“中國制造 2025”背景下高校“智造材料”創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的建立

“中國制造 2025背景下，高?！爸窃觳牧蟿?chuàng)新人才培養(yǎng)體系的建立 摘要：國際對智能制造技術(shù)日益重視，然而高校傳統(tǒng)材料專業(yè)在支撐智能制造相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人才培養(yǎng)方面凸顯薄弱。文章結(jié)合西安工業(yè)大學(xué)“金屬材料工程國家級特色專業(yè)改造升級實踐，論述了“中國制造2025背景下材料學(xué)科與機(jī)械學(xué)科交叉融合的必要性，提出了金屬材料工程與智能制造的跨界融合契入點，建立了包含理念探索-人才培養(yǎng)模式-保障措施的“智造材料創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。關(guān)鍵詞：材料學(xué)科;金屬材料工程;智能制造;創(chuàng)新人才中圖分類號：C961文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2096-000X202111-0060-04Abstract：Facingtheinternationalattentiontointelligentmanufacturingtechnology，thetraditionalspecialtyofmaterialsincollegesanduniversitiesisdifficulttosupportthetrainingneedsoftechnicaltalentsintherelatedfieldsofintelligentmanufacturing.Thenecessityofcrossingintegrationofmaterialsdisciplineandmechanicaldisciplinewasdiscussedcombiningwiththespecialtyupgradingpracticeof"metallicmaterialsengineering"inXianUniversityofTechnologyNationalcharacteristicspecialty.Theentrypointofcrossingintegrationofmetalmaterialengineeringandintelligentmanufacturingwasproposed.Theinnovativetalenttrainingsystemof"intelligentmanufacturingmaterials"includingconceptexploration，talenttrainingmodeandsafeguardmeasureswasestablished.Keywords：materialsdiscipline;metalmaterialengineering;intelligentmanufacturing;innovativetalents一、概述2021年，德國提出了“工業(yè)4.0的高科技戰(zhàn)略方案，拉開了國際領(lǐng)域以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命的序幕【1】。面對德國“工業(yè)4.0，中國于2021年5月8日提出了?中國制造2025?，是我國實施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。?中國制造2025?中指出，當(dāng)前我國建設(shè)制造強(qiáng)國任務(wù)艱巨而緊迫，應(yīng)以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向，滿足經(jīng)濟(jì)社會開展和國防建設(shè)對重大技術(shù)裝備的需求為目標(biāo)，強(qiáng)化工業(yè)根底能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系。高等教育的根本載體是專業(yè)。以?中國制造2025?為指導(dǎo)思想的專業(yè)改革應(yīng)根據(jù)我國制造業(yè)形勢的變化和社會對高等專業(yè)技術(shù)人才的需求，及時調(diào)整專業(yè)方向，更新教學(xué)內(nèi)容，才能精準(zhǔn)效勞于國家建設(shè)，才能與行業(yè)、企業(yè)持續(xù)聯(lián)動，才能提高人才供給與勞動力市場需求、專業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、教學(xué)鏈與生產(chǎn)鏈的契合。