靳繼勇 崔陸軍 鄧大立 李雪麗

中原工學(xué)院機電學(xué)院 河南鄭州 450007

1 概述

在以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的信息產(chǎn)業(yè)浪潮下,我國制造業(yè)也在由大轉(zhuǎn)強的發(fā)展進程中提出了“中國制造2025”,以加快新一代信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合為主要路徑,以推動智能制造為突破口,以提升產(chǎn)業(yè)的核心競爭力為目標(biāo),完善多層次、多類型人才培養(yǎng)體系,推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[1]。

隨著信息化建設(shè)和技術(shù)的進步,機械工程的發(fā)展正以智能化生產(chǎn)、云計算、人工智能、機器人等前沿技術(shù)作為主要研究對象[2]。地方政府相關(guān)文件對企業(yè)構(gòu)建以云平臺為核心的智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈、引導(dǎo)企業(yè)將基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、設(shè)備產(chǎn)品向云端遷移都做出了明確的工作指示要求[3]。以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,如何培養(yǎng)出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的科技人才,是加快推進新工科建設(shè)背景下的高等教育改革和發(fā)展成為當(dāng)下工程學(xué)教育發(fā)展重要內(nèi)容[4]。

2 機械專業(yè)產(chǎn)學(xué)研合作教育模式現(xiàn)狀

產(chǎn)學(xué)研合作教育模式是根據(jù)學(xué)校與企業(yè)、學(xué)校與社會之間存在著“產(chǎn)教結(jié)合”這一關(guān)系而提出的一個全新教育機制,該人才培養(yǎng)模式可以有效地促進高校人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平提升,同時也能夠進一步促進校企之間合作以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2017年在以教育部“復(fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”為綱領(lǐng),各個高校從各個方面開展了具有自己特色的新工科建設(shè)。清華大學(xué)展開了貫穿大學(xué)四年的貫通式項目制研究型綜合實踐教學(xué),強調(diào)“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值塑造”三位一體的培養(yǎng)理念;華南理工大學(xué)提出“新工科建設(shè)F計劃”,構(gòu)建深度融合的課程體系,加強對學(xué)生的多維度培養(yǎng)。復(fù)旦大學(xué)增設(shè)課程核心為“本研貫通+產(chǎn)學(xué)研融合”的新工科試[2];哈爾濱工業(yè)大學(xué)制訂“新工科‘Π型’方案”;電子科技大學(xué)和東北大學(xué)以就業(yè)為導(dǎo)向探索“互聯(lián)網(wǎng)+”復(fù)合型精英人才培養(yǎng)。在這些頭部高校通過自身的較為完善社會資源優(yōu)勢,創(chuàng)建了機械專業(yè)的校企合作協(xié)同的標(biāo)桿[5-7]。

杭州電子科技大學(xué)機械工程學(xué)院制定服務(wù)于地方經(jīng)濟的“創(chuàng)業(yè)適合型”培養(yǎng)模式[8];桂林電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院的彈性實踐教學(xué)體系實施模式[9],為我校的機械專業(yè)推進籌建河南電子科技大學(xué)規(guī)劃起到了指導(dǎo)作用。近幾年來,省內(nèi)高校中河南科技大學(xué)機電工程學(xué)院形成了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實踐、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)理念的課程體系,并與固高科技(深圳)有限公司等開展產(chǎn)教融合和校企合作[10-11];河南理工大學(xué)堅持“重基礎(chǔ)、重能力、重實踐、高素質(zhì)”的教學(xué)理念,構(gòu)建基于“協(xié)同育人”模式的雙導(dǎo)師隊伍[12];鄭州輕工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院人才培養(yǎng)過程重構(gòu)了適應(yīng)輕工行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的人才“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”框架和培養(yǎng)體系,創(chuàng)新產(chǎn)學(xué)研三維工程實踐教學(xué)模式[13]。在新工科建設(shè)的開始過程中,我校機械專業(yè)和其他很多地方高校一樣面臨很多問題,課程還是以傳統(tǒng)的以機械為主、以電為輔的教學(xué)方法。以目前現(xiàn)有的師資、實驗設(shè)備、課程體系都無法全面滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”專業(yè)知識的教學(xué)和人才培養(yǎng)的問題,為盡快實現(xiàn)將智能制造以及“互聯(lián)網(wǎng)+”相關(guān)知識體系建設(shè),我校采用高校與社會企事業(yè)單位建立產(chǎn)學(xué)研合作教育模式,主動開展智能制造和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的發(fā)展、研究、推廣與人才培養(yǎng)探究。

3 產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下機械專業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)培養(yǎng)探究

