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陆雨薇，蹇松阳，孙有平，李 健
(1.广西科技大学机械与汽车工程学院，广西 柳州 545006;2.广西土方机械协同创新中心，广西 柳州 545006)
“德国工业4.0”“美国工业互联网”“中国制造2025”的制定与实施，都在表明发展智能制造技术是当前国家和社会发展任务的重中之重。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》和《“十四五”智能制造发展规划》中都多次提到，我们要在2035年，实现制造业企业大规模普及数字化，骨干企业基本实现智能转型的任务[1-2]。智能制造大环境下，各种新兴产业不断涌现，对人才的需求持续增强，根据广西科技大学2019、2020年毕业生就业情况来看，面向机械大类招聘的企业格外积极，薪资起点涨幅也较大。另一方面，随着生产技术的改革和生产模式进步，高端技术，如人工智能、机械自动化等，取代人力劳动已成必然趋势，社会对劳动力的需求愈发偏向具有较高业务水平的高层次人才[3-4]。
高校研究生毕业后将逐渐成为各行各业的领军人物，为智能制造的转型和升级缓解高层次人才需求的缺口。研究生在校期间的培养是教育改革的重中之重，将在很大程度上影响其毕业后的发展。我国大部分高科技企业希望大部分员工能在学校教育和企业实践的共同培养下，经过专业知识积累和技能训练，具备独立完成本专业领域内的常规及较复杂工作并解决部分具有不确定性因素问题的能力；
具备一定的知识储备、操作技能、技术开发和工艺改进的能力；
具备技术和技能的创新能力，具备组织生产的能力[5]。目前，刚毕业的硕士研究生普遍面临知识储备量低、动手能力较差、实践经验不足等问题。如何使硕士研究生的培养与社会接轨，如何提高硕士研究生专业学习能力、实践能力以及自主研发能力，已经成为了高层次人才的培养重点。本文以硕士研究生人才培养方案的合理修订为目标，通过对比现有人才培养方案与国内其他高校的差别，结合本专业的办学宗旨，汇报了2021年本专业人才培养方案的改革情况，并提出了今后的改进方向。
自2017年以来，教育部开始大力推进“新工科”的建设。我国现阶段正处于工程教育大国向工程教育强国转化的关键时期[6]，提高工科人才核心竞争力，培养大量引领经济发展的创新型工程科技人才，成为了新工科建设的目标[7]。“新工科”的出现使得学科和专业实现共通、概念和理念交汇共融、学科建设和高等工程教育改革共同进步成为可能[8]。
广西科技大学坐落在全国第五大汽车生产基地的柳州，拥有广西柳工股份机械有限公司、广西汽车集团有限公司、广西柳州钢铁集团有限公司、东风柳州汽车有限公司、上汽通用五菱等传统制造企业及配套的众多供应商。但在2021年中国制造企业500强榜单中[9]，广西仅有11家入围企业，其中有三家坐落于柳州。要想获得更多的发展，区内产业的升级改造势在必行，这样才能跟上《中国制造2025》时代改革的步伐[10]。另一方面，正因为拥有如此大规模的制造企业聚集和相对落后的生产模式，广西柳州在智能制造的发展潜力和市场上又拥有着得天独厚的优势。
广西科技大学作为柳州目前唯一的一所综合性本科院校，承担着为地方产业培养合格的从事智能制造生产与研究的高层次人才不可推卸的重任，同时也能享受地方产业为学生培养提供的利好。广西科技大学以培养具备实践创新能力的高素质复合型人才、服务地方产业为目标。在新工科建设的推动下，本校大力发展与先进制造、人工智能、大数据等产业相关的新兴工科专业，加强学科交叉融合，实现从适应服务产业发展到支撑引领产业发展。
