三
基于新工科的印刷包装产业领域机电工程类专业人才培养模式研究[1]
摘要：本文基于“新工科”建设的要求，围绕我国印刷包装产业发展对智能装备技术与专业人才的需求，依据“学科—专业—产业链”系统，探索产学研协同创新的机电类人才培养模式，精选行业关键技术与典型工程案例，融入并完善课程体系，创新教学方式，以产学研一体化的实践创新平台为基础，以校内外综合的师资队伍为支撑，提升印刷装备工程人才的基础知识和创新能力。
关键词：印刷包装产业；人才培养；产学研合作
1.引言
新工科教育是传统工科教育的转型升级，适应当前国家新经济和新兴产业的发展需要，传统工科人才培养模式也必然转变为创新型新工科人才模式 [1]。当前，人工智能、智能制造、新能源、新材料、大数据等新技术，已广泛应用于国家战略性新兴产业当中，并推动包括印刷出版在内的各个产业领域开始转型升级，由此产生的技术与人才需求，对产学研协同和新工科创新型人才的培养提出了强烈的诉求。
北京印刷学院作为全国唯一一所印刷出版学科专业门类齐全的本科高等学校，以培养“中国印刷出版人”为己任，重点培养厚基础、宽口径、强能力、高素质、具有创新精神和实践能力的产业应用型高级专门人才。机电工程学院作为学校较具特色和影响力的二级学院之一，形成了印刷包装领域机电类人才培养与科研的办学特色和优势，拥有面向国内与国外两个领域的本科、硕士人才培养体系，现设有机械工程、自动化、智能制造三个本科专业。近年来，机电工程学院围绕印刷出版产业结构调整、数字化转型，以及“新工科”建设要求，统筹推进产学研协同创新，围绕“学科—专业—产业链”系统，开展印刷出版领域机电类高新工程科技发展需求的人才培养模式探索与实践，着重培养学生的科技基础、实践能力、创新精神，努力开创印刷出版产业人才培养新局面，助力产业转型升级。
2.背景分析
新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择，是当前我国工程教育发展的新思维、新方式，适应新形势下区域社会发展、行业转型升级对智力和人才需求，是新工科人才培养的关键。习近平总书记在中央人才工作会议上强调，要培养大批卓越工程师，努力建设一支爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍。通过改革和创新高等工程教育人才培养模式，构建高校与行业企业联合培养人才的新机制，面向工业、面向世界、面向未来，主动服务行业企业需求，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。
当前，世界各国对包装印刷行业的节能减排要求日渐提高，绿色印刷包装已经成为全球产业未来发展的主流。新技术的迅猛发展，以及“加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局”的重大战略部署，也对中国印刷包装产业装备的发展提出了更高的要求，突出表现在数字化和智能化水平的提升，以及全产业链的生产方式和生产工艺的绿色化升级。印刷包装设备制造及应用面临新技术、新工艺等多技术领域交叉融合的困难，同时产业结构生态升级也带来了人才需求在数量、质量、结构上的变化，现有人才的知识结构及工程实践能力难以满足产业转型升级发展需求。
在此形式下，开展紧密对接产业链、创新链的机电类工程专业体系构建的研究与实践，对推动我国印刷包装领域机电类人才培养及印刷包装产业的持续快速发展具有重要意义。机电类工程专业体系建设是一个系统性工程，专业体系必须是一个逻辑化的有机整体，衔接有序、分层递进、切实可行，这样才会真正实现机电类工程专业人才培养与国家、区域产业链、创新链发展的零距离“高度对接”，专业人才培养质量才会显著提升。
3.基于“学科—专业—产业链”视角的机电类人才培养路径
