中国制造2025视域下高职高专智能制造类专业课程体系模块化研究

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  摘  要:随着新一代信息技术与制造技术的融合,国家计划将传统企业改造为数字化、信息化、智能化企业,培养适应智能制造发展的创新型、技术型、技能型人才,它已成为时代赋予高职院校的发展新战略。文章以郑州电力高等专科学校智能制造类专业课程建设为例,探究采用“智能+网络+安全”的课程体系建设思路,构建新型的模块化课程体系。
  关键词:智能制造;人才培养模式改革;课程体系模块化
  中图分类号:G640       文献标志码:A         文章编号:2096-000X(2021)23-0084-05
  Abstract: With the integration of new generation information technology and manufacturing technology, the state plans to transform traditional enterprises into digital, informational and intelligent ones, and to train innovative, technological and skilled talents to adapt to the development of intelligent manufacturing, it has become a strategic proposition given to higher vocational colleges by The Times. Taking the course construction of Zhengzhou Electric Power Vocational School as an example, this paper explores the idea of "intelligence + network + security" course system construction, and constructs a new modular course system.
  Keywords: intelligent manufacturing; reform of personnel training mode; modularization of curriculum system
  “中國制造2025”的核心是智能制造。推进智能制造业是全球产业发展的必由之路,也是我国制造业转型升级的主要方向。根据制造业的发展趋势,国家制定了一系列智能制造业发展规划,教育部还提出了制造业发展的人才培养和提升规划。因此,随着新一代信息技术与制造技术的融合,国家计划将传统企业转变为数字化、信息化和智能化的企业,培养与智能制造发展相适应的创新型、技术技能型人才,这已成为时代赋予高职院校发展的新战略。本文以郑州电力高等专科学校智能制造类专业课程体系建设为例,构建基于“智能+网络+安全”理念的模块化课程体系。
  一、专业课程体系模块化建设意义
  (一)智能制造类专业人才培养模式进行探索与改革
  着眼于智能制造类专业人才培养模式,对其进行探索与改革,以河南省装备制造企业为依托,以校企合作共赢为切入点,以“教、学、做、知识、技能、素质”六位一体的教学方法为发力点,积极开展教学内容和教学方法的创新与建设,建设一支“专兼职结合、动态结合、团队合作”的师资队伍,把高职院校智能制造建设成为合格的高素质技术人才优势专业。
  (二)以改革人才培养模式为核心
  学校以人才培养模式的改革与创新为核心,以课程体系和教学内容的优化为重点,实施专业基础平台的通用化,教学内容的设计和教学方法的理论与实践相结合。更加注重了与制造业结构、职业岗位和职业资格证书的对接,增强了对学生就业创业能力和继续学习能力的培养。
  二、智能制造专业课程体系模块化定位
  (一)智能制造专业建设基本情况
  我校电气工程学院开设有制造大类的5个专业。目前,我校正在全面进行《悉尼协议》范式专业建设,建立了以机电一体化技术、发电厂及电力系统、电厂热能动力装置三个专业为第一批重点建设专业。
  近三年以来,学院的4个专业第一志愿报考率均达到110%以上,新生报到率90%以上;毕业生的职业资格获取率达到98%以上;毕业生就业率均在97%以上。毕业生以“技术过硬、吃苦耐劳、实践能力强、团队意识强”而闻名中原地区。据麦可思数据分析,毕业生待遇可观,发展前景良好,专业和工作满意度达80%。良好的社会声誉和较高的就业率为我院吸引了大批优质生源,考生录取分数逐年提高。招生规模逐年扩大,第一志愿报名率、新生入学率逐年提高。
  专业是以“基础强化,读训交替,素质递进”为培养步骤:
  第一学年,60%为理论文化课时,40%为机电基础实训课时(校内实训),针对专业学生基础知识能力薄弱的特点,以基础知识和基础能力为学习主要目的,实行“基础强化”过程。
  第二学年,50%为专业基础课时,50%为相关技能训练(包括理实一体化课程)。
  第三学年,20%为专业课时,80%为相关技能训练和顶岗实习,各项专业素质不断提高,适应工作岗位要求(见表1)。
  (二)专业人才培养定位
  面向全国,以智能制造产业链为中心,以机电一体化技术专业为核心,以数控技术、电气自动化技术、机械制造及其自动化、工业机器人等为重点的区域经济发展。通过人才培养机制创新、课程体系优化、师资队伍建设、培养条件改善和国际合作,人才培养已经完成了高素质、产学研紧密结合、社会服务能力强的国际先进智能制造专业群,形成了“双元合作、协同教育”的人才培养机制,建立了国内领先的全生命周期智能化制造实习基地,弘扬了面向先进制造业的“人才精神”,培养了品德高尚、技术精湛的智能化制造复合型人才。   (三)智能制造类专业间的逻辑关系