3.1 細(xì)化相關(guān)內(nèi)容,形成技術(shù)路線

依據(jù)目前的常用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和學(xué)校機械專業(yè)現(xiàn)狀,如下圖所示,創(chuàng)建了以機械行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈為技術(shù)研究模型,本模型就是全生命周期設(shè)計、制造、服務(wù)一體化融入機械行業(yè)中,將機電設(shè)備數(shù)據(jù)與公司的ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)相互連接,打造制造企業(yè)智能化的生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)(MES)。模型基本涵蓋了機械專業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”常用技術(shù),分成管理系統(tǒng)、計算機、通信、控制系統(tǒng)、機電系統(tǒng)四大部分,每個部分都有自身的具體技術(shù)。

機械行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈模型圖

結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)對自身優(yōu)勢科研技術(shù)(精密制造)進行產(chǎn)業(yè)升級,推動精密機械加工在管理、研發(fā)、生產(chǎn)、質(zhì)檢、服務(wù)各個環(huán)節(jié)的智能化,降低相關(guān)成本投入,并提高效率和效益。

3.2 優(yōu)化培養(yǎng)計劃

根據(jù)新工科建設(shè)為背景、專業(yè)工程認(rèn)證為要求,學(xué)院開始優(yōu)化修訂機械大類專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃,更加注重學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng),針對大型規(guī)模企業(yè)特定的人才需求,人才培養(yǎng)計劃可在保持“學(xué)科必修課”與“專業(yè)必修課”不變的前提下,與企業(yè)共同靈活設(shè)置“專業(yè)選修課”,形成特定行業(yè)企業(yè)進行人才培養(yǎng)的模式。例如機械類專業(yè)可編程序控制器應(yīng)用、單片機應(yīng)用、嵌入式設(shè)計、虛擬儀器、傳感器技術(shù)、機電傳動控制、機電一體化設(shè)計等控制方向?qū)I(yè)課程融入新工科建設(shè)為背景的智能制造技術(shù),并作為課程思政元素;機械類專業(yè)增設(shè)了新工科建設(shè)為背景的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)課程,例如機電系統(tǒng)智能控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機器人技術(shù)及應(yīng)用、機器視覺技術(shù)及應(yīng)用、汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程;鼓勵機械專業(yè)學(xué)生選擇工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等交叉培養(yǎng)課程,豐富學(xué)生的“互聯(lián)網(wǎng)+”知識。

3.3 多元化探索產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下的人才培養(yǎng)

目前地方高校機械專業(yè)課程教學(xué)知識點較為基礎(chǔ),師資技術(shù)欠缺,不能實現(xiàn)對“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)有興趣的學(xué)生進行全產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈的培養(yǎng),所以針對專業(yè)及技術(shù)需要進行以機械專業(yè)為基礎(chǔ)、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為方向的人才培養(yǎng),需要高校教師積極主動拓展企業(yè)共建實習(xí)實訓(xùn)基地、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新實踐基地,開展多元化的產(chǎn)學(xué)研合作教育。

首先,依托教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目,與成熟的計算機企業(yè)共建大學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)基地,每年對機械專業(yè)學(xué)生提供“互聯(lián)網(wǎng)+”需要的Web前端技術(shù)、AI人工智能、大數(shù)據(jù)開發(fā)及構(gòu)架設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)安全等計算軟件技術(shù)的初步學(xué)習(xí)培訓(xùn);與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公司合作,開展機器人及其視覺技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、PLC應(yīng)用技術(shù)、嵌入式技術(shù)的實習(xí)實訓(xùn)。通過個性化專業(yè)化的實訓(xùn),讓學(xué)生了解并初步掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用場合、發(fā)展方向、智能制造應(yīng)用等方面技術(shù),為機械專業(yè)學(xué)生的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)就業(yè)升級打好基礎(chǔ),共同推進實踐教學(xué)改革。

其次,讓機械專業(yè)學(xué)生與有就業(yè)需求的智能制造的企業(yè)進行崗前實習(xí),結(jié)合機械專業(yè)培養(yǎng)計劃制訂適合可行、具有實踐能力、創(chuàng)新意識以及職業(yè)素養(yǎng)等方面的實習(xí)計劃,在就業(yè)過程中提高自己的智能制造知識水平。

“互聯(lián)網(wǎng)+”為核心的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽和智能制造比賽已經(jīng)成為機械類專業(yè)學(xué)生競賽的主旋律。以學(xué)校工業(yè)園區(qū)企業(yè)為依托,拓展智能制造相關(guān)技術(shù)校企資源,建立跨專業(yè)的共享校企資源,在實習(xí)過程中尋找企業(yè)相關(guān)技術(shù)痛點,拓展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維,通過與相關(guān)校企的展開項目溝通,用實習(xí)實訓(xùn)和協(xié)同培養(yǎng)的方式共同完成部分創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽,建立以賽促學(xué)、以賽評學(xué)的教學(xué)實踐體系,打造多支專業(yè)化、梯隊化的競賽團隊,實現(xiàn)機械專業(yè)雙創(chuàng)人才的產(chǎn)學(xué)研合作教育。