广西科技大学机械工程专业硕士研究生的培养也以此为标准，通过依托地方汽车、机械产业优势资源，不断深化与地方龙头企业的合作加强校企产学研合作，主要措施包括：高校与企业合作申报重大、重点课题，并以课题为依托，与企业共同培养硕士研究生，用符合企业需求、社会需求的成果来检验研究生培养质量。围绕地方产业需求，本校机械工程专业硕士研究生培养的主要方向包括：数字化与模块化设计技术、机械结构与系统动力学、机械结构优化及可靠性设计、汽车轻量化材料制备与焊接技术、汽车振动、噪声与控制、汽车结构与强度、新能源汽车与智能控制技术等七个方面。相应地，也长期稳定开设机械振动、可靠性设计理论、机械工程控制理论、现代制造工程学、车辆结构分析等研究生学位课。
智能制造大环境下，我国机械类专业高等教育人才培养也成为了业内探讨的热点问题。如：云南农业大学机械类专业培养计划安排小组针对课程体系存在的问题，以“新工科”要求为智能制造的核心，优化重构了“学科前沿讲座→专业基础课→专业模块课→专业实践→毕业设计”为主线的人才培养课程体系，打造集机械工程、计算机、信息技术、人工智能等多学科知识于一体的智能制造课程体系[11]；
王晓瑶等[12]提出当前职业院校应该顺应现代化企业向着智能、高端的方向转型的趋势，机械类专业的人才培养内容不应该仅仅局限于传统理论知识的学习，还应加大工程实践的比重，通过构建课程体系，开发实验平台，加深校企合作，来培养能够适应时代，具备高技术、高素质的综合性人才[13]。一些高水平高校提出应该建立良好的人才培养制度，为每一位学生提供同等的机会和条件，使其找到自己的坐标和定位，对每一个学生的个性能够得到充分的尊重和培育，在最适合于自己成长的领域中发展并最终取得创新性成果[14]。在新时代课程改革方案上，更应注重课程的综合性、扩展专业知识的领域性、与学生的未来规划的匹配性等，有机结合智能制造所涉及的控制、信息、算法等方面的专业知识[15]。本团队认为，新兴知识体量与硕士研究生培养年限的冲突也是一个难点问题。
广西科技大学机械与汽车工程学院近年来不断增设智能制造新课程、改进学分体系安排，对研究生培养方案进行逐年修订。本文主要分析了机械工程专业2020年专业硕士研究生培养方案的设置情况，描述了本团队前期针对国内其他高校机械工程专业的培养方案调研情况，汇报了本专业2021年根据上述调研结果在课程体系、学分设置上做出的改进，阐述了本专业在课程体系中通过合并融合关联性课程来压缩学分的尝试性改革。由于人才培养方案修订幅度一次不宜过大，本文也对2022年培养方案提出了改进建议和畅想。
2.1 2020年培养方案
2020年广西科技大学机械工程专业研究生培养方案在开设传统通识必修、学科领域、科学研究课程的同时还开设了数字化与模块化设计技术、有限元法基础、计算机辅助几何设计、计算机辅助工程、新能源汽车与智能控制技术等符合智能制造新要求的课程，同时鼓励学生阅读《中国制造业信息化》《机械工程学报》等专业期刊，引导学生学习专业领域的高新技术知识。但由于培养年限及课时的限制，学生在攻读研究生期间能够通过课堂习得的知识较之科学技术迅速发展产生的新知识而言少之又少，为了尽可能广泛地覆盖新兴知识，课程须得到有效合理的安排。专业硕士研究生课程学习一般实行学分制，学院会开设较多的选修课，学生可与导师协商自主挑选感兴趣的课程。广西科技大学机械工程专业2019年课程设置与学分要求如表1所示。共设置有35个学分，课程学习方面占29学分，其中学位课24学分，包含学位公共课7学分、学位基础课11学分、学位专业课6学分、非学位课5学分，学位课占比82.8%。其余6学分包含了文献阅读、学术活动、劳动教育和专业实践等环节。为了使学生学习和教师教学质量能够更加可靠和高效，广西科技大学还大力加强监督管理机制，其中包括督导员制度、听课制度、学生评教制度、教学检查制度、课程建设质量评估制度等。在每个教学点增设监督摄像头，督导员可实时监控教学质量，同时学校开通了“雨课堂”帮助教师实现实时课程互动、评价等机制保障我校教学水平，营造良好的教学氛围。
