新工科背景下材料成型及控制工程專業(yè)智能制造課組建設(shè)

作為中國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的行動(dòng)綱領(lǐng)，《中國(guó)制造2025》以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”為主線，為我國(guó)新興工業(yè)的發(fā)展指明了方向，同時(shí)對(duì)相關(guān)人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)提出了更高的要求。自2017年起，先后有“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”相繼提出[1-3]，針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的新工科專業(yè)建設(shè)的新理念、新模式逐漸引起教育界的廣泛關(guān)注，如何將智能制造、人工智能、機(jī)器人等用于傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才成為工科專業(yè)需要研究的重要課題。在新工科背景下，西南石油大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“材控專業(yè)”）確定“智能化、數(shù)字化”為改造升級(jí)方向，在人才培養(yǎng)方案中引入智能制造課組模塊，研究基于“材控專業(yè)”特色的智能制造課組建設(shè)和實(shí)施方案，并進(jìn)行實(shí)踐探索，以滿足新形勢(shì)下國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)人才培養(yǎng)的要求，這對(duì)于提高“材控專業(yè)”人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)具有時(shí)代特色、理論創(chuàng)新和工程實(shí)踐能力并重，滿足現(xiàn)代工業(yè)需求的高素質(zhì)、綜合型人才具有重要意義。1新工科背景下“材控專業(yè)”的智能制造課組建設(shè)的必要性智能制造作為新興的工業(yè)領(lǐng)域，正在逐步發(fā)展壯大，成為當(dāng)前高校教育發(fā)展的重要方向。社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)是工業(yè)發(fā)展，工業(yè)發(fā)展的水平直接影響了社會(huì)發(fā)展的綜合水平。目前，我國(guó)正處于新工業(yè)探索發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)也處于新工業(yè)向智能工業(yè)升級(jí)優(yōu)化的關(guān)鍵階段。各類企業(yè)對(duì)“材控專業(yè)”高水平人才的需求日益增加[4-5]。然而“材控專業(yè)”的發(fā)展還存在一些問(wèn)題，主要有：（1）學(xué)生畢業(yè)后從事“材控專業(yè)”工作的比例較低，一些選擇從事“材控專業(yè)”工作的學(xué)生認(rèn)為工作內(nèi)容較為單一，技術(shù)含量較低，導(dǎo)致事業(yè)發(fā)展空間有限；（2）隨著新能源等領(lǐng)域的發(fā)展，一些高校招生時(shí)該專業(yè)報(bào)考率降低，調(diào)劑比例逐漸增大；（3）目前智能制造業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段，中小型企業(yè)對(duì)具有智能制造背景的高端人才需求較大，人才缺口凸顯[6]。在新工業(yè)時(shí)代，“材控專業(yè)”智能制造課組的探索建設(shè)是非常必要的。首先，高校是人才培養(yǎng)的基地，為保障“材控專業(yè)”人才定向培養(yǎng)和輸送，應(yīng)準(zhǔn)確把握社會(huì)對(duì)該專業(yè)人才的需求。隨著新工業(yè)向智能工業(yè)轉(zhuǎn)變，學(xué)生所面對(duì)的工作崗位與智能化的方向息息相關(guān)，例如基于人工智能的制造和研發(fā)、大數(shù)據(jù)的分析等。因此，在新工科背景下，“材控專業(yè)”智能制造課組建設(shè)應(yīng)考慮社會(huì)發(fā)展的前瞻性和引導(dǎo)性，以滿足工業(yè)發(fā)展對(duì)該專業(yè)智能制造人才的需求。其次，隨著傳統(tǒng)工業(yè)向新工業(yè)和智能工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，高校應(yīng)支持技術(shù)和科研的發(fā)展，并進(jìn)行智能軟件的開(kāi)發(fā)和建設(shè)，以使工業(yè)發(fā)展變得更加便捷、高效和規(guī)范化。2新工科背景下“材控專業(yè)”智能制造課組建設(shè)的思考2.1確立新的教學(xué)目標(biāo)隨著時(shí)間的推移，智能制造發(fā)展的重要性越來(lái)越明顯。在新工科背景下，新興的教育體系要求確立新的人才培養(yǎng)目標(biāo)[7]。高校應(yīng)確立清晰、具有指向性的人才培養(yǎng)目標(biāo)，以幫助學(xué)生在校期間掌握一系列技能，這將使學(xué)生扎實(shí)掌握專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，并促進(jìn)專業(yè)發(fā)展具有一定的前瞻性、創(chuàng)新性和實(shí)踐性。同時(shí)，高校還要引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立遠(yuǎn)大理想，培養(yǎng)學(xué)生的道德觀念和社會(huì)責(zé)任感，使學(xué)生成為工業(yè)數(shù)字化綜合型技能人才。在新工科背景下，結(jié)合智能制造的“材控專業(yè)”發(fā)展前景廣闊，依托智能制造教育體系，學(xué)生能夠明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，了解材料成型及控制工程專業(yè)發(fā)展與工業(yè)發(fā)展的共通性，了解當(dāng)前工業(yè)對(duì)高端人才的需求等。高校通過(guò)對(duì)“材控專業(yè)”智能制造課組的建設(shè)，不僅使學(xué)生可以了解前沿理論知識(shí)，還可提升學(xué)生的自信心與對(duì)專業(yè)的認(rèn)同度。