科技风2021年4月科技创新
DOI：10.19392/jki.1671-7341.202110003
“智能制造"背景下
新工科人才的跨学科培养方法探索
何利华倪敬
杭州电子科技大学机械工程学院浙江杭州310018
摘要：摘要：智能制造已经在全球范围內成为了大趋势。本文就“智能制造”背景下新工科人才的跨学科培养方法的探索与研究，分析了跨学科协同培养新工科人才的必要性以及国內外工科人才教育现状，探讨了新工科人才的跨学科协同培养方法，重点结合“任务驱动（项目+竞赛）”的培养模式，将培养“机械+”交叉复合型新工科人才作为最终目标，逐渐形成机械与材料工程、机械与管理工程等全面发展与个性发展相结合的素质教育模式。
关键词：智能制造；跨学科；新工科；人才培养
智能制造成为现代制造业发展的前沿技术，那么与之相适应的创新型拔尖人才培养必然需要加强，从而推动产业升级，提升国家核心竞争力，实现国家战略目标。大学作为高等教育主要阵地，必须意识到在智能制造领域中，只有培养能同时满足不同学科不同层次需求的人才，才能顺应时代的发展。
一、跨学科协同培养新工科人才的必要性分析
（一）顺应时代发展、符合国家战略
新形势下的国际经济与制造业环境发生了变化，德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年推出了“工业4.0”，利用物联信息系统将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，随后被列入了《德国2020高技术战略》，成为其中十大未来项目之一。日美在自身已有的强工业基础之上相继参与领衔“工业4.0”，继而英、印、加、南非等国家也开始纷纷提出与“工业4.0”相对应的工业转型战略规划。为此，我国也在自身内在需求（经济发展、民生发展等）和外在动力（技术水平、产业结构调整等）的双重推动下于2015年推出《中国制造2025》，把智能制造作为主攻方向，随后国务院又于2017年实施《新一代人工智能发展规划》，明确指出加快推进并实现智能制造+1,$
（二）应对我国新工科教育的改革
我国高等教育改革从2017年开始全面铺开：加快推进“双一流”建设，加强改进新形势下高校思政教育，
深化产教 融合、课程体系、课堂教育等改革。工程教育作为连接高等教育和工业应用的最直接纽带，已受到国家教育部的高度重视，改革理念包括提出新工科概念。相较于传统的工科，新工科更加倡导与产业互通互融，与学科交叉相融，与创业互建体系，更加注重学生的家国情怀和全球视野。美国国家工程学会指岀，未来的工科毕业生在立足具体知识和专业学科的基础上，应具备较强的分析能力、发现问题能力、解决问题能力等。
因此，探索“智能制造”背景下新工科人才的跨学科培养，是我国工科教育应对新一轮科技革命和产业革命，落实“中国制造2025”“互联网+”“一带一路”等国家战略，探索新时代下工程教育人才培养的“新模式”$可见，其重要性和必要性不言而喻。
二、国内外工科人才教育现状分析
（一）国外工科教育相关研究
国外很早就在工科教育、工程教育等方面作了较为完善的研究。美国Michael Grubbs等从基础教育及其形式的角度出发，提出将工程理论与实践融入小学、初中、高中等基础教育学科目录，使学生在青少年阶段就可以近距离感受更为真实和有意义的工程活动，培养现实工程批判思维能力可$随着德国工业4.0的提出，墨西哥Ramirez-Mendoza提出了引导学生主动学习工程教育，颠覆传统的被动式教育模式，以此来迅速应对环境的改变[3]$日本齐藤智树也提出教育不必受学科的限制，特别强调体验与实践类教学
可以培养学生解决实际问题的能力，而在当前我们正处于技术高度且快速变革的时代，由智能制造引岀的工程教育改革问题必须在高等教育中得到体现+4]$
高等教育应该紧跟时代发展的脚步，利用技术与新型教学技术创新、测试新型教学方法来推动我国高等教育模式的转变。新型教学模式应首先关注学生的学习过程，结合先进 的教学技术，引导学生探索基于现实世界的活动，要求学生提出问题的解决方案，形成了如基于项目的学习（Project-Based Learning,PBL）和基于项目导向学习（PR e ct-Oriented Learning,POL）的教育模式。Elias Pekkola等针对芬兰教育体系展开研究，特别是国家发展策略、首都的地域优势、国家产业导向对坦佩雷的工业发展起到了作用，继而引导国家建立的高等教育院校（如坦佩雷大学）调整教学模式来适应当地的工业发展，服务当地的企业建设，达到协同增长的目的[5]$
（二）国內"新工科”相关研究
为主动应对《中国制造2025》的国家战略，教育部从2017年2月开始积极推进“新工科”建设，形成了复旦共识、天大行动和北京指南。对此，国家高等教育工作者纷纷展开
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飞'科技创新
科技风2021年4月
探讨与实践。天津大学校长钟登华院士对于“新工科”的内涵提出了相应的见解，他认为当前卓越工程人才的培养应当继往开来，顺应时代的变化，以立德树人为中心，交叉融合、协调共享讪$李华等认为“新工科”可表述为“工科+”，即在工程教育中植入新理念、新模式、新技术等核心要素，使其更加符合科学发展规律并适应新经济发展[6]$