“学科—专业—产业链”系统由胡赤弟教授于 2009 年率先提出，是指以一定产业链为依托，以服务于一定产业链为目的，进而形成的一系列相关学科、专业与产业链之间的相互作用或相互联系的一种“产学研”协同创新发展的系统与机制。作为一种组织创新，它将高校的专业与学术、产业的经济与市场进行了连接，使学科、专业与产业通过知识链实现知识、人才、技术等要素的流转。学科、专业为产业的生产与创新提供相应的知识、智力支持，产业又为相应的学科、专业的发展提供相应资金、技术、设备等回馈，实现二者间的良性互动和双赢发展[3]。
学科的核心是科研和创新，目标是科研成果，专业的目标是人才培养；学科建设是龙头，专业建设是依托，两者是相辅相成、促进成长的，通常学科的特色越鲜明，以其作为主干学科的专业特色也就越强。产业链是产业相关企业组成的企业集群，产业链条上的各个环节对应着不同的学科（群）和专业（群），以一定的效益产出为导向。高校学科专业与产业的链式的有机融合，将会形成集知识创造、流动、共享和转化于一体的创新共同体，实现多元利益主体的共生共赢。
在国家加快实施创新驱动发展战略背景下，我国长三角、珠三角、环渤海三个印刷包装重点区域，加快了对数字化、智能化、绿色化转型升级的步伐。产业技术进步与迭代升级对机电领域科技研发和创新型人才的需求更加迫切，行业企业与高校在人才培养、技术攻关、科技服务、成果转化等方面的合作更加深入。
基于“学科—专业—产业链”的工程教育模式是指以学科、专业、产业为基础，以产业链为导向，以培养学生创新思维、创造意识和创业能力为目标的教育范式。本文以此为路径，围绕我国印刷装备制造业信息化和装备数控化的创新发展需求，重构学科、专业关系，改革教学内容与方式，优化校内外综合的教师队伍，搭建产学研一体化的教学创新平台。通过开展产学研协同创新育人体系的建设与实践，构建知识传授、科研互动、产业应用的动态运行机制，有效整合、联结、共享多方创新资源，为产业发展输送新型机电专业人才，也为产业创新升级提供技术支撑和科技保障。
4.机电类人才培养模式的研究与探索
4.1 学科专业布局优化
围绕人才培养、产业技术发展趋势和科研范式的变革，按照“强化知识体系逻辑结构、促进知识与应用融通”的原则，突出面向行业发展重大需求和突出的科学技术与工程应用凝练问题与方向，合理布置学科—专业，以加强学科建设、人才培养对产业发展的技术支撑和人才支撑。机电工程学院现有学科包括一个机械工程一级学科，并在机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、物流工程 4 个二级学科招收学术型硕士与专业型硕士；本科招收机械工程、自动化、智能制造、物流工程 4 个专业的学生。合理设置了智能生产制造协同、数字化设计与制造、印刷机械检测与故障诊断、机电系统控制与自动化、印刷装备创新设计与仿真、创新设计方法及其应用、智能化物流装备与控制、物联网技术与应用 8 个学科研究方向。按照学科先行、专业与专业相互促进的发展思路，构建教学科研深度融合机制，使优势科研资源以新课程、新项目、新案例等形式转化为优质教学资源，融入专业教学的第一课堂和第二课堂，并引导本科生参与科研项目，全面提升了学生的创新思维和实践能力。
4.2 培养模式的改革
一是根据产业发展适时调整专业布局。新经济的发展和新工业革命的加速发展使智能制造已成为各国实体经济的重要支撑，也必然是我国制造业转型升级的主攻方向。为适应我国印刷包装业装备制造智能化的转型需求，促进学科专业建设与产业发展同步，学院围绕产业链、创新链进行动态调整专业布局，于 2022年新开办智能制造专业。新专业的开办遵循了印刷包装产业生态结构发展变化的规律与需求，将促进学科专业生态与产业生态结构有效对接，为产业的发展提供人才支撑和科技支撑。