智能制造是“中國制造2025的主攻方向，是我國從制造大國轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國的根本路徑。而材料是保障制造產(chǎn)品質(zhì)量的根本條件，更是中國開展智能制造的重要基石。據(jù)工信部調(diào)查，中國智能制造關(guān)鍵新材料中32%國內(nèi)完全空白，52%嚴(yán)重依賴進(jìn)口【2】。智能制造產(chǎn)業(yè)中材料開展滯后，已成為中國制造業(yè)邁向中高端的硬約束。因此，瞄準(zhǔn)智能制造的高校材料專業(yè)改造升級對于精準(zhǔn)把握全球新材料與智能制造產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新開展趨勢、對接國家戰(zhàn)略需求具有重要意義3-4。2021年2月，教育部高等教育司?關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知?中提出新工科建設(shè)要圍繞工程教育改革的“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系五個方面展開;教育部相關(guān)文件以及“復(fù)旦共識“天大行動和“北京指南共同為新工科建設(shè)的工程教育改革和創(chuàng)新指明了方向。因此，傳統(tǒng)工科專業(yè)在新形勢下，也迫切需要轉(zhuǎn)型升級，從而滿足其對人才支撐的需求5-7。金屬材料工程專業(yè)是傳統(tǒng)材料類專業(yè)的典型代表，全國88所院校開設(shè)這一專業(yè)。中國科教評價網(wǎng)“2021-2021年中國大學(xué)本科教育專業(yè)排名顯示，包括西安工業(yè)大學(xué)在內(nèi)的九所院校獲得五星評價。本文結(jié)合西安工業(yè)大學(xué)“金屬材料工程國家級特色專業(yè)改造升級實踐，論述“智造材料創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的建立。二、金屬材料工程專業(yè)的改革根底一西安工業(yè)大學(xué)金屬材料工程專業(yè)簡介西安工業(yè)大學(xué)創(chuàng)立于1955年，是國家“一五方案156個重點建設(shè)工程的軍工配套工程，具有鮮明的軍工特色，是兵器行業(yè)部署在西北地區(qū)唯一的本科院校。西安工業(yè)大學(xué)金屬材料工程專業(yè)源于1955年建立的機(jī)械工程專業(yè)材料成型方向，1979年設(shè)立金屬材料及熱處理專業(yè)，1983年設(shè)立鑄造專業(yè)，1998年國家專業(yè)調(diào)整后，金屬材料及熱處理專業(yè)和鑄造專業(yè)合并為金屬材料工程專業(yè);該專業(yè)于2021年入選國家級特色專業(yè)建設(shè)工程。以?中國制造2025?為指導(dǎo)思想，重新審視該專業(yè)本科人才培養(yǎng)現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，特別是智能制造已成為世界各國搶占開展機(jī)遇的制高點和主攻方向的形勢下，金屬材料工程專業(yè)作為曾經(jīng)的優(yōu)勢特色專業(yè)，專業(yè)內(nèi)涵老舊對學(xué)生吸引力弱的共性問題日益突出。傳統(tǒng)熱加工行業(yè)污染重，環(huán)境差。隨著材料成型技術(shù)領(lǐng)域智能制造的興起，新型的熱加工企業(yè)智能化程度越來越高。因此金屬材料工程專業(yè)在“智能制造新形勢下難以支撐效勞智能制造相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人才的培養(yǎng)需求，亟待改革8-10。二金屬材料工程與智能制造跨界融合的契入點傳統(tǒng)的金屬材料工程專業(yè)依據(jù)工種差異分為鑄造、焊接、熱處理及外表處理三個方向。這些方向均可以采用計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)計算等智能制造新工具來升級改造，賦予傳統(tǒng)優(yōu)勢特色專業(yè)新內(nèi)涵，突出計算技術(shù)與傳統(tǒng)專業(yè)方向的結(jié)合，打造新工科特色鮮明的金屬材料工程專業(yè)內(nèi)涵。原來的鑄造、焊接方向合并為“智能熱加工方向，可以突出自動化制造條件下的工藝設(shè)計和結(jié)果分析;原來熱處理及外表處理方向改造為“金屬功能材料方向，可以突出新型智能制造相關(guān)功能材料制備工藝;增設(shè)“新材料設(shè)計與制備新工科方向，可以突出基于材料基因組工程的材料研發(fā)。