智能制造人才跨界融合能力培养模式

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摘要：针对智能制造产业对于高等教育人才的迫切需求，文章探讨了一种立足需求的专业人才培养模式，重点关注服务智能制造的各专业学生跨界融合能力培养和赶超一流精神塑造，构建了“1目标—1主线—4交叉—3机制”的智能制造领域跨界融合能力培养模式，探索了“专业群共性引领”与“专业课个性浸润”协同的智能制造“赶超一流精神”课程思政教育方式，形成立足国家智能制造标准的专业群交叉互融课程体系，构建“校—专业群—专业”三级智能制造互融共享实践平台。

关键词：智能制造；专业群；跨界融合；课程思政；自动化

一、引言

总书记指出，“要以智能制造为主攻方向推动产业技术变革和优化升级”[1]，同时强调“创新的事业呼唤创新的人才”[2]。智能制造赋能高质量发展是我国制造业发展的国家战略，这离不开高素质、高质量的技术人才支撑，而我国独立分散布局的自动化、计算机科学与技术、机械工程等相关传统专业缺乏智能制造产业必需的工业互联网、人工智能、大数据分析等关键技术支撑，且专业间融合共享机制不完善，智能制造产业必需的跨界融合能力在毕业生中明显偏弱，且人才通过从事智能制造产业使我国实现中华民族伟大复兴的自信心和自觉行动有所欠缺，导致培养的人才服务智能制造产业的能力不足[3-4]。从智能制造产业需求来看，人才培养中主要存在以下问题：（1）智能制造专业群内以传统培养模式培养的人才缺失跨界融合能力：智能制造的典型特征是产业链上采购、计划、生产、销售等环节“互联互通”，而传统工科专业界限相对分明，各专业学生对其他专业知之甚少，缺乏专业间的跨界融合能力。（2）传统培养方式缺乏对智能制造“赶超一流精神”的针对性培养：传统工科思政教育同质化，学生从事智能制造必需的科技报国、团队协作、精益求精、环境伦理等精神缺乏顶层设计和针对性培养。（3）智能制造专业群内课程体系缺乏整体布局规划：智能制造产业覆盖的传统专业各自为政设计课程体系，整体布局没有规划，必要的人工智能、大数据分析等技术结构性短缺，而部分课程重复教学问题显著。（4）智能制造专业群内各实践创新平台和创新活动缺乏充分融合：智能制造工程的特点是多学科联动，而传统专业搭建的实践平台功能和创新活动相对单一，对学生的能力培养局限于专业内，难以具备智能制造大视野下的工程创新能力。鉴于此，南京工业大学将分散在6个不同专业类的自动化、测控技术与仪器、计算机科学与技术、电子信息工程、机械工程、电气工程及其自动化、通信工程等7个传统专业组建成智能制造专业群，以服务智能制造产业人才需求为目标，针对群内专业开展升级改造，提出“1目标—1主线—4交叉—3机制”的智能制造领域跨界融合能力培养模式，探索“专业群共性引领”与“专业课个性浸润”协同的智能制造“赶超一流精神”课程思政教育方式，形成满足国家智能制造标准规定技术需求的专业群交叉互融课程体系，构建“校—专业群—专业”三级智能制造互融共享实践平台。实践成果体现在自2017年起自动化等7个专业中，并以此为基础成功申办了智能制造工程、人工智能、数据科学与大数据技术等新工科专业，新建课程资源和培养模式在学校10个相关专业共享应用，群内专业取得国家一流专业、国家课程思政示范课程等大批高质量建设成果，为我国智能制造产业的发展培养了大批优秀人才。