二是积极推进人才培养模式改革，实行大类培养、分类培养、个性化辅修相结合的培养方式。大类招生与分类培养，其中一年级不分专业，开设共同的通识课与学科基础课，夯实基础知识；二年级学生根据兴趣、爱好自主选择专业方向或自由转专业。大类培养模式主要目的是在宽厚的知识基础上，培养学生的综合能力，并基于机电类学科背景下面向专业细分的不同方向自主选择专业，深化专业学习。在此基础上，全面实行本科生个性化辅修制度，类型包括专业型辅修、研究型辅修、兴趣型辅修三种情况，充分发掘学生的兴趣、个性、潜能，使学生形成自己特定领域的“个性”专业，以满足学生多元化发展需求。
三是继续深入推进实验班培养模式，融合卓越工程师培养和工程教育认证要求，构建以学生的素质和能力培养为核心的教学体系，建立校企联合培养机制，保证所培养的工科人才具有卓越工程师所必需的基本素养和潜力，具备在印刷包装产业能从事机电装备、制造和企业生产管理等方面的素质和能力，使人才培养模式从过去单一的专业型转向创新型、应用型及复合型等多样化的人才培养模式。
4.3 课程体系与教学内容改革
课程是人才培养的核心要素，课程源自学科（科学研究），学科通过课程塑造专业知识体系。基于新工科理念、工程教育认证及行业创新人才培养要求，对机电类专业创新人才的课程体系进行改革升级。通过改变课程理念，创新课程实施方式，将教师科研成果、产业的前沿技术、行业典型的工程应用，以案例的形式融入课程内容中，构建“科教融合”的课程体系，形成适用于产业链与创新链需求的专业课程体系。
传统的课程主要为学生提供记忆和模仿等认知经历，在创新人才培养过程中应该改变这种课程理念，强化科研项目的育人功能，把科学研究与工程应用融入专业教育的全过程，如将基础研究、技术开发、产学合作研究等项目和科技成果转化等有机融入教学过程，拓展传统课程的内涵，提升课堂教学效果。例如，在专业课程模块教学中广泛引入行业机电设备的典型机构、控制方案、应用案例等，采取“项目制+典型案例”方式教学，目前近一半的课程均把科研项目作为教学的有效载体；新增专业选修课 10 门，要求依托优势科研资源以及产业前沿技术，强化教学与科研的深度融合，全面提升学生的创新思维和实践能力。
4.4 强化思政育人，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当
围绕三全育人的思政格局，深化课程思政，将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体。开设工程伦理与工程哲学课程，凝练特色思政案例，建立优质课程思政视频资源库，思政课教师纳入课程思政建设团队，积极建设课程思政示范课，“培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当”[4]。
从浩瀚的宇宙，到蔚蓝的海洋，再到广褒的大地；从传统的制造领域，到世界潮流最前沿，中国装备制造已经今非昔比。强大的装备制造，大国重器，大国工匠，为机电类专业课程教学提供了最丰富的思政元素。通过课程思政示范课程建设、与中国印刷博物馆共建等活动，深度挖掘提炼印刷出版行业、机电类专业知识体系中所蕴含的思政价值和精神内涵，“科学合理拓展专业课程的广度、深度和温度，从课程所涉及的专业、行业、国家、国际、文化、历史等角度，增加课程的知识性、人文性，提升引领性、时代性和开放性”[4]。专业实践课程，注重学思结合、知行统一，培养学生勇于探索的创新精神、善于解决问题的实践能力，在亲身参与中增强创新思维、创造意识和创业能力。
4.5 教学方法的改革
适应新工科课程教育要求，强化课程内容与专业相结合、与产业前沿科技创新成果相融合，围绕产业链和创新链规划专业课程体系、设计课程内容、创新课程教学方式。