2.2創(chuàng)新專業(yè)課程教學(xué)體系在新工科背景下，高校需要構(gòu)建新的教學(xué)理念、教育形式以及教育課程體系。在構(gòu)建“材控專業(yè)”智能制造模塊的課程體系時(shí)，需要特別注意以下幾點(diǎn)：（1）創(chuàng)建新的知識(shí)體系教育內(nèi)容。在智能時(shí)代和新工科背景下，傳統(tǒng)的“材控專業(yè)”知識(shí)需要與現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)緊密結(jié)合。為了適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的需求，高校需要構(gòu)建一個(gè)全新的知識(shí)體系，這個(gè)體系需包含具有創(chuàng)新性的知識(shí)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展[8]。因此，新的教育內(nèi)容應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)其跨學(xué)科的綜合素質(zhì)、技能，使其成為適應(yīng)新工業(yè)發(fā)展的復(fù)合型人才。（2）理論結(jié)合實(shí)踐。理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，在實(shí)踐操作之前，學(xué)生要有相應(yīng)的理論知識(shí)作為支撐。而實(shí)踐為理論的驗(yàn)證，學(xué)生要將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，來(lái)檢驗(yàn)知識(shí)的實(shí)用性。在智能制造課程教學(xué)體系的構(gòu)建中，高校不僅要注重構(gòu)建理論知識(shí)框架，還要加強(qiáng)對(duì)智能制造“材控專業(yè)”人才的系統(tǒng)培養(yǎng)，以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，在實(shí)踐中，學(xué)生能夠驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)能否解決實(shí)際的工程問(wèn)題。（3）多個(gè)學(xué)科的知識(shí)相互交織、融合發(fā)展，形成智能制造綜合知識(shí)體系。智能制造不僅涵蓋傳統(tǒng)工程專業(yè)學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容，更凸顯了學(xué)科融合互補(bǔ)的特點(diǎn)，如智能化機(jī)器人系統(tǒng)的建立和程序的二次開(kāi)發(fā)，虛擬仿真軟件中涉及的機(jī)械學(xué)、力學(xué)等專業(yè)內(nèi)容。為了培養(yǎng)高素質(zhì)人才，高校需要整合不同的學(xué)科，促進(jìn)學(xué)科間的交叉融合，改革課程體系。（4）課程教學(xué)模式創(chuàng)新。傳統(tǒng)的教學(xué)模式不利于智能制造知識(shí)的傳授，因此，要基于“以學(xué)生為中心”的教育理念、問(wèn)題式教學(xué)方法，借助現(xiàn)代化教育教學(xué)工具和平臺(tái)，充分運(yùn)用各種優(yōu)質(zhì)在線教育資源，建立線上線下相結(jié)合、課內(nèi)課外相促進(jìn)的課程教學(xué)模式，以達(dá)到讓學(xué)生主動(dòng)參與、深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。2.3強(qiáng)化師資力量建設(shè)引入智能制造課程體系，無(wú)疑對(duì)傳統(tǒng)“材控專業(yè)”教師的業(yè)務(wù)水平提出了挑戰(zhàn)，因此，高校需要強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)，打造擁有新教育理念的教師團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，高校需要與相關(guān)企業(yè)廣泛開(kāi)展交流，深入了解行業(yè)需求，以在課程建設(shè)中更好地融入新工科建設(shè)理念，提高師資團(tuán)隊(duì)的教學(xué)和科研水平，打造一支教學(xué)水平高、專業(yè)能力強(qiáng)的智能制造課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教師團(tuán)隊(duì)除了向?qū)W生傳授新工科中智能化方面的專業(yè)知識(shí)外，還需要向?qū)W生介紹我國(guó)工業(yè)強(qiáng)國(guó)的發(fā)展戰(zhàn)略，以增強(qiáng)學(xué)生的使命感和責(zé)任感。因此，教師團(tuán)隊(duì)不僅需要具備傳授知識(shí)的能力，同時(shí)還要能夠幫助學(xué)生規(guī)劃職業(yè)生涯。高校在建設(shè)智能制造課組師資團(tuán)隊(duì)時(shí)，應(yīng)以人才培養(yǎng)方案為指導(dǎo)，制定科學(xué)合理的智能制造各課程的考核和評(píng)價(jià)機(jī)制，按照新工科建設(shè)目標(biāo)和工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行課程的教學(xué)、考核和評(píng)價(jià)，智能制造課程小組及“材控專業(yè)”相關(guān)教師深度參與，以不斷改進(jìn)，達(dá)到面向產(chǎn)出的畢業(yè)要求，保障人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)能夠滿足社會(huì)需求的智能制造人才。2.4建設(shè)石油特色智能制造實(shí)踐平臺(tái)西南石油大學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專業(yè)包括油氣工程和機(jī)械工程。為促進(jìn)石油、機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的交叉融合，學(xué)校正在建設(shè)具有石油特色的智能制造實(shí)踐平臺(tái)，并對(duì)石油裝備智能制造類人才培養(yǎng)的課程體系、教學(xué)資源和實(shí)踐模式進(jìn)行改革，培育學(xué)生智能制造理念和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力，更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此外，高校需要借助實(shí)踐平臺(tái)來(lái)培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型技術(shù)人才，使學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐能力相結(jié)合[9-10]。