此外，“新工科”带来的工程教育反思必须正视教育发展路径以及教育实践案例。顾佩华从工程和工程教育发展的历史视角出发，通过共同学习和相互借鉴，建立适应经济发展的新工程教育范式，使工程教育随科技和社会的进步产生新的释义和理解，形成一种可传承和渐变的工程教育范式血$浙江招聘网最新招聘信息网
三、新工科人才的跨学科协同培养方法探索
探索“智能制造”背景下新工科人才的跨学科协同培养方法，应鼓励学生走进实验室团队并勇于参与国家科研项目，重点结合“任务驱动(项目+竞赛)”的培养模式，充分发挥我校学科优势，将培养“机械+”交叉复合型新工科人才作为最终目标，逐渐形成机械与材料工程、机械与管理工程等全面发展与个性发展相结合的素质教育模式。本文主要围绕新工科人才培养理念、方法、模式等三个方面的内容展开。
(一)新工科人才培养理念——“T”型人才
现代社会经济发展仅靠单一的专业知识已不能适应现实对学生的要求。“T”型人才培养理念就是指工科学生不仅 需要掌握本专业的科学技术基础知识和工程专业技能，还要有一定的跨学科知识来解决复杂工程问题。为了实现这一培养理念，本文提出引入“绿纳米切削液的基础应用与研究”项目，分别进行纵向(“！”)和横向(“一”)技能培养，一方面不断深入学习机械工程领域理论基础和技术技能，达到系统规划、系统集成、系统优化等能力，另一方面还需学习适用于研究项目的化学、材料、管理等理论知识，在应对复杂工程问题时充分表现岀自身的领导力、决断力、创新力，提岀系统的完全的解决方案。
(二)新工科人才培养方法——“PBL”教学法
PBL情景式教学法充分考虑现实问题或项目，与自身的学科知识和实践能力相结合，团队配合解决各种问题，使学生在探究、沟通、创新、协作过程中提升自我。本文拟围绕引入的“绿纳米切削液的基础应用与研究”项目，进一步开发出以问题Problem——“什么是绿纳米切削液”、项目Pro­ject——“实现高性能绿纳米切削液的方法”、产品Prod­uct——“配制一种高性能绿纳米切削液"为导向的P立方学习方法，培养学生主动探究和思考问题，能在大学阶段有针对性、有目标性地学习、推理、思考，最终掌握和实现解决复杂工程问题的能力$
(三)新工科人才培养模式——“OBE”教育模式
OBE(Outcomes-based Education)教育模式重点评价学生的学习产岀，围绕“预期定义一过程实现一结果
评价”这条主线展开。本文基于拟引入的“绿纳米切削液的基础应用与研究”项目，要求首先清楚定义能力产岀概念，充分结合学校各项学生项目申报、竞赛安排，层层分解，从项目和竞赛中提炼岀新工科人才培养所应具备的能力要求；之后依据学生已掌握的学习能力来“反向设计”课程内容和教学方法，以适应新工科人才培养要求，将相应的能力导入各课程体系，增强学生在课程体系中继续发挥优势，实现与学生预期产岀相匹配的学习效果，最终达到无缝对接。
四、结语
发展新型交叉学科，培养复合型人才，要求我们必须在“智能制造”背景下，在机械学科的基础上，融合材料工程、掌握电子信息工程、自动控制工程、计算机工程和工业工程等多领域学科，同时包括数学、物理、化学等基础科学，还将引入云计算和大数据，结合虚拟现实、人工智能等技术。“智能制造”在不断推进我国制造业技术向更高端更先进的方向前行，高校作为新工科人才培养的主要基地，更应聚焦智能制造领域，在学科集成、能力创新等方面顺应时代的发展，探索出一套多学科交叉融合的复合型人才培养方法。
参考文献：参考文献：
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[2]Michael Grubbs,Greg Strimel,Tannco Huffman.En/i-neerin/Education:A Clear Conteni Base for Standards[ J].The Technolo/y and En/ineerin/Teacher,2018,4：32-28.
[3]Ricardo A.Ramirez-Mendoza,Lorena Cruz-Matus,Elisa Vazquee,ei ai.Towards a Disruptive Active Learnin/En/ineerin/ Education[J],2018：1251-1258.
[4]李婷.工程科学知识进化机制初探[D].哈尔滨工业大学,2018.
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[6]钟登华.新工科建设的內涵与行动[J].高等工程教育研究,2017,(3)：1-6.
[7]李华，胡娜，游振声.新工科：形态、內涵与方向[J].高等工程教育研究,2017,(04)：16-19.
[8]顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究,2017,(6)：1-13.
基金项目：杭州电子科技大学高等教育教学改革研究项目(YBJG201921)；浙江省自然科学基金探索项目Q(LQ20E050012)作者简介：何利华(1987—'，男，汉族，浙江杭州人，博士研究生，讲师，从事绿纳米液滴的表界面演化及动力学研究、高等教育研究。
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