机械类新工科人才培养教学体系探索与实践

在新科技革命与产业变革的背景下，人工智能正以超越人们想象的方式影响着工业生产和我们的生活。世界多国已启动的国家级人工智能计划均强调了人工智能在智能工业中的重要性和必要性。教育部2018年4月提出了探索“人工智能＋X”的跨学科人才培养模式。如何将传统的机械学科与人工智能、大数据、物联网等新技术进行交叉融合，通过构建知识“新结构”，采用实践“新方法”，培养机械类专业人才的“新素养”，是传统机械类专业改造升级不得不面临的挑战。如何结合区域产业转型发展需求，培养能够适应地方产业发展，甚至引领区域未来工程需求的机械类智造“新工科”人才是地方高校必须重视、亟待解决的问题。

温州大学机电工程学院依托国家级大学生校外实践基地、国家应用型本科产教融合发展工程规划项目、激光与光电智能制造研究院以及激光加工机器人国际科技合作基地等一系列国家教科平台，以“立足产业需求，耦合政产学研，培养跨界人才”的育人理念为指导，聚焦“智能产品设计制造”、“制造装备智能运维”以及“制造系统智能管控”三大领域，以具有“跨界融合能力、数智化工程能力与创新创业能力”（简称“三能”）人才培养为目标，构建与实践了“人工智能+”机械类新工科人才培养体系。主要包括：构建了面向产业需求的“通识+跨学科基础+智能制造”的“人工智能+”跨学科课程体系，建立了“学科融合、产教融合与学用融合”的跨界融合实践模式，创建了政产学研协同育人机制。该人才培养体系打破了计算机工程、管理科学与机械工程等学科的藩篱，打通了理论与实践、学校与企业、教学与科研、课堂与课外的围墙，实现了政产学研的深度协同，推广与应用效果显著。

构建面向产业需求的跨学科课程体系

温州作为民营经济发祥地、国家自主创新示范区，在“工业4.0”、“人工智能2.0”以及浙江制造强省战略实施背景下，地方产业的传统低成本优势不再，升级制造装备、提升产品附加值、推广智能管控等智能制造转型势在必行。温州地方产业的“新智造”转型不仅依赖于互联网、云计算、大数据、物联网等新技术，更需要一批适应以绿色、智能与泛在为特征的群体性技术革命的“学科交叉融合”的工程技术人才。

温州大学机电工程学院根据学院的专业布局（具有机械工程、工业工程、车辆工程等专业）特征，聚焦“三大”智造领域，通过调研需求的工程技术人才的职业胜任力、实践与创新能力等要求，确立当前和未来数智化机械类新工科人才的知识、能力与素质标准，形成面向地方产业需求的专业人才培养目标和毕业要求。

根据“三大”智造领域所需专业人才的培养目标，按照“经典前沿逻辑贯通、学科专业融合贯通、理论实践结合贯通”的原则，梳理不同课程的教学重点及课程间的交叉联系，通过整合压缩、提升优化传统机械类专业课程，新增工业大数据分析、装备智能运维与健康管理、工业机器人技术等智能制造课程。基于系统模块化和层次化方法，设计了通识类、跨学科基础类与智能制造类三层进阶的跨学科课程体系，将人工智能知识全面融入机械类专业学生的教育全过程，帮助其树立多学科知识交叉应用的意识，养成在多学科空间观察、思考问题的习惯，实现可以胜任“三大”智造领域的跨学科交叉知识培养。

为了实施跨学科课程体系，学院构建了课程互选互认机制。不同专业学生可以根据自身发展规划、需求与兴趣自由选择跨学科基础类与智能制造类中的课程，同一门课程的不同专业学生组成教学班上课。此外，还构建了跨学科专业教师的互兼互聘机制、课程教授负责制、柔性教师团队运行制等破解学科专业藩篱，实现不同专业学科教师的合作和交叉融合，培养学生的跨学科知识。

建立跨界融合的实践模式

针对传统实践教学存在的方式比较单一、重理论轻实践、教学过程与产业脱节，无法满足适应产业需求的智造人才“三能”培养问题，围绕地方产业转型升级需求的“三大”智造领域，以政产学研协同机制构建为基础，以来自区域优势产业研发成果、科创成果以及工程型师资、产业创新案例、工程项目等教学资源建设为支撑，构建集成学科知识融合、实践过程融合以及学用融合于一体的“三融”实践教学体系。

过程融合是保障机械类专业学生“三能”培养的关键。遵循学生知识学习和能力培养渐进特征，以跨界整合能力培养为起点，以数智化工程能力为重点，以创新创业能力为特色，构建了“智造认知实践→智造基础实践→智造综合实践→智造创新实践”四阶渐进实践的过程融合。智造认知实践以体验智能产品/技术以及熟悉智能决策系统/软件为载体。智造基础实践以课程设计、学科竞赛以及开放实验等为载体。智造综合实践以来自工程现实的智能产品设计、制造装备智能运维以及制造系统智能管控等跨学科项目为载体，要求学生组队完成，且根据实际的工程指标进行成绩评定。智造创新实践以毕业设计、参与企业工程项目等为载体，要求学生针对现实企业的某一类智造问题设计系统的解决方案。

创建政产学研协同育人机制

高等教育与产业发展紧密联系、相互支撑。高等教育与区域发展的协同能够有效实现资源的互补，极大地推动产业结构转型升级，在区域高质量发展中发挥重要作用，纽约湾区、旧金山湾区抑或东京湾区等都是高等教育与区域经济社会发展同频共振的典型案例。温州大学机电工程学院依托与政府、产业共同创办的三个具有独立法人资格的地方产业研究院，构建了以政府职能部门、校企合作基地、高校教学团队和产业研究院等组织为载体，研究院搭台、企业出题、政府助题、高校解题的“政产学研”共建设、共发展、共评价的协同育人机制，为培养“适应与引领智能制造”的机械类新工科人才提供了有力保障。

以地方产业研究院——集教育、培训及研究于一体的区域共享型人才培养实践平台为纽带的“政产学研”协同育人机制，实现了产教融合、科教融合、学科融合、双创融合的“产•科•教•创”四位一体互融互通，将智造类产业资源与科研项目全面融入了机械类专业人才的培养全过程，培养了学生的数智化工程能力与创新创业能力，提升了机械类专业服务社会和产业升级的能力。

经过11年实践，温州大学机械类专业学生在各类大赛中成绩突出，累计获国际国家奖项300多项，其中，荣获中国“互联网+”大学生创新创业大赛银奖3项，获全国机械创新设计大赛一等奖14项，获奖总数位居全国地方高校前列。2018年获教育部首批“新工科”研究与实践项目、机械工程专业通过中国工程教育专业认证，2019年机械工程与工业工程2个专业入选国家一流本科专业建设点。

实践表明，聚焦区域经济发展，政产学研协同的数智化机械类新工科人才培养体系成效显著，学生创新创业能力显著提高，学院办学实力明显增强，社会效应持续提升。

来源：温州大学