二、“1目标—1主线—4交叉—3机制”的跨界融合能力培养模式通过研究分析

工业与信息化部发布的《国家智能制造标准体系》规定的关键技术布局，本文提出了与体系中关键技术相对应的专业群布局，包括自动化、机械工程、测控技术与仪器、计算机科学与技术、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程、智能制造工程、人工智能、数据科学与大数据技术等10个专业。鉴于传统智能制造相关专业的人才培养缺乏交叉融合能力培养，本文提出了一种立足智能制造需求的“1目标—1主线—4交叉—3机制”跨界融合能力培养模式。专业群制定1个总培养目标引领各专业培养目标，专业群确定1个思政教育主线贯穿所有专业培养过程，专业群内课程资源、实践平台、师资队伍、科技活动等4维度交叉融合，专业群建立群建设委员会和管理、运行机制保障专业群的正常运行。通过四个方面的紧密协作，使专业群培养的人才布局覆盖智能制造产业链各环节，满足当代智能制造产业对人才的知识、能力、素质需求，尤其是跨界融合能力需求，为我国智能制造产业培养专门人才。南京工业大学依托电气工程与控制科学学院成立了智能制造专业群建设委员会，委员会包括10个专业的专业负责人、教务处分管负责人以及智能制造产业的6位企业专家。智能制造专业群建设委员会充分调研智能制造产业链人才需求与学校定位，确立了“以学生思想引领为主线，以跨界融合能力培养为核心，服务智能制造产业的创新创业型工程技术人才”这一专业群建设总目标。在总目标指导下，10个专业结合专业领域知识，确定各专业人才培养目标，支撑群培养目标的实现。为了激发学生投身智能制造产业，将“专业群共性思政”和“专业个性思政”教育主线贯穿整个培养过程。通过课程资源、实践平台、师资队伍、科技活动等4维度的群内交叉融合培养与实践，实现专业建设资源的合理配置、高效融合、共建提升和有效利用。通过建立专业群建设机构、群管理机制、群运行机制三重保障，确保学生跨界融合能力的反复锤炼和强化提升。

（一）智能制造领域“赶超一流精神”内涵及OBE课程思政教育方式

在智能制造强国的建设过程中，高精尖技术人才固然重要，但更重要的是这些人才应具备为中华民族伟大复兴而奋斗的使命担当，具备赶超世界一流的坚定信念和坚强意志。而传统工科教育重技术、轻素质，教育部近年来一直倡导通过思政课程和课程思政铸魂育人。为坚定专业群人才投身智能制造产业为中华民族伟大复兴而奋斗的理想信念，专业群提出OBE思政教育理念并落实至核心课程。专业群集体研讨，深入分析各专业服务智能制造产业的职业特征，提炼出科技强国情怀、团队协作精神、精益求精品质、环境职业伦理的4大智能制造人才特征素养，10个支撑专业以此为思政目标开展顶层设计，并按照OBE理念规划至最后一公里。实施思政课程与课程思政协同育人模式，构建实施“专业群共性引领”与“专业课个性浸润”的思政教育路线。专业群增设“工程与社会”“社会主义核心价值观”等思政课程，系统化地引导学生学习中国特色社会主义理论。每个专业确立5门核心专业课落实课程思政，对应4大核心思政目标开展课程思政教学设计与实践，编制了《核心课程的课程思政教学指南》，挖掘鲜活思政事例开展浸润式教学实践。同时开展教师师德师风建设言传身教引领学生，聘请“全国道德模范”“大国工匠”校友陆建新担任思政兼职导师，现身说法弘扬精益求精的工匠精神。各专业每学期开展3次课程思政建设研讨会，邀请2人次师德楷模等进行讲座，提升教师队伍的政治站位和师德素质。党员先锋岗等师德先进个人带领专业教师网格化联络学生宿舍，言传身教让学生感受到教师爱国、严谨、拼搏的人格魅力。

（二）围绕国家智能制造标准的关键技术重新布局交叉互融的课程体系

针对专业群内传统专业课程布局缺乏大数据分析、工业网络技术等关键技术，而“嵌入式系统”等课程又存在重复建设的问题，研究分析工业与信息化部发布的《国家智能制造标准体系》规定的关键技术布局，参加世界智能制造大会、中国自动化大会等智能制造相关会议，咨询智能制造、大数据等新兴领域权威专家，深入艾默生、罗克韦尔、西门子等典型企业开展实地调研，把握清楚智能制造产业体系，剖析体系中各环节对应的专业以及所覆盖的各专业知识点，梳理出群内各支撑专业的知识点需求，提出了与国家智能制造标准体系中关键技术相对应的专业布局，覆盖智能制造产业的全部关键技术，各专业聚焦于相应领域培养人才，且专业之间又交叉互融。依据专业群中各专业主体位置对应的《国家智能制造标准体系》关键技术，重新布局各专业课程体系，新开设“智慧工厂”“大数据分析”等5门新工科课程，梳理出“机器人技术”“人工智能基础”等11门交叉融合课程，每门课程确立一个主依托建设专业，与其他开课专业融合共建，设置主依托专业与跨专业课程团队，由依托专业所在学院设立跨专业课程建设项目专项基金。对于传统课程，则更新调整课程教学大纲，使各专业与外延交叉专业的知识体系有效衔接，课程体系整体覆盖智能制造全产业链。

