)兩張皮等歷史遺留問題，引導學生面向產(chǎn)業(yè)鏈組織自己的知識鏈，從而提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力和職業(yè)變遷能力，為中國制造徹底告別微笑曲線低端邁向中國智造和中國創(chuàng)造提供高素質、綜合性、復合型、創(chuàng)新型人才支撐。

2.雙鏈實訓體系的知識組織模型建構

雙鏈實訓體系中的具體內容包含創(chuàng)意設計、分布式智能制造、倉儲物流、移動電商、大數(shù)據(jù)、品牌文化、智慧教育、智能管理8個部分(如圖1所示)。其中，創(chuàng)意設計包括概念設計、專利檢索、三維掃描；分布式智能制造包括數(shù)控加工、固晶生產(chǎn)線、PCB生產(chǎn)線、工業(yè)機器人；倉儲物流包括數(shù)字化包裝、倉儲、物流、移動機器人；移動電商包括供應鏈、電子商務、移動信息服務；大數(shù)據(jù)包括物理網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)；品牌文化包括品牌、創(chuàng)意、維權、服務；智慧教育包括教育技術、教育資源(慕課、微課、TED)、教育網(wǎng)絡(智慧校園)；智能管理包括企業(yè)管理系統(tǒng)軟件設計(CRP、ERP、MES、SCM、PLM等)、智能實驗室管理(考勤、門禁、課程管理、工具管理、資源管理)等。

圖1　跨行業(yè)產(chǎn)業(yè)的知識組織模型

(1)工業(yè)設計知識領域，包括造型設計、概念設計、機械設計、電路設計、服裝設計、環(huán)境規(guī)劃、室內設計、建筑設計、UI設計、平面設計、包裝設計、廣告設計、動畫設計、展示設計、網(wǎng)站設計等，可以參與心理學，社會學，美學，人機工程學，機械構造，攝影，色彩學等等學科的研究；

(2)計算機技術知識領域，可以進行計算機硬件和軟件的課程學習，主要包括但不限于計算機軟件、計算機硬件、微機原理、網(wǎng)絡技術、軟件技術、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)學等等；

(3)電子信息知識領域，主要涉及光電檢測技術、應用電子技術、壓縮存儲技術，信息獲取與控制，信號與信息處理、信息安全技術的原理及實踐等等；

(4)結構設計知識領域，主要涉及建筑結構設計、產(chǎn)品結構設計等等；

(5)機電控制知識領域，包括平面機構的結構分析、機構的運動分析、連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、其他常用機構、機械的平衡、機器運轉和速度波動的調節(jié)、平面機構的力分析以及Matlab語言在機械原理中的應用等等；

(6)物流管理知識領域，可以進行物流構成(物料的運輸、配送、倉儲、包裝、搬運裝卸、流通加工，以及相關的物流信息等環(huán)節(jié))，物流活動(用戶服務、需求監(jiān)控、定單處理、配送、存貨控制、運輸、倉庫管理、工廠和倉庫的布局與選址、搬運裝卸、采購、包裝、情報信息)等知識的學習；

(7)市場營銷知識領域，可以進行營銷原理(包括市場分析、營銷觀念、市場營銷信息系統(tǒng)與營銷環(huán)境、消費者需要與購買行為、市場細分與目標市場選擇等理論)、營銷實務(由產(chǎn)品策略、定價策略、分銷渠道策略、促銷策略、市場營銷組合策略等組成)、營銷管理(包括營銷戰(zhàn)略、計劃、組織和控制等)、特殊市場營銷(由網(wǎng)絡營銷、服務市場營銷和國際市場營銷等組成)知識的學習；

(8)物聯(lián)網(wǎng)工程知識領域，主要涉及傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等知識以及各種無線/有線的長距離/短距離通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration)以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內網(wǎng)(Intranet)、專網(wǎng)(Extranet)、互聯(lián)網(wǎng)(Internet)環(huán)境下，采用適當?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard儀表盤)等管理和服務，此外還有各種基于互聯(lián)網(wǎng)技術的APP應用。