對傳統(tǒng)專業(yè)的人才培養(yǎng)定位進(jìn)行再設(shè)計，可以實現(xiàn)材料學(xué)科與機(jī)械制造學(xué)科、智能學(xué)科的交叉與融合，從而培養(yǎng)以解決智能制造材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題能力見長的復(fù)合型和創(chuàng)新型人才;同時可以結(jié)合學(xué)科原有的軍民融合國防特色，就能更好效勞區(qū)域經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)的人才培養(yǎng)需求。三已有的實踐根底在教育部“卓越工程師培養(yǎng)方案的支持下，自2021年8月起，以金屬材料專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)為目標(biāo)，本專業(yè)已探索將“材料計算技術(shù)引入到金屬材料熱加工工藝中，開始金屬材料專業(yè)人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新嘗試。這一專業(yè)改革實踐為金屬材料工程與智能制造的跨界融合提供了先期實踐經(jīng)驗。2021年，西安工業(yè)大學(xué)金屬材料專業(yè)獲批教育部“卓越工程師培養(yǎng)方案試點專業(yè)。在實驗班運(yùn)行探索中，逐漸凝練出了“以材料計算技術(shù)為專業(yè)特長，以材料加工工程設(shè)計創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，建立材料科學(xué)根底引領(lǐng)，材料計算模塊化設(shè)計，逐層遞進(jìn)，理論與實踐相結(jié)合的課程體系：建立突出工藝設(shè)計與仿真的實踐課程體系，建立長時間深入技術(shù)核心層面的企業(yè)實踐體系的高度符合卓越方案要求，特色鮮明的金屬材料人才培養(yǎng)新模式，并將該模式在金屬材料工程普通本科班推廣。2021年，教育部工程教育認(rèn)證專家入校對金屬材料進(jìn)行現(xiàn)場考察，專家高度肯定了專業(yè)改革成果，2021年金屬材料專業(yè)獲批通過工程教育認(rèn)證，同年獲批國家級一流本科建設(shè)專業(yè)。目前西安工業(yè)大學(xué)金屬材料工程專業(yè)已具備穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研實習(xí)基地，代表性實習(xí)基地有北方通用動力有限責(zé)任公司、曲阜金皇活塞股份和陜西柴油機(jī)重工。在深厚的“產(chǎn)學(xué)研校企合作根底上，形成了“學(xué)習(xí)提高+創(chuàng)新實踐遞進(jìn)式企業(yè)學(xué)習(xí)新模式，探索實踐材料學(xué)科與管理學(xué)、計算機(jī)以及機(jī)械學(xué)科的相互融合，形成了“學(xué)習(xí)提高+創(chuàng)新實踐遞進(jìn)式企業(yè)學(xué)習(xí)新模式。三、“智造材料創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的建立圖1是“智造材料創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的框架圖。首先進(jìn)行“智造材料理念探索。在研究智能制造產(chǎn)業(yè)開展對材料需求的根底上，厘清金屬材料專業(yè)開展存在的問題，將智能制造與傳統(tǒng)熱加工專業(yè)相結(jié)合，找到契合點;通過企業(yè)問卷調(diào)查、畢業(yè)生調(diào)研、行業(yè)專家研討等多種方式，確立以需求為導(dǎo)向的培養(yǎng)目標(biāo)，要求畢業(yè)學(xué)生具有解決智能制造材料領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力，據(jù)此提出對課程體系、教學(xué)資源改革和建設(shè)的新途徑;然后對“智造材料人才培養(yǎng)模式再設(shè)計，提出材料學(xué)科、機(jī)械學(xué)科和計算機(jī)學(xué)科的跨學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)人才培養(yǎng)新目標(biāo)要求;最后從資源保障角度，引入跨學(xué)科師資力量，豐富壯大師資隊伍，并開展課程教材建設(shè)和實踐教學(xué)基地建設(shè)，全方位確保理念探索的落地和新型人才培養(yǎng)模式的實踐實施。一從傳統(tǒng)“金屬材料向“智造材料過渡的理念探索智能制造領(lǐng)域需要既懂材料又懂智能制造的新型復(fù)合型人才，需要從人才培養(yǎng)源頭上將材料專業(yè)與智能制造融合起來，探索培養(yǎng)“智造材料復(fù)合型人才之路。