新工科背景下工业工程专业培养模式探索

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　　[摘 要] 针对工业工程专业的人才培养问题，提出新工科背景下培养体系改革及模式探索。首先，针对工业工程专业人才培养提出新工科建设面临的新挑战。提出学科交叉，融合创新，面向未来，开阔视野及提高实践应用能力的需求。其次，提出新工科背景下工业工程人才培养的生态系统。最后，在教育生态系统的支持下，提出工业工程人才培养的模式创新及路径。
　　[关键词] 新工科;工业工程;人才培养
　　[基金项目] 2019郑州大学教育教学改革研究与实践重点项目“新工科背景下工业工程专业先进制造与管理课程群教学改革”（2019ZZUJGLX017）
　　[作者简介] 薛朝改（1978—），河南邓州人，教授，博士，研究方向为工业工程教育和先进制造管理;李淑敏（1986—），女，山东郓城人，博士，讲师，研究方向为工业工程教育;曹武军（1971—），男，河南巩义人，博士，副教授，研究方向为系统工程。
　　[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）35-0293-03     [收稿日期] 2019-09-30
　　 为了培养未来需要的新型工程技术人才，新工科的概念应运而生，教育部2017年4月正式提出“新工科”建设（天大行动），6月形成北京指南。随后，新工科在我国教育及学术界开启研究及实践改革的热点。新工科之新，主要体现在新工科的多学科背景以及其与国家发展战略（中国制造2025、创新驱动等）、新技术（互联网+、大数据等）的相互适应性。从学科交叉及培养方式看，工业工程与新工科建设如出一辙，是新工科教育的重要组成。工业工程的研究对象正是先进制造系统，是“中国制造2025”战略规划的主要目标。为此，探索工业工程专业新工科建设路径具有重要意义。
　　虽然自新工科提出以来，出现了大量关于新工科教育的研究及探讨[1-3]。目前，在新工科教育领域，主要的研究有如下方面：（1）新工科理念、框架及内涵。该方面聚集了大量文献研究，顾佩华[1]探讨了新工科教育与新工科教育范式，提出新工科建设的技术路径及组织实施方法。（2）新工科背景下的专业培养体系探索。言十[4]探讨了信息化人才培养需求、专业交叉创新、人才培养模式改革、教育体系的构建等问题，提出了计算机与软件工程学科进行新工科建设的建议。（3）新工科背景下的课程改革。唐新亭等[5]针对目前离散数学课程中存在的诸多问题，从授课内容设计和教学模式两个角度对新工科背景下离散数学教学改革进行探索。（4）新工科背景下的实践探索。该方面主要涉及推进新工科建设的实践问题[6-7]，其中，林健[6]从七个方面探讨了如何组织和实施新工科项目，为高校、行政部门、教执委及行业协会组织实施新工科项目提供参考和借鉴。
　　综上所述，新工科教育顺应国家发展战略，面向产业界、面向未来，从教育理念、结构、模式创新、质量保障及分类发展等方面深化工程教育改革。作为交叉学科的工业工程，既具备新工科建设的优势，又面临着新环境、新技术及新方法的挑战，亟待通过相关课程的改革探索以及培养体系的再造，助力新工科人才培养。现有的研究为新工科建设提供了理论及方法的支持，然而，就工业工程专业新工科建设而言，现有的文献鲜有涉及。
　　一、工业工程专业人才培养的问题及新工科建设的新要求
　　目前，在工业工程专业培养中普遍存在理论与实践联系不紧密、专业课程的系统性及综合性不强、实践教学模式单一，难以适应用人单位对专业人才的需求：
　　1.专业课程系统性及综合性不強。作为交叉学科，工业工程专业在我国高校中设置在不同院系，其课程设置大多与所在院系的课程体系密切相关，而在相关课程教授中，课程之间缺乏沟通，其联系及系统性明显不足，应用及综合能力无法提升，难以应对新经济新业态对人才的新需求。
　　2.理论与实践结合不够紧密。现有培养模式中，理论与实践是分离的，使得学生对理论知识无法深入理解领会，也使得实践过程无法和理论结合，无法实现从知识到技能的转化。
　　3.实践教学模式单一。传统的教学模式“生产实习—课程设计—毕业设计”基本都在校内完成的，难以将社会需求融入实践教学环节中，实践内容多以参观为主，缺乏针对性和前沿性，难以将所学知识应用于实际运作。此外，实践教师也是从学校到学校，难以在实践层面给学生以切实的指导。
　　4.毕业设计环节脱离实践问题。目前，在工业工程毕业设计环节，通常由指导教师申请工业工程领域题目，在教师指导下，由学生独立完成。然而，毕业设计题目的确定往往与指导教师专业背景、知识更新以及与实践问题的关联程度密切相关。而大量的毕业设计存在着重复、题目陈旧、难以应用等问题，使得毕业设计严重脱离实践，更无法满足企业的现实需求。