3.4 對接企業(yè)建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程,通過項目合作提升教學(xué)水平

與企業(yè)針對智能制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)相關(guān)課程進行探索,打造優(yōu)質(zhì)課程。采用產(chǎn)學(xué)共建的方式,針對學(xué)校機械電子工程專業(yè)和機械設(shè)計制造及自動化專業(yè),對現(xiàn)有機器人技術(shù)及應(yīng)用、機器視覺技術(shù)課程進行改革優(yōu)化,初步形成符合學(xué)院特色的智能制造工業(yè)機器人實驗室建設(shè)方案,為以后進一步的以智能制造技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)實訓(xùn)緊密聯(lián)系課堂教學(xué)內(nèi)容做好基礎(chǔ)工作。與機電裝備設(shè)計制造公司等共同進行機電傳動控制、可編程序控制器應(yīng)用、單片機應(yīng)用、機電一體化技術(shù)、虛擬儀器、智能控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)課程建設(shè),在企業(yè)尋找課程資源,積極申報國家級和省級一流本科課程、專創(chuàng)融合特色示范課、課程思政等項目建設(shè)。

師資團隊是人才培養(yǎng)的根本保障,一方面學(xué)院積極引進智能制造及“互聯(lián)網(wǎng)+”高層次技術(shù)人才,同時依托教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目平臺與學(xué)校企業(yè)共享資源開展師資培訓(xùn),在開展實項目學(xué)習(xí)和研發(fā)過程中,將基于“互聯(lián)網(wǎng)+”新工科有機融合到傳統(tǒng)教學(xué)過程中,提升教師的教學(xué)水平,為高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽、教學(xué)技能競賽提供了教學(xué)資源,也為國家級和省級一流專業(yè)、優(yōu)秀基層教學(xué)組織、課程思政教學(xué)團隊、專業(yè)工程認(rèn)證等建設(shè)工作給予有效的支持。

3.5 產(chǎn)學(xué)研合作模式下的互聯(lián)網(wǎng)+機械科學(xué)研究

完整“互聯(lián)網(wǎng)+”新工科背景下的機械科研項目,不僅僅是機械、計算機、電信專業(yè)交叉學(xué)科交融,本身需要機械、自動化、電氣、機械等專業(yè)與工業(yè)工程、工業(yè)設(shè)計、管理、計算機等多學(xué)科的聯(lián)合支持。構(gòu)建多元化的校企、校研合作聯(lián)盟,院內(nèi)選派適合企業(yè)的教師進行專業(yè)技術(shù)崗位實習(xí),在企業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等全周期科研工作中,遴選新工科背景的機械學(xué)科產(chǎn)教融合項目,與企業(yè)共同展開高質(zhì)量科研工作,建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)交叉科學(xué)研究團隊,共同促進科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化項目,打造校企、校研等多主體共建的機械專業(yè)創(chuàng)新性實踐平臺,提升教師科教融合、產(chǎn)教融合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等教育教學(xué)能力和素養(yǎng)。用制造業(yè)全生命周期的融合技術(shù)項目對本學(xué)院的機械設(shè)計制造及自動化、機械電子工程、車輛工程、工業(yè)工程、工業(yè)設(shè)計專業(yè)進行優(yōu)勢技術(shù)互補,實現(xiàn)機電系統(tǒng)設(shè)計分析、測控技術(shù)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、生產(chǎn)過程優(yōu)化管理、產(chǎn)品外觀開發(fā)、互聯(lián)網(wǎng)+前端界面、基于云計算的大數(shù)據(jù)后臺設(shè)計、數(shù)據(jù)安全、外觀UI設(shè)計、VR設(shè)計等互聯(lián)網(wǎng)+智能制造系統(tǒng)技術(shù)的全覆蓋。

結(jié)語

本文以我校機械大類專業(yè)的新工科建設(shè)為背景,對專業(yè)人才培養(yǎng)、物聯(lián)網(wǎng)+課程體系建設(shè)、交叉學(xué)科師資隊伍建設(shè)等方面詳細(xì)闡述了產(chǎn)學(xué)研合作教育模式下的探究過程。高校機械專業(yè)產(chǎn)學(xué)模式根據(jù)新時代特征繼續(xù)深化調(diào)整相應(yīng)教學(xué)改革,地方高校可以實地調(diào)研并參考頭部高校人才培養(yǎng)過程,根據(jù)自身校企資源積極主動探索新工科背景的培養(yǎng)方式,將適合時代和學(xué)校專業(yè)發(fā)展先進的智能制造技術(shù)引入高校機械專業(yè)中。