根据专业培养标准（毕业生能力）与实现途径（课程支撑），在本学科开展研究取得的成果基础上，结合新技术在行业装备中的典型应用，开展多种方式的课程教学实践，以此寻找合适的学习方法来推动应用能力的培养，提升课程教学效果，培养学生的工程实践和创新思维能力。
（1）坚持“以学生为中心”，进行启发式、探究式、讨论式、参与式等的教学方式改革，提高学生在课堂上的参与度。如自动化专业提出“步入式”教学方法，大幅度提高了学生的学习积极性。“步入式”教学是将学生的课堂转移至互动实验室中，由教师组织课堂的教学内容，并让学生采用互动式教具对刚刚学习到的教学内容进行验证的方式，将学生引入教学过程中，通过简单的实时验证，增强学生对某些难以理解的理论内容的消化和吸收；同时，实时验证的结果也可以增强学生的动手能力，将原本只有讲解的课堂，变换为互动式的课堂，改善了教学效果。
（2）工程应用场景式的教学实践。在专业综合能力培养的相关课程中，采用项目驱动方式，围绕若干工程应用场景设计学习任务与实现要求，把学生置身于工作现场，以学生为主体，来完成项目，锻炼和培养其工程应用能力。
（3）引入项目制教学方式。联合行业企业和科研机构，将项目制的教学方式贯穿于教学全过程；全力配置“双师型”课程师资力量，邀请企业和科研机构的企业家、科研人员和工程师参与到课程的教学过程当中，打造实战型教学团队，提升产学研协同育人的实效性。
通过精准全面的把握好新产业、新技术发展动态，依托于科教融合、产教融合的方式来打造研究型、创新型的课堂，可以切实提升课堂教学效率。革新传统的、灌输性的工科课堂教学模式，创新学生的学习兴趣与思维，提升学生对专业和产业创新的认知深度，提升学生的实践能力与整体素养。
4.6 完善实践教学体系
面向专业教学需要和产业技术发展，积极构建课内外、校内外专业实践教学体系。实践教学主要包括：课程实验、课程设计、企业工程实践、企业实训实习、毕业设计等，突出培养学生专业技术基本技能、综合性设计性实验能力、初步科研能力、综合应用及创新能力。
以课程实验为基础构建实验教学体系，逐步形成综合性、设计性及创新性的分层次、阶梯型的分类教学实验模式，培养学生自主式、合作式和研究式三维一体的创新能力。
着重建设特色实验室，打造印刷装备产学研用教育资源平台，实现大学教师、企业工程师、专业学生的共用共享。一方面可让学生更直观地了解产业前沿的发展趋势，开拓学术视野；另一方面又让学生参与实际的科研、技术开发与工程应用，有效地提高创新意识和工程实践能力。
学院充分利用行业优势，围绕产业链和课程体系精心选择行业中特色的企业，建设了二十家智能印刷装备实习实训基地，进一步拓展实验教学资源，提升三个专业的实践教学能力。学生定期去企业实习、参加工程实训，或是由教师带队参加科技服务，不仅使学生对理论知识的感性认识得到深化，更重要的是让学生将实际生产和技术应用与专业学习、科学研究相联系，同时提升了工程实践的能力和潜力。
4.7 突出创新创业能力培养
贯彻“协同育人”“实践育人”理念，积极引导第二课堂的开展，通过科研导师制、各级机电类学科竞赛、创客平台等方式，探索培养面向未来的创新型工程人才的模式和维度，以促进一课堂和第二课堂的有机融合，锻炼学生的创新精神、创新思维和创新能力。
开设“创新实验室”与“创客工作室”，由学院组织、专业教师指导、学生科技社团管理，主办系列讲座、参加创意与创客实践等活动，提升学生参与创新的兴趣；并由社团组织和引导科技创作的“创意-设计-制作-分享”的程序递进，充分挖掘“创客”们的潜能。精心组织指导学生参加机械创新大赛、电子设计大赛、互联网+、校企联合创新大赛等各级各类学科竞赛，锻炼学生创新思维和实践能力，提升团队合作意识；特别是校企联合创新大赛，由企业提出、专业教师凝练行业关键技术、典型工程应用，促进学生专业知识的应用与创新。积极开展校企业协同，大力推行科研导师制，使学生融入教师科研团队，进实验室、进企业、进课题组，有效提升学生的科研能力和实际工程能力。