　　在新一代信息技术支持下的现代制造环境，工业工程进行改善的对象发生了重大变化，传统工业工程的理论及方法都将被重新评估及应用，以适合未来制造业发展。基于新经济产生的新要求，新工科背景下对工业工程人才培养目标发生变化，它需要工业工程师能够适应未来制造发展，在知识面、创新能力方面都能满足新经济的需要。未来市场对工业工程专业技术人才的需求会更加迅猛，一方面源于智能制造迅猛发展及中国制造2025的国策下巨大的市场需求。另一方面，其他相关产业的信息化、智能化以及优化改善也需要大量工业工程专业人才。因此，工业工程新工科建设面临新挑战：（1）学科交叉，融合创新.工业工程课程体系设计应当面向实践，注重学科交叉，除了传统的工业工程课程外，对相关课程的教学不能仅局限于对课程涉及内容的探讨，还应当培养与相关学科的联系及综合认识，实现不同学科思维、知识、方法及应用的融合创新。（2）面向未来，视野开阔.工业工程专业的课程设计及实践应用应当时刻关注工业工程领域的前沿理论及技术，具备国际视野，面向未来。因此，新工科要求培养的学生具有开阔的国际视野，具备科学素养，对工业工程的现状及未来趋势有独到见解。（3）实践应用能力强.新工科环境下工业工程课程体系设计，不仅需要考虑学生的基本知识传授，同时还需要使学生具备应用相关理论解决实践问题的能力。 　　二、工业工程新工科建设的生态系统
　　工业工程专业新工科建设离不开社会、研究机构、企业、高校、教师及学生的共同努力。为此，通过构建工业工程人才培养的生态环境，提升学生应用实践能力，开展多种导向性、应用性和实践性的培养活动，着力提高学生创新的素养与创新能力，实现专业教育与实践应用的精准结合，构筑新工科建设环境。
　　1.内部核心生态圈.工业工程人才培养的内部核心生态圈主要由学生、教师、专业院系、高校组成。新工科背景下，其主体及内部核心生态组成保持不变，但主体之间的联系更加紧密，沟通更加顺畅。除了传统授课及上机实践，可以以项目形式组织不同专业及院系教师参与教学改革及实践竞赛，以融合创新及学生实践能力提升为目标，满足新工科教育对学科交叉及融合创新的需求。
　　2.外部拓展生态圈.新工科背景下，教育部门、研究机构、企业、咨询机构及产学研平台等均构成工业工程人才培养的外部拓展生态圈，企业、研究机构及产学研平台拓宽实践实训渠道，为工业工程学生实践能力培养提供实际案例及现实需求，满足新工科教育对工程实践的要求。
　　3.生态环境.文化环境、经济环境、社会环境及政策环境等构成了工业工程人才培养的生态环境，为新工科环境下工业工程人才培养保驾护航。营造积极向上的社会环境，自信的文化环境，良好的经济环境以及宽松的政策环境使学生能在优良的氛围中培养自身能力，发挥才能实现创新创业。
　　三、新工科背景下工业工程专业人才培养的路径
　　根据新工科背景下工业工程专业的培养目标，结合现有培养模式的现状及存在问题，提出工业工程人才培养的创新模式如下：
　　1.宽基础，差异化培养。新工科背景下工业工程人才培养应当对学生进行分类，将其分为学术科研型人才及应用创新型人才。针对学术科研型人才，要求其具备过硬的数学及知识，注重学科交叉及创新思维及方法培养，同时与科研前沿问题结合，因此应当使该类学生尽早参与科研项目，能够占领研究前沿。针对应用创新型人才，应当着重培养其实践能力，瞄准大型企业需求，在培养过程中关注企业所需技能培训，使学生在进入实际工作之前能够对所从事专业有所实践。可以通过如下方式实现：第一，大类招生背景下，在大学一年级及二年级期间，统一进行公共基础课教学及专业基础课教学，引导学生对工业工程专业产生基本了解，对不同培养方向及发展形成初步认知;第二，大学三年级开始分方向进行培养，使学生能尽早明确未来发展方向，尽早适应差异化培养模式，适应工业工程培养模式改革;第三，毕业考核环节差异化考核，针对不同培养方向，制定不同的考核内容（如划分为毕业论文和毕业设计）、考核方式和考核标准。
　　2.培养学习兴趣，提升学习主动性。兴趣是最好的导师，如何提高学生学习兴趣是新工科教育首要解决问题。除了社会、家庭及学校在思想层面的工作外，一方面在课程设计中，瞄准前沿问题，引起学生对未来工作生活的关注，培养责任感和创业意识，通过平时的知识积累为未来工作助力，提升学习的主动性。另一方面，在拓宽学生走进社会的渠道及方法上多下功夫，避免实习实训走形式，而应让学生在实习实训中真正感触到社会需要、专业责任及个人兴趣，使学生能尽早找到自己爱好的兴趣及专业，激发学习的内在动力。