表1 2020年课程设置与学分要求
2.2 2021年培养方案的改进情况及依据
2021年广西科技大学机械与汽车工程学院成立了研究生培养方案改革小组。改革小组对国内典型高校的机械工程大类研究生培养方案开展了调研[16]，发现大部分高校均设置了课程学分、论文学分、实践学分等内容，并作为考察学生学习情况或是否满足毕业条件的依据。其中，课程学分是研究生期间所需学分中最重要的部分，它由学位课程学分和非学位课程学分组成。各高校学分构成大不相同，但通过深入分析所选取的10所代表性高校发现：研究生修习课程总学分均在24～30区间中，平均为26.8学分，且学位课学分占比约为66.3%。
对比广西科技大学2020年学分安排的数据和所调研的其他高校的数据，发现本校本专业不但所修课程总学分明显高于平均值，学位课占比82.8%也远高于平均值。因此，2021年广西科技大学对机械工程专业硕士研究生培养方案在学分的设置上做出了如表2所示改进。通过减少学位公共课1学分，学位基础课5学分，学位专业课2学分，并增加了非学位课3学分，其他学分设置方案不变，将总学分由35学分调整到30学分，课程学分由29学分减少到24学分，学位课占比由82.8%降低到了66.6%，已与其他高校学分比例一致。本次改革的主要目的是通过压缩学位课学分，增加选修课学分来引导学生进行多方面多学科的学习，涉猎广泛的学科门类，并腾出更多的时间开展社会实践学习社会技能。
表2 广西科技大学2020年VS.2021年机械工程研究生学分设置修订情况
在智能制造趋势下，大多数高校都开设了与之相关的课程，如机器视觉与应用(上海交通大学)、制造装备智能化控制技术(华中科技大学)、人工智能与大数据(北京理工大学)、人工智能原理(哈尔滨工业大学)等高新前沿课程。结合地方产业特点，广西科技大学机械工程专业硕士研究生的培养中，近几年亦陆续开设了如新能源汽车技术、电动汽车理论与设计、车辆结构设计与分析专题研究等前沿课程。但当前课程体系仍存在的知识量与培养时限的冲突，各学科知识单一，没有明显的联系，研究生很难将各学科之间融会贯通，大大降低学习效率等问题。例如，专业基础课是大学教育的中间环节，安排教授这些课的主要目的是将其作为基础，不仅学习了本门课程，还可以将其学习方法和知识扩张到其他相关课程的学习上。如参考本科生课程的设置，机械原理课程学习完毕后，可立刻学习机械设计，进一步扩展到学习CAD工程图的绘制，将这三门课程先后按顺序安排，能使课程之间的联系更为紧密、更加贴合社会需求。这种安排在一定程度上解决了各学科知识点单一，无显著联系的缺点，使学生更容易理解与融会贯通。本校在2021年的研究生课程设置上，尝试将有限元基础和弹性力学结合为弹性力学与有限元法基础，并将塑性力学调整为选修课。本次改革希望学生在学习有限元的基础弹性力学之后紧跟着进入有限元和ANSYS的学习，建立了弹性力学、有限元法基础和ANSYS的“父子”关系。通过剔除逻辑关系较远的塑性力学部分，大大增加学习的有效性，减少不必要的时间，使课程之间更加具有联系性。正是通过这种方式，本专业的学位课总学分在得以减少的同时，学生习得的知识体系反正更加合理。课程调整具体情况见表3。
表3 广西科技大学2020年VS.2021年机械工程研究生课程设置修订情况
与此同时，研究生培养过程中除了传统的课堂“教授”教学方式外，传统的培养方案还设置有“讨论”“自学”和“实验”3种方式来弥补课堂教学学时的不足和学习广度的局限性。本次改革中，考虑到原有“自学”方式不易监督和考评的问题，2021级人才培养方案中使用“专题报告”替换了“自学”环节。“专题报告”教学方式不仅能促进学习，还能提高学生表达和写作能力，将学习、科学研究与工程实践完美结合。广西科技大学机械与汽车工程学院着力打造了“天宫讲堂”系列讲座，不定期召开，演讲嘉宾主要由企事业单位杰出专家和本校优秀青年教师担任。在服务地方产业打造产学研结合人才培养方式的指导下，积极地邀请企业专业进校讲座，可进一步加深学生对地方产业的认知，培养学生服务地方产业的意识，了解企业的真实需求，落实产学研联合培养，为毕业生就业打下良好的基础。青年教师的演讲涉及范围包括学术道德、论文写作、科研细分方向介绍、学术前沿知识介绍等，旨在拓宽学生对科技发展前沿知识的了解，培养学生扎实刻苦的学术素养，为学生顺利完成论文做好铺垫，并为毕业后的顺利工作打下良好的基础。