3.雙鏈實訓體系的實施模型構建

圍繞行業(yè)產(chǎn)業(yè)需求把機電、自動化、電子信息、計算機、教育技術等工科學科相關專業(yè)和美術、文學、管理、法律等文科專業(yè)整合起來，特別是將知識創(chuàng)新與知識產(chǎn)權保護植入產(chǎn)業(yè)鏈的前端。涵蓋概念設計、工業(yè)設計、結構設計、產(chǎn)品設計、機械設計、電子設計、專利檢索、反求設計、3D 建模、機械原理、數(shù)控加工、智能制造、工業(yè)機器人、電子信息、計算機、物流管理、市場營銷、電子商務、物聯(lián)網(wǎng)工程等學科、專業(yè)，實現(xiàn)高等學校學術性、技術型、師范型的完美結合，圍繞工業(yè)制造2025 和互聯(lián)網(wǎng)+時代行業(yè)產(chǎn)業(yè)對高素質、高水平、高職業(yè)變遷能力的創(chuàng)新型技術與管理人才的迫切需求，對工程教育和工程實訓模式進行重構與實踐，為全產(chǎn)業(yè)鏈提供相匹配的全人才創(chuàng)新鏈和知識鏈與知識結構，為產(chǎn)業(yè)轉型升級和新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)培養(yǎng)培訓數(shù)以千萬計的高素質技能應用型人才(如圖2所示)。

圖2　面向產(chǎn)業(yè)鏈的工程實訓模型

四、“雙鏈實訓體系”工程實訓應用案例

“人才鏈對接產(chǎn)業(yè)鏈”的工程實訓，可以圍繞某個行業(yè)或者專業(yè)鎮(zhèn)的實際需求，采取分布式或者集中式的方式面向產(chǎn)品全生命周期各關鍵環(huán)節(jié)技術鏈，跨學科專業(yè)組織對應的知識鏈，再通過教學過程的科學組織將老師的科研與學生的三實(實驗、實習、實訓)

緊密結合，通過科研支撐引領并促進教學，提高學生分析實際問題、解決實際問題的能力，從而培養(yǎng)出中國制造產(chǎn)業(yè)急需的創(chuàng)新型、應用型人才(如圖3)。從橫向看，實訓人員利用創(chuàng)意設計實訓室進行概念設計，然后到專利實訓室進行專利檢索，了解所進行的設計是否存在專利侵權；檢索專利后開始到產(chǎn)品設計實訓室進行產(chǎn)品設計，然后到產(chǎn)品生產(chǎn)實訓室進行生產(chǎn)，該過程可能經(jīng)歷產(chǎn)品的結構設計、電路設計、產(chǎn)品裝配與調測等等與供應鏈全流程的實訓，生產(chǎn)完成入庫后，可以利用網(wǎng)絡電商進行銷售實訓；經(jīng)過前面環(huán)節(jié)的實訓環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)記錄，對產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)分析，經(jīng)過分析決策，合理地進行市場營銷和市場廣告的推出。從縱向看，實訓人員在訓練過程中，可以進行各種知識的學習和補充；不同的訓練環(huán)節(jié)，有不同的知識結構，因此可以進行不同的知識積累。知識的積累過程，就是實訓人員崗位角色的轉換過程。

圖3　跨學科全知識鏈工程實訓體系的應用模式圖

跨學科知識組織情況如下。

1.創(chuàng)意設計訓練，可以獨立進行產(chǎn)品的創(chuàng)新設計；也可以通過頭腦風暴進行產(chǎn)品的理念設計。

2.專利檢索訓練，可以對創(chuàng)意產(chǎn)品是否有創(chuàng)新性進行檢索查新，并對創(chuàng)新設計專利進行保護。

3.三維掃描訓練，可以利用反向設計思路，對已有產(chǎn)品進行三維掃描后再進行創(chuàng)新設計，減少開發(fā)時間，節(jié)約開發(fā)成本。

4.工業(yè)機器人訓練，可以對機器人進行編程設計、操作加工產(chǎn)品。

5.PCB生產(chǎn)線訓練，可以進行電子產(chǎn)品的原理圖設計、PCB設計、PCB加工、電子元器件的貼裝與焊接。

6.軟件設計訓練，可以進行電子硬件產(chǎn)品的程序開發(fā)與調測訓練，進行系統(tǒng)軟件的開發(fā)與調測訓練。

7.數(shù)控加工訓練，可以進行數(shù)控機床的編程、操作訓練。

8.倉儲物流訓練，可以進行供應鏈全過程的訓練。

9.電商平臺訓練，可以進行電子商務平臺的設計開發(fā)訓練以及電商產(chǎn)品的實際配送與客戶服務等訓練。

10.數(shù)字化包裝訓練，可以進行產(chǎn)品的包裝設計、廣告設計訓練。

11.大數(shù)據(jù)分析訓練，可以進行產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，提供決策依據(jù)。