　　3.创新思维训练，创新创业助力。新工科教育目标的实现离不开创新思维和创新人才，鼓励学生采用创新的方法解决，激发学生创新的意愿是新工科教育的保障。注重创新思维训练，通过相关课程及竞赛提升创新能力，使创新思维及方法能应用于实践问题，达到新工科人才培养目标。
　　4.依托项目，探索前沿。新工科教育要求各工科专业能够面向未来，满足未来制造及新经济新业态的需求。高校教师所进行的科研和企业项目正是面向学术研究前沿和新经济新业态下的企业需求而进行。因此可以依托教师的科研和企业项目，通过构造一系列可操作的项目模块，不断吸引学生积极参与，让学生在完成模块化任务的同时掌握知识技能与方法，实现学生专业知识的交叉融合，促进实践创新能力的提升。可以通过下路径实现：第一，收集指导教师的科研和企业项目，按照难易程度，将多个项目模块，逐层向下分解;第二，将分解后的项目模块，借助大学生各类课程竞赛、科技竞赛及实习实践，按照难易程度和项目性质合理分配给不同培养方向的学生;第三，随着时间推移，高年级学生毕业或进入研究生队伍，低年级学生不断被吸引，研究梯队保持平稳运行，专业技能得到高效传承，学生实践创新能力得到快速提升。
　　5.多方协同，国际资源融合。新工科背景下工业工程的人才培养需要多方协同，多方协同包括了企业、研究机构、教育部门、产学研协同平台、咨询机构等的协同，一方面，这些机构为科研及教学提供了实践资源，另一方面，学生创新能力的提升也只能在具体实际问题的解决中获得。此外，通过专职教师的海外学术交流以及海外优秀博士的引进，同时，学生还可以通过国际交流项目到国外名校进行交流，有效促进学生国际化视野和学术交流能力，助力新工科建设。
　　6.教学改革，实践模式创新。新工科建设外部生态圈的构建营造了良好的条件，而实际操作层面，工业工程教学体系改革势在必行。从课程内容设计到讲授到考核过程，都需要以新工科教育目标为导向，研究教学模式创新。例如，改变教师主导的填鸭式教育为问题解决型教育;课中提问，课后复习的开放性课堂值得尝试;多种教学资源的运用，MOOC及网络开放课程等。在教学内容上从已有工业工程以管理、机械等学科理论教授为主转变为综合知识应用、案例式教学、实践应用型分析等。新型教学手段的应用也为新工科教育实施提供支持，在工业工程专业大量的仿真软件，为工业工程专业实践能力的培养助力，如果能够与实际项目结合，加之课程内容及仿真平台，学生可以深入理解课程内容及其现实应用，既锻炼了动手能力，分析能力，解决问题能力，也提升了实践能力培养及应用创新能力。此外，只有通过多样化的考核形式，才能激发学生参加实践项目，投身工程的热情。当前创新创业大赛、数学建模大赛、电子设计大赛等应用型大赛的开办，为学生提供了实践应用的平台，同时也是专业知识应用的平台，因此，根据不同课程的差异性，采用不同的考核形式，甚至可以采用相应竞赛成绩替代学分，这些教学及考核形式的改革为新工科建设奠定基础，达到工业工程新工科建设目标。
　　四.结束语
　　基于新工科教育的背景及目标，分析了工业工程人才培养的现状及存在问题，提出了新工科背景下工业工程人才培养面临的挑战。学科交叉，融合创新、面向未来，视野开阔、实践应用能力培养的新工科教育对工业工程的新要求，构建了工业工程人才培养的生态系统为新工科工业工程专业建设提供支持，同时对人才培养模式创新进行探讨和实践，为新工科教育的实践提供方法和路径，实现从学科导向转向为产业需求导向，实现跨界交叉融合，助力面向未来的新型工业工程人才培养。
　　参考文献
　　[1]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
　　[2]张安富，刘超.“中国制造2025”背景下的新工科构建[J].中国大学教育，2019（9）：21-23，33
　　[3]叶民，钱辉.新业态之新与新工科之新，高等工程教育研究[J].2017（4）：5-9
　　[4]言十.论新工科建设及计算机与软件工程学科的作用[J].计算机教育，2018（6）：1-5.
　　[5]唐新亭、张小峰、杨洪勇.新工科教育中离散数学教学改革探讨[J].2018（5）：211-213，221.
　　[6]林健.深入扎實推进新工科建设——新工科研究与实践项目的组织和实施，高等工程教育研究[J].2017（5）：18-31.
　　[7]秦炜炜，王穗东.新工科教育的融合创新与路径突破——苏州大学纳米科技创新人才培养的案例研究，高等教育研究[J].2018（2）：79-84.
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