2.3 对2022年研究生培养方案改进计划
本着持续改进的思维，本团队认为2022年硕士研究生人才培养体系改革重点应在继续增设智能制造相关课程、增大实践性环节的投入，并鼓励与企业协作的线上线下教学方式，使得研究生培养更加符合企业需求。
具体地，在理论课程的设计上，考虑加入企业实践因素，在与合作企业的工程师协商后，任课教师可通过“云班课”等网络辅助教学工具布置极具工程背景的作业或小项目，任课教师和企业工程师共同通过网络检测学生作业，并做出点评。学生可在在线平台上与工程师交流，了解自身解答问题的不足。采用此种方式教学带来的好处包括：①可一定程度解决学生去企业实践不方便的问题，在学校就能了解企业需求；
②授课及批改作业的时间与方式均灵活，使得企业专家深入参与教学成为可能；
③让学生在课程学习过程中能够与行业专家交流；
④促进了专任教师与企业的交流，为产学研合作奠定基础。进一步地，通过“云班课”“腾讯会议”等网络辅助教学APP或以现场指导的形式，邀请企业专家点评学生作业，担任毕业设计评阅人和答辩小组成员；
以企业实际工作的要求来检查本专业教学及培养成果。采用此种方式，一方面可以增加企业深入了解学生的可能性，为学生应聘工作提供良机；
另一方面，在第三方监督审查的压力下，本系教师需不断提升自身能力，更加认真地指导学生，有望提高人才培养的效果。
进一步地，从课程设置上来说，本团队认为应进一步增设制造装备智能化控制技术、智能优化方法、人工智能与大数据、机器人与智能制造、智能车辆基础、智能生产与制造服务技术，计算机技术等符合智能制造需要的选修课程。考虑到开课的可行性，主讲教师的专业及可得性，以及人才培养方案变更的幅度，这些课程可先从学术讲座开始，成体系后逐步、逐年加入课程清单中，并可考虑从学科交叉融合的角度开设综合性的选修课。
本团队通过对智能制造趋势下硕士研究生课程体系的分析，介绍并分析了广西科技大学机械工程专业2020年研究生培养方案的设置情况，发现现有的人才培养方案在学分设置上与其他高校相差甚远，已落后于时代的要求。经过调研，团队提出了2021年研究生培养方案的改进方案，将学位课比例从82.8%降低到66.6%，与其他高校保持一致，并进一步提出对2022年研究生培养方案改进的计划。硕士研究生培养方案作为新时代人才培养的路径之一，必须紧跟智能制造趋势的步伐，增加相关课程、合理安排学分、实时更正培养计划才能为国家智能制造技术的发展提供高水平，高质量、高标准的人才。智能制造趋势影响广泛，研究生人才培养计划应与时俱进，持续改善。本研究通过对比其他高校的经验并结合地方特色来修订人才培养方案的更新方式不仅可以用于广西科技大学机械工程研究生的培养，也可扩展至其他专业，或本科生的人才培养方案制定中。
在未来的研究中，本团队将致力于探索将“新工科”要求融入研究生学术研究及论文撰写的培养过程中的方式方法，将在院系层面对从选题到学位论文答辩全过程的由导师负责的指导过程提出可执行的、可量化的要求和指标，并将企业专家的指导更深入的融入学术论文选题、方案设计和实验验证的过程中，更进一步地加强对学术研究培养过程的监督，深化产学研融合培养方式，提高研究生培养质量。
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