（三）构建“校—专业群—专业”三级互融共享智能制造实践平台

针对各专业实践创新平台和创新活动分散单一，不利于学生跨界融合实践能力培养现状，设计“校—专业群—专业”三级智能制造实践创新能力培养体系。在专业层面，按照智能制造关键技术需求，规划从感知、控制、管控、网络等需求的10类实践平台，每个实践平台依托一个专业建设，但群内所有专业共享。在专业群层面，设计智慧工厂平台、智能制造控制平台、智能车实践平台、机器人实践平台、软件开发平台等工程项目式群共享平台5个，每个平台各确定一个主依托学院，由各依托学院组织平台的管理和运营，各平台组织面向所有群内专业学生的创新创业项目、学科竞赛、团队毕业设计等，并定期在群内开展科技论坛讲座等活动。在校级层面，建立面向更广泛专业学生的校级创客梦工厂和校创业公社优创空间，为学生开展更高层次的跨专业融合创新提供更广阔的舞台，孵化出各类创业型项目与公司。通过各级平台建设和运行过程中资源融合、指导教师团队融合、学生融合，以及各类创新项目、竞赛、论坛的开展，学生经过各级共享平台的反复锤炼，跨专业融合能力和创新实践能力得到提升。

三、应用推广及自动化实践

（一）聚焦智能制造产业形成大批专业建设成果

专业群聚焦智能制造人才培养目标，在专业建设中联动共建，并且取得较好成绩，其中10个专业中除人工智能、智能制造工程、数据科学与大数据技术3个新办专业外，其他7个专业中4个获批国家一流专业，2个获批省级一流专业，5个通过了工程教育认证，2个工程教育认证申请被受理。自动化专业作为专业群的核心主导专业，获得了国家一流专业并通过了工程教育认证，并以自动化专业为基础申办了新工科专业“智能制造工程”。专业群内教学资源交叉共建，承担了教育部新工科建设项目、省教改项目、教育部产学合作协同育人项目等省部级以上新工科项目69项，共建11门交叉课程，获教育部课程思政示范课程、国家虚拟仿真实验教学一流课程等省级以上课程建设奖励11项，获批省级教研团队4个，新编教材8部，其中规划教材5部。其中，依托自动化专业的“传感器技术”获批教育部首批课程思政示范课程、江苏省在线开放课程，获江苏省微课竞赛一等奖。依托自动化专业的“智慧工厂基础”课程为国内首开，14级培养计划中开设，目前已在3届学生中使用，被多所高校借鉴。依托自动化专业的“过程控制”课程教材被中国药科大学、江南大学、南京工程学院等10多所高校选用。依托自动化专业与罗克韦尔、西门子、和利时、科远等公司联合共建智能制造实验室4个，建立流程智能制造、机器人、智能车、软件设计等实践创新平台15个。

（二）服务智能制造人才需求，大学生综合素质突出

自课程思政模式推广以来，学生综合素质明显提升，专业群内8名学生党员被评为校“优秀共产党员”，学生提交入党志愿书的比例提高了22%，党员学生比例上升了10%。2021年面向专业群学生的调查问卷显示，专业群内学生普遍爱专业、肯拼搏、有协作精神、严谨踏实，具有强烈的科技报国自信和热情，达到了预期的智能制造视角思政目标和培养目标，2021年度专业群学生转出率仅0.47%。依托各类校级、专业群级、专业级跨专业平台以及联合师资的指导，每年组织10多项多专业联合学科竞赛和200余项联合创新项目，形成了4项稳定的专业群团队毕业设计。近三年，学生创新竞赛获省部级以上奖励189项，包括挑战杯全国金奖、互联网+大赛全国铜奖、中国智能制造挑战赛等重要竞赛最高奖31项等，其中70%以上为多专业协作作品，获江苏省优秀团队毕业设计7项。大量毕业生进入杜克大学、清华大学等世界名校深造，升学率超过40%，浙江大学、华东理工大学等流程工业智能制造特色的高校将南京工业大学应届毕业生列为研究生优质生源。浙江中控、杭州和利时、扬子石化等大量智能制造企业主动上门招聘，专场招聘会显示毕业生和岗位比达1∶7.15。

三、结语

本文针对智能制造产业对于高等教育人才在跨界融合能力和“赶超一流精神”方面的新需求，探讨了一种思政引领、跨界融合的智能制造专业群人才培养模式，探索了“专业群共性引领”与“专业课个性浸润”协同的智能制造“赶超一流精神”课程思政教育方式，形成立足国家智能制造标准的专业群交叉互融课程体系，构建了“校—专业群—专业”三级智能制造互融共享实践平台。专业群建设的课程、实践资源不仅在专业群内共享利用，也可辐射至全国同类高校。

作者：李丽娟 王轶卿 杨世品 单位：南京工业大学