因此專業(yè)改革的思路為：以傳統(tǒng)金屬材料專業(yè)為根底，引入智能制造、新材料設(shè)計等新工科專業(yè)方向;突出計算技術(shù)與傳統(tǒng)專業(yè)方向的結(jié)合，建立材料與智能制造交叉融合的跨學(xué)科材料類工程人才培養(yǎng)新模式;注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)的資源保障新途徑，解決效勞智能制造相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人才的培養(yǎng)需求，從而形成“智造材料創(chuàng)新人才的培養(yǎng)體系。二交叉融合的跨學(xué)科“智造材料人才培養(yǎng)模式交叉融合的跨學(xué)科“智造材料人才培養(yǎng)首先要解決專業(yè)設(shè)置問題，可通過學(xué)部制改革，建立大學(xué)部，突破材料學(xué)科和機(jī)械學(xué)科的壁壘，促進(jìn)兩學(xué)科在智能制造領(lǐng)域的交叉。具體實施中，可實行學(xué)分制和高年級專業(yè)方向分流制，學(xué)生在分流前通過大量通識課程和廣泛選修課程以開闊知識視野，發(fā)現(xiàn)自己的興趣與潛能所在，從而更理性地選擇專業(yè)方向。其次建立傳統(tǒng)材料與智能制造交叉的課程體系。在課程結(jié)構(gòu)上注重學(xué)科交叉，構(gòu)建傳統(tǒng)材料與智能制造、大數(shù)據(jù)計算等多學(xué)科交叉的材料專業(yè)課程平臺，構(gòu)建嵌入交叉學(xué)科課程模塊，允許跨學(xué)科選修等方式來促進(jìn)學(xué)科交叉。在課程內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)多元綜合，成型類課程中納入智能制造內(nèi)容，在材料類課程中納入計算材料內(nèi)容。交叉融合的跨學(xué)科“智造材料人才培養(yǎng)過程中，還要同時實現(xiàn)全面多元的教學(xué)評價方式。通過多渠道的評價主體、多方面的評價內(nèi)容與多種評價方式，建立科學(xué)的評價指標(biāo)體系，發(fā)揮評價的導(dǎo)向、鼓勵、調(diào)控與改進(jìn)功能。具體實施中，可將過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，推行課程責(zé)任教授制，評教別離，多元化考核。創(chuàng)新成果和實踐活動評價均可作為過程性評價的一局部。推動創(chuàng)新研究和科技競賽全學(xué)生覆蓋，將科研論文和創(chuàng)新作品、競賽作品的外部評價引入學(xué)生的能力評價體系，突出互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等國家級競賽成績。三“智造材料人才培養(yǎng)保障措施為確保交叉融合的跨學(xué)科“智造材料人才培養(yǎng)體系在實踐中落地，就必須進(jìn)行資源建設(shè)，從師資隊伍、課程教材、硬件設(shè)備三方面做好保障措施。目前師資隊伍資源缺乏問題最為突出，歸因于高校引進(jìn)人才制度傾向于科研業(yè)績，忽略了跨專業(yè)跨領(lǐng)域人才的引進(jìn)。許多高校實行“非升即走人才引進(jìn)機(jī)制，考核政策以考察論文成果等科研業(yè)績?yōu)橹?，對跨專業(yè)學(xué)習(xí)經(jīng)歷關(guān)注較少，甚至排斥本碩博在不同專業(yè)領(lǐng)域就讀的人才。沒有堅強(qiáng)的跨領(lǐng)域教師隊伍，很難制定出高質(zhì)量的跨專業(yè)人才培養(yǎng)方案，建立不起強(qiáng)支撐的多領(lǐng)域課程體系，直接制約著新型復(fù)合型人才的培養(yǎng)。師資隊伍建設(shè)：建立適應(yīng)跨學(xué)科特色的人才引進(jìn)方案，有方案有目標(biāo)地重點引進(jìn)在跨專業(yè)學(xué)習(xí)的材料人才，適當(dāng)引進(jìn)熟悉智能制造的其他專業(yè)人才;建立材料、機(jī)械、智能制造等多學(xué)科的教師協(xié)作平臺，邀請其他學(xué)科教師任教本專業(yè)的相關(guān)課程;建立校企合作的寬領(lǐng)域教師隊伍，聘請智能制造企業(yè)專家到校講座、任教。課程教材資源建設(shè)：逐步改造現(xiàn)有的工藝類課程和設(shè)計類實踐環(huán)節(jié)，參加智能制造內(nèi)容與環(huán)節(jié)。特別是課程設(shè)計環(huán)節(jié)參加計算機(jī)輔助設(shè)計、金屬3D打印、計算機(jī)輔助分析等內(nèi)容。逐步優(yōu)化課程體系，開設(shè)更多先進(jìn)制造類課程和實踐環(huán)節(jié)。