12.物聯(lián)網(wǎng)技術訓練，可以進行數(shù)字網(wǎng)絡的安裝與調測，網(wǎng)絡的APP開發(fā)與應用等等。

這種工程實訓模式可以貫穿現(xiàn)有企業(yè)的設計、開發(fā)、調測、生產(chǎn)、實驗、檢驗、倉儲、營銷各個環(huán)節(jié)，涉及產(chǎn)品生命周期全過程，還可以開展技術培訓、開發(fā)設計、手工操作、網(wǎng)絡搭建、測試驗證等。

五、“雙鏈實訓體系”工程實訓的應用效果

針對中國制造2025急需構建的多層次人才體系的迫切需求，本文搭建了一個跨學科、跨行業(yè)、全知識鏈的集成實訓平臺，將專業(yè)設置與產(chǎn)業(yè)需求、課程內容與職業(yè)標準、教學過程與生產(chǎn)過程緊密對接，并對工程教育教學理念、教育技術、教學方法、教學內容和實訓模式的綜合改革進行了探索與實踐，有一定的參考價值。

1.拓寬傳統(tǒng)的單一實驗室訓練模式，打通場地資源，拓展實訓平臺，實現(xiàn)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)結合、科學研究與教學實訓結合；探索產(chǎn)教融合、科教結合、資源整合的實現(xiàn)與突破，讓教育、科技、產(chǎn)業(yè)資源不再碎片化。

2.打破傳統(tǒng)一對一的專業(yè)培養(yǎng)模式，培養(yǎng)知識全面的復合型人才，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈，對接人才鏈，重構知識鏈；實現(xiàn)專業(yè)重構、課程重構、實訓環(huán)境重構和教學模式重構，讓學生知識不再碎片化。

3.打破現(xiàn)有按學科的資源配置方式，克服現(xiàn)有按學科的資源配置方式過于分散、低水平重復投資、利用率不高、配置不合理、各自為政校內資源無法協(xié)同等現(xiàn)象，讓學校資源實現(xiàn)共享優(yōu)化不再碎片化。

4.鼓勵企業(yè)參與人才培養(yǎng)的全過程，強化人才與行業(yè)產(chǎn)業(yè)的緊密聯(lián)系，推進產(chǎn)學研深度融合，不斷根據(jù)社會和市場創(chuàng)新驅動需求更新老師的教學理念、教育技術、教學方法、教學內容和實訓模式，讓老師科研與教學深度融合不再分離，讓研究(科研、教學、管理)、三實(實驗、實習、實訓)、三創(chuàng)(創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)造)一體化。

六、總結

實踐證明，面向中國制造2025的工程實訓體系可開展職教師資培養(yǎng)培訓、高技術應用型人才培養(yǎng)、職業(yè)院校技能型人才培養(yǎng)、制造類行業(yè)企業(yè)技術工人培訓、互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育與培訓，輻射珠三角、粵東西北地區(qū)。同時，利用面向行業(yè)的實際需求，結合產(chǎn)業(yè)鏈的崗位能力要求開展智能制造工程實訓，既能夠有效推進職業(yè)教育的課程建設、專業(yè)建設和產(chǎn)教融合，也必將徹底變革實驗、實訓和實習的模式，推動職業(yè)教育創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)，服務地方產(chǎn)業(yè)轉型升級。

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[12]張伯友.創(chuàng)新驅動和知識產(chǎn)權戰(zhàn)略運用基本導向探析[J].科學中國人，2015(12).

(責任編輯鐘嘉儀)

2015-11-02

戴青云，廣東技術師范學院副院長，博士，教授，博士生導師；鄧文新，廣東技術師范學院教育技術與傳播學院院長，順德現(xiàn)代職業(yè)教育研究院院長，順德中德工業(yè)學院院長，博士，教授；劉慶，廣東工業(yè)大學講師，博士研究生；張進，廣東技術師范學院工業(yè)中心主任，教授。(廣州/510665)

*本文系2014年廣東省深化教育領域綜合改革試點項目“應用型大學科學研究分類評價與激勵機制綜合改革與實踐”和2014年廣東省科技計劃項目“基于RFID的工程訓練管理服務平臺”(項目批準號2014A040401079) 階段性研究成果。