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摘要：在新工科的背景之下，以机械工程专业为例，提出本专业内数字化设计方向的人才培养方案，从培养方向设置、构建培养方案、搭建数字化实验平台、导师制全覆盖等部分阐述了人才培养的基本路径，以达到新工科背景下全面培养优质数字化设计方向人才的目的。
关键词：新工科；机械工程专业；数字化设计人才；技能型
本文引用格式：朱林,等.新工科背景下数字化设计方向人才培养[J].教育现代化,2019,6(82):32-33.
一 新工科背景
在当今复杂多变的国际大背景下，通过创新来拉动国家经济高质量发展已成为当下社会进步的主要方向，并已在新时代社会体系中形成了广泛共识。为了使得我国能够主动应对新一轮国际贸易市场竞争，支撑国家强国战略的实施与民族制造业的再次飞跃，新工科的概念被得以提出。新工科设立的基本目标在于进一步支撑国家的高质量发展需要，通过深入系统地开展新工科研究与实践来建设世界级创新与人才高地，并与此同时逐步建立中国教育模式、制定中国教育标准、形成中国教育品牌。新工科建设之所以称之为新就是需要在传统工程教育框架的基础上，实现学科的独立突破与交叉融合，形成新兴能够适应新时代发展需求的学科[1]。
机械工程专业属于一门将科学和技术二者完美结合的的自然类应用类学科，其设立的目标是在通过将所学到机械工程专业知识与生产经验相融合来解决在机械产业中所遇到的所有问题，包括：装备开发、三维设计、产品制造、设备安装及后续修理等。为了进一步使我国能够主动应对新一轮科技革命与产业变革，在传统机械工程学科中引入新工科的重要思想，用智能制造的概念来赋予数字化设计方向以新的力量[2]。
二 学科方向的人才需求
伴随着国家新一轮产业更新换代的全面展开，社会与企业越来越将数字化设计方向的人才提升到一个前所未有的高度，人才数量与质量要求迅猛增加。数字化设计是基于互联网技术展开的，这一特点也尤其使得数字化设计技术受到具有较大规模的集聚型企业的青睐。伴随着新一轮产业变革发展的深入，现代制造业的制造形态也同时发生相应的改变，其工作人员面临着更高的基本素质要求，工作人员需要通过运用数字化设计的思路以最低廉的成本来完成生产制造的整个过程。在制造业转型的大背景下，数字化设计作为智能制造领域不可分割的一个重要组成部分，在增质提效的企业变革过程中正发挥着举足轻重的作用[3]。
从新工科的角度来观察，数字化设计是典型的多学科交叉融合领域，所服务的产业具有典型的三高特征，即高技术门槛、高人才门槛、高产出。目前，新时代下数字化设计领域出现了较为明显的供需不平衡现象[4]：一方面是随着经济发展与供给侧改革的深入，数字化设计方向的应用型高端技术人才需求飙升；另一方面是相应的人才供应不上，更为重要的是，数字化设计应用及高端技术人才的大量缺口，已经开始制约这一技术领域的进一步发展，成为地方产业发展的卡脖子问题，给新时代下机械工程专业的人才培养模式带来新的挑战。人才的现实需求就是进一步创新这一领域人才培养模式的初始原动力，需要将原有技术产业工人的老定位变革为新时代制造业中的润滑器与重要环节。
三 人才培养模式的创建
与传统的设计和制造方向相比，数字化设计方向是一种融合全信息化设计和数字化设计的学科方向。数字化设计方向几乎涵盖了产品全寿命周期内的全部考虑要素，从三维数字化建模到产品的结构和优化分析（如运动学分析、动力学分析、应力应变分析、结构优化分析、可靠性分析等）、再到产品数控加工制造及产品的数据和项目管理等，整个产品全周期过程都实现了全数字化[5]。
新工科背景下数字化设计方向的人才培养模式主要有理论体系、验证体系、实践创新体系这三大体系组成。理论体系主要有4个教学模块构成，共同服务于基础理论知识的积累过程，分为公共基础、学科基础、专业教育和方向教育。每个教学模块间相互依托互通，以便于构建一个可靠性更高的理论体系。验证体系属于一个验证性环节，其内涵模块包括所有相关验证性的实验、实训与实习部分。课程实验作为验证体系的主体，为综合实训与专业实习提供必要的基础知识保障。实践创新体系以培养学生具有较强的实践与创新能力为根本宗旨，体系中囊括了学科竞赛、项目实训、企业实训、毕业实习和毕业设计等所有能够锻炼学生创新与实践能力的培训。为了应对时代发展的需要，理论体系、验证体系、实践创新体系这三大体系紧密结合，相互渗透，从而实现人才培养方案的最优化。同时，为了培养出适合新时代发展需要的创新型人才，在更新教学内容和课程体系的基础上，更重要的是做到受教育者创新思维方法、自主学习能力、全方位素质三者的精准协同发展。高级应用型技能人才是新工科背景下数字化设计方向的重点培养目标，学生知识、能力及素质三者间的同步发展已被确定为时下培养的关键，即不仅重视传授知识，更要加强培养学生获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的综合应变能力，从而培养出具有创新思维方法、自主学习能力、全方位素质三者的精准协同发展的新时代人才。