如先進(jìn)材料制造技術(shù)、增材制造技術(shù)、金屬3D打印技術(shù)、砂型3D打印技術(shù)、蠟?zāi)?D打印技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生從事跨學(xué)科工作的能力。硬件設(shè)備建設(shè)：注重材料領(lǐng)域創(chuàng)新能力的智能制造教學(xué)基地建設(shè)，利用學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)，打造金屬材料3D打印制造中心，建設(shè)智能制造材料實驗教學(xué)基地，增加增材制造高端科研教學(xué)設(shè)備，增加樹脂砂3D打印，光敏樹脂3D打印設(shè)備，塑料3D打印的臺套數(shù)以滿足教學(xué)需求?！靶鹿た平ㄔO(shè)復(fù)旦共識中注重高校類型以及定位的多元化，針對地方高校，強(qiáng)調(diào)其對區(qū)域經(jīng)濟(jì)開展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的支撐作用，要求主動對接地方經(jīng)濟(jì)社會開展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，把握行業(yè)人才需求方向，充分利用地方資源。因此在資源建設(shè)方面，除師資隊伍、課程教材、硬件設(shè)備，還應(yīng)充分考慮陜西雄厚的裝備制造業(yè)根底，有眾多加工制造類企業(yè)，材料類專業(yè)涵蓋幾乎所有加工制造類企業(yè)。系統(tǒng)梳理陜西制造類企業(yè)材料技術(shù)短板，更要充分利用地方資源，尋找企業(yè)對人才的需求點，實現(xiàn)“優(yōu)勢互補(bǔ)、互惠共贏，將陜西高校的材料類人才優(yōu)勢與陜西企業(yè)的制造優(yōu)勢統(tǒng)一于傳統(tǒng)材料學(xué)科的改造升級中。四、結(jié)束語在新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的背景下，智能制造成為中國制造業(yè)開展的主攻方向。關(guān)鍵新材料開展滯后，成為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的硬約束。我國本科高等教育急需培養(yǎng)出大批同時具有“智能制造和“材料相關(guān)知識技能且具有國際視野的復(fù)合型人才，以應(yīng)對未來科技的開展。因此將計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)計算等新工具引入傳統(tǒng)材料專業(yè)的升級改造中，可賦予傳統(tǒng)優(yōu)勢特色專業(yè)新內(nèi)涵，并拓展老工科專業(yè)育人新體系。這將有力提升中國智能制造關(guān)鍵新材料自主創(chuàng)新能力，有助于推進(jìn)中國智能制造實現(xiàn)從跟跑向并跑、領(lǐng)跑的跨越。參考文獻(xiàn)：【1】蔣燦，張云飛，吳艷光，等.“工業(yè)4.0背景下英語+材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)新思路J.山東化工，202117：182.【2】王昶，耿紅軍，宋慧玲.智能制造關(guān)鍵新材料創(chuàng)新突破的研究框架與主要議題J.資源科學(xué)，20211：53-62.【3】張立強(qiáng)，龍紅明，王海川，等.冶金-材料專業(yè)鏈群新工科改造升級內(nèi)涵J.中國冶金教育，20212：37.【4】張立強(qiáng)，龍紅明，王海川，等.新工科背景下冶金-材料專業(yè)鏈群改造升級途徑J.中國冶金教育，20213：7-8.【5】李曉端，邢延，李文華.新工科理念下工科院校培養(yǎng)目標(biāo)確實立和評價J.高教學(xué)刊，202131：65-68.【6】齊振超，田威，王珉.以智慧和混合為標(biāo)志的“新工科專業(yè)課程在線教學(xué)實踐J.高教學(xué)刊，202127：1-4.方法課程實踐融入數(shù)學(xué)建模思想J.高教學(xué)刊，202118：74-76.8嚴(yán)明，陳艷林，熊焰.“新工科背景下地方高校專業(yè)改革思考以湖北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)為例J.高教學(xué)刊，202124：131-133.9劉清濤，葉敏，顧海榮，等.智能制造與智能建造融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系研究J.教育教學(xué)論壇，202144：326-328.方案探索J.高教學(xué)刊，202131：73-76.