實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的圓滿完成需要實(shí)踐平臺(tái)的支持，實(shí)踐平臺(tái)可以提供開(kāi)放式課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、科技創(chuàng)新競(jìng)賽等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。同時(shí)，在高等工科教育實(shí)踐教學(xué)中，教師的素質(zhì)和能力也是非常重要的。因此，為了建立一支具備理論知識(shí)、工程實(shí)踐能力的專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)，高校需要通過(guò)外部引進(jìn)和內(nèi)部培養(yǎng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了提升智能制造實(shí)踐教學(xué)效果，高校與地方企業(yè)合作是非常必要的。高校需建立智能制造實(shí)踐平臺(tái)，模擬企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力，以滿足企業(yè)對(duì)應(yīng)用型技術(shù)人才的需求，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)。另外，教師需要在教學(xué)過(guò)程中融合學(xué)科知識(shí)和專業(yè)崗位能力，使課程能夠與實(shí)際生產(chǎn)緊密結(jié)合，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)智能制造生產(chǎn)過(guò)程，并將理論知識(shí)與實(shí)際工程有效結(jié)合。針對(duì)石油特色智能制造工程實(shí)踐，高校需要開(kāi)展綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)以及技術(shù)能力訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力、創(chuàng)新意識(shí)，提高他們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[11]。2.5建立課程考核評(píng)價(jià)及改進(jìn)機(jī)制在新工科背景下，“材控專業(yè)”智能制造課組需要建立多元化課程考核評(píng)價(jià)及改進(jìn)機(jī)制：（1）推動(dòng)教育評(píng)價(jià)理念改革，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展專業(yè)能力。進(jìn)行課程多元化考核改革，關(guān)鍵在于教師轉(zhuǎn)變考核觀念。首先，為了推動(dòng)課程考核改革，高校應(yīng)制定相應(yīng)的激勵(lì)措施，鼓勵(lì)教師積極參與課程考核改革，激發(fā)教師的工作熱情和積極性，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高；其次，高校應(yīng)完善課程考核管理機(jī)制，明確課程考核的具體要求和標(biāo)準(zhǔn)；最后，負(fù)責(zé)課程考核的院系或課組應(yīng)充分發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊(duì)的作用，鼓勵(lì)教師建言獻(xiàn)策，互相交流，形成共識(shí)，促進(jìn)教師之間的交流與合作，推動(dòng)課程考核改革的深入實(shí)施[12]。（2）制定課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)機(jī)制。課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)機(jī)制是教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的關(guān)鍵措施，是評(píng)價(jià)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求達(dá)成度的重要準(zhǔn)則[13]。為保證課程質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的客觀性和科學(xué)性，高校應(yīng)建立學(xué)校、學(xué)院、任課教師三級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制，其中：任課教師是課程評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，需要根據(jù)課程目標(biāo)總體達(dá)成度及個(gè)人差異進(jìn)行自評(píng)；學(xué)院是課程評(píng)價(jià)科學(xué)化、規(guī)范化的關(guān)鍵角色，需要根據(jù)同行評(píng)審、教學(xué)檢查和座談等方式進(jìn)行專業(yè)評(píng)價(jià)；學(xué)校督導(dǎo)專家抽評(píng)的目的是保障課程質(zhì)量不斷提升，其代表著學(xué)校層面的監(jiān)督、分析、指導(dǎo)和評(píng)價(jià)，高校需通過(guò)師生座談和存檔資料抽查等方式評(píng)價(jià)教學(xué)的規(guī)范性和有效性[14]。（3）不斷改進(jìn)教學(xué)方法，提高教師的教學(xué)能力。為了適應(yīng)不同學(xué)科專業(yè)的特點(diǎn)，專業(yè)課教師需要將傳統(tǒng)的授課方法與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合，實(shí)行線上線下混合式教學(xué)。同時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)踐活動(dòng)，積累