4.8 产学研合作机制融入人才培养与产业创新中
联合行业企业，拓展产学科合作，构建有效的“学科方向-团队-平台”机制，打通学科建设、专业建设、产业应用之间的边界，形成面向产业链和创新链的有机整体，有效促进科学研究、人才培养和行业产业需求。
加强校内外、专兼职相互融合的教学与科研队伍。通过项目申报、科技合作、技术服务等方式，加快引进人才与现有人才之间的融合发展；通过导师制、团队制、企业挂职锻炼等形式，为青年教师快速成长提供条件。聘请行业专家、引领人才、创业先锋、企业工程师融入团队，共同开展教学科研与工程应用。
产学研协同注重活动中的教育属性，突出创新人才培养。产业与学科专业有内在的知识联系，高校为发展学科专业而引入或参与产业活动的过程中要突出教育性，强化学科建设和专业建设，凸显人才培养[5]。一方面，积极鼓励教师们将科研中成熟的研究成果、应用实践融入教学中，并通过科研导师等方式，实现对学生的理论知识、科研水平、工程实践能力的培养与提升，突出综合素质培养。另一方面，鼓励行业企业用技术创新和推广反哺高校人才培养，特别是建设专业特色实验室、共建实习实训基地、高级工程师兼职授课、共同指导毕业设计和实习等。这将大大促进学生充分了解产业发展、工程应用、产业前沿技术等知识，也使学生受到企业工程训练，为综合素质的提升打下坚实基础，也为产业未来发展丰富了后备技术人才。
产学研协同注重活动中的技术引领，突出工程实际应用，促进产业发展[6]。对企业而言，把高校作为自身的重要战略合作伙伴，强化了与高校的科技研发合作，激发高校的优质科研资源活力，引导高校产出高水平可供转化的核心科技成果，助力高校把成果转化为产业行业的现实生产力，为产业的转型升级提供了技术支撑，也促进教师与学生融入企业的技术团队，强化了企业的技术力量，支持行业企业的知识密集型创新创业文化的形成，有力地推动了产业发展和技术进步[5]。
5.结语
印刷包装业与国家“供给侧改革”“一带一路”“互联网+”“大众创业、万众创新”等发展战略息息相关，应用型机电类工程专业建设要紧密结合印刷包装产业链与创新链对机电类工程专业人才培养的需求，深化校企合作、产教融合、协同育人，构建有效体现知识、能力、素质协调发展的机电类工程专业人才培养新模式。学院积极转变高校专业培养、行业企业用人的单向育人思维，围绕“学科—专业—产业链”建设机电类工程专业体系，从区域社会发展和我国印刷包装产业创新升级需求出发，积极推动学院与行业创新资源优势互补，构建起产学研有效合作的育人机制，通过有效的实践，达成面向特色产业的机电类新工科人才培养的目标。
参考文献
[1]王亚煦.新工科建设背景下产学研协同育人体系的构建——以粤港澳大湾区高校为例[J].中国高校科技，2022（5）：80.
[2]别敦荣.工科、工科教育及其改革断想[J].中国高教研究，2022（1）：13.
[3]胡赤弟.论区域高等教育中学科—专业—产业链的构建[J].教育研究，2009（6）：83-88.
[4]教育部．高等学校课程思政建设指导纲要[A/OL]．（2020-06-01）[2021-11-25].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.
[5]刘文霞.高校学科专业与产业链式融合的内涵、困境与突破[J].盐城师范学院学报，2021（5）：121-123.
[6]王亚煦.新工科建设背景下产学研协同育人体系的构建——以粤港澳大湾区高校为例[J].中国高校科技，2022（5）：81-84.
[1] 基金项目：本文获北京市高校教改项目（面向印刷包装全产业链的高等工程技术人才产学研合作培养模式研究，项目编号：2015-MS152）和北京印刷学院教学改革重点项目（面向印刷行业的机电类专业新工科建设研究）支持。