四 人才培养实施方案
（一）数字化设计培养方向设置
面对国家人才创新体系与新工科建设的背景需要，国内众多高校的机械工程专业有必要增加一个数字化设计方向人才培养的路径，这样通过在机械工程专业基础课的基础上全面接入数字化设计方向课程的教育，以便使得国内高校培养出与经济高质量发展相适应的数字化设计领域的高级专业性人才。同时，专业方向的设置不应该与社会经济发展相脱节，其设立过程要充分考虑社会所面临到的大问题及企业的细节性需求，要做到宏观与微观相结合。从人才培养的宏观角度来说，应坚持执行国家在人才需求中的表述，确定以产业为牵引，以专业与方向建设为基本出发点，树立与新时代相适应的人才培养思想观念，从而建设一支与产业变革相适应的数字化设计领域的突出人才队伍。
（二）培养方案的构建
机械工程专业下属的数字化设计方向所培养出的人才集群，应具有机械化、信息化、自动化三者交互融合的显著特点[4]。公共基础教育科目、学科基础教育科目、专业教育科目和智能制造方向教育科目这四个部分共同构成了该新专业方向的学生培养体系。公共基础教育科目涵盖了大学英语、大学物理等基础性课程，机械工程材料基础、机械设计、现代控制技术、数字化设计基础及人工智能技术等学科属于基础教育科目，专业教育科目主要涵盖了有限元分析技术基础、CAD与CAM、多尺度机器人、顺位数字孪生技术等，数字化设计方向教育科目主要由数字化设计与制造技术、智能仪器与仪表、三维逆向反求技术、机械结构与系统优化设计、智能生产计划管理（MES/ERP）等组成。学生的公共基础科目学习安排在大学第1学期至第2学期；学科基础
科目的学习设置在第3学期至第4学期，其后通过报名和学院选拔来结合的双向形式来确定学生的专业方向；学生的专业教育科目和方向教育科目学习主要安排在第5至第7学期；第8学期，学生主要在企业中完成实践与毕业设计等任务。
（三）数字化设计实验条件的构建
机械工程专业数字化设计方向的实验条件在工业4.0关键技术的基础上展开的，并进一步整合了管理、信息、机械等相关专业的实验资源，并在此基础上进行深层次融合与属性优化。同时，为了充分提高学习的效率，在现有资源的基础上建立了高效率的网络实验资源共享平台，以充分满足实训、实验、实践等多功能数字化设计方向教学的目标。
（四）导师制在人才培养中的应用
数字化设计方向的人才培养模式改革主要突出学生的素质教育、个性化教育和专业素养教育。导师制不仅能够提高学生的德育水平，更能够培养对专业的认识，提高对数字化设计方向的认可度，是对专业人才培养模式的有益尝试。
五 结语
新工科建设是国家创新发展的大势所趋，也是制造业变革的重要路径。在新工科建设的大背景下，为了培养出新时代制造业中的中坚力量，在人才的培养过程中需要兼顾数字化设计这一专业方向的技术特点与实践教学体系。在实际教学过程中，以培养方案为根本，开展与社会、企业发展相适应的实验与导师制工作，以便更好的培养出数字化设计方向的人才。
参考文献
[1]李志刚,王良,车晓毅,等.新工科背景下数控技术课程教学改革[J].高教学刊,2019,(05):148-150.
[2]王斌,陈晨,胡海涛,等.“新工科”时代高校学科专业调整的思考[J].中国高等教育评估,2018,29(03):51-55.
[3]徐光辉,权轶,付波,等.新工科与专业认证背景下自动化专业建设探索[J].教育现代化,2019,6(25):84-85.
[4]刘姣娣,许洪振,袁昌富.面向卓越工程师数字化设计能力培养现状与对策研究[J].教育教学论坛,2018,(18):215-216.
[5]易荣喜,郭秀艳,郑小秋.基于学科竞赛的材料专业人才“三维数字化”设计能力培养的研究[J].求知导刊,2016,(03):85-86.
[6]雨花.基于“三位一体”的卓越人才培养教学模式研究——以数字化设计与制造专业为例[J].科技视界,2019,(04):97-98.
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