  根据《中国制造2025》《河南省国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》《郑州市国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要》,结合区域发展规划和产业转型升级的需要,积极适应数字化、网络化、智能化制造业人才培养的需要,郑州电力高等专科学校电气工程学院依托智能制造产业链,围绕智能制造全生命周期典型生产环节的专业群体组织,组建以机电一体化技术专业为核心,涵盖数控技术、电气自动化技术、机械制造与自动化和工业机器人技术等专业的智能制造专业相交叉融合,其中机电一体化技术专业开办于2003年,2011年被评为省级特色专业。智能制造类专业的目标是培养掌握智能制造技术的高素质技术人才,更好地为中原区域经济发展服务,整体推进职教的提质培优。我校开设的制造类专业间结构图如图1所示。
  三、智能制造类专业课程体系的构建
  (一)对应现代制造业的产业链
  智能制造是基于新一代信息技术,通过设计、生产、管理、服务等制造活动,是一种先进的制造工艺、系统和模式。智能制造过程是指通过自动化设备(机器人、高端数控机床、自动化集成設备等)和通信技术实现生产自动化,并能够通过各种数据采集技术(传感器、RFID、机器视觉等)将数据连接到智能控制系统(MES、DCS、PLC),以及通过工业以太网通信的方式,将数据应用到企业统一管理控制平台(ERP),从而提供优化的生产计划、协同制造与设计、个性化定制,最终实现智能化生产。
  (二)以智能制造行业的岗位群为导向
  “机器替代”并不是简单地替换人,而是用更高技术水平人员来代替他们。这并没有造成劳动者大规模失业,而是技术性失业,劳动者素质与就业需求不匹配的问题日益突出。新一轮技术创新对劳动力市场产生了重大的结构性影响。一方面,企业的普通劳动力不断被智能化、数字化、自动化的设备和机器人所取代,另一方面,创新技能、数字化、智能化、自动化人才匮乏。专家分析,拥有编程、安装、运行、维护等应用的设备技术工程师,是未来智能制造的热门职业。
  因此,中国制造2025战略要求发展智能制造业。依托优势企业,在重点领域建设智能工厂/数字化车间。到2025年,制造业重点领域全面实现智能化。
  (三)构建以工作过程为导向的课程体系
  智能制造类专业以培养满足智能制造行业生产、建设、管理、服务的一线工作岗位需求的高技能型技术人才为主要目标,并教会学生如何去做一个有理想、有知识、有能力、有责任感的人。通过理论与实践的有机结合,使毕业生具有一定的基础理论知识、较强的专业实践能力和较高的综合职业素质。
  针对岗位群对智能制造专业群毕业生的知识、能力和素质结构的要求,通过广泛调查和科学分类分析,围绕如何达到所需专业能力,设置相应的教学环节,通过项目导向、任务驱动组织教学,引入与国家职业资格标准、行业标准、技术规范、岗位操作规程相对应的专业岗位,校企合作构建以技术应用能力培养为主线,以工作过程为主导的课程体系。课程体系由交叉整合的理论教学体系和实践教学体系组成,现行以工作过程为导向的课程体系如图2所示。
  (四)专业人才培养模式创新
  逐步构建“分层递进,多元融合”的人才培养模式。尊重学生实践认知规律,依据专业群学科内容特点,结合当前企业生产实际,开发建设“分层递进”的专业课程体系,合理组织学生分层次学习“模块化”课程。
  配合改进教学形式与手段,充分发挥“信息化”教学手段优势,弱化班级概念,强化教师专项教学能力。以“专项化”教学替代项目化教学方式。关注学生个体差异,因材施教,解决原有整班教学弊端,使学生学得快的能“先走”,学得慢的能“暂留”,进而保障人才培养质量,优化资源配置,提高教学水平。结合行业产业链全过程相关岗位对接设置专业具体课程,落实职业教育“五个对接”,系统构建和优化适应“多层次递进、多元融合”人才培养模式的专业课程体系。坚持以专业群人才培养目标为依据,以校企合作开发为基本原则,建设保证专业群的基本规格和满足全面协同发展要求的“平台”课程,打造突出不同专业(方向)人才分流培养需求的“模块”课程。在专业整体框架下,通过深入分析专业内核心专业与相关专业的共性与差异性,形成一个公共平台与多个专业方向相互联系、相互渗透、共享和开放的课程体系,使学生不仅具有专业群体的共同知识和技能,而且具有专业(方向)发展的特点。
  四、目前建设成效
  (一)推动“课程思政”建设,落实立德树人根本任务
  将思想政治工作贯穿学科体系、专业体系、教材体系、管理机制体系之中,在传授课程知识的基础上引导学生将所学到的知识和技能转化为内在德性和素养,注重将学生个人发展与社会发展、国家发展结合起来。明确立德树人的根本培养方向,推动课程思政广覆盖,赋予专业课程价值引领的重任,并进一步提升和改善专业的育人成效。
  (二)全面推行“1+X”证书制度,深化人才培养模式改革
  深化复合型技术技能人才培养培训模式改革。加强政行企校合作,研创专业群人才资历框架体系和“1+X”书证融通人力资源育训模式。构建专业群人力资源育训方案,将职业技能证书培训内容有机融入专业人才培养方案,构建模块化课程体系,统筹教学组织与实施,深化教育教学方法改革,提高人才培养的灵活性、适应性、针对性。
  (三)完善推广校企联合产业学院的人才培养方法
  和经验
  在总结前期与郑州格力电器、郑州煤矿机械有限公司等企业合作办学经验的基础上,进一步推广校企联合产业学院的人才培养模式。坚持教育与一线生产相结合,遵循专业学生成长规律,培养学生职业道德、职业技能、人文素养和专业素质。在培训过程中,充分发挥校园文化和企业文化、职业精神在培养中的独特作用,促进良好的工业文化教育的发展,企业文化进校园进教室,重视生态和环境保护、绿色能源、循环经济和其他先进思想教育过程,促进专业技能和职业精神有机结合,培养追求卓越和探索创新的能力,奠定坚实的基础建设,从而培养更多的“大国工匠”。   (四)引进和借鉴国外先进教学标准和经验
  以中尼电力丝路学院和智能制造领域中外人文交流人才培养基地为基础,借鉴和引进国外先进的教育理念和办学经验,促进人才培养模式和教学的改革,推动智能制造专业群建设。
  (五)建成一个产业学院
  以专业集群发展为导向,深化产教融合,整合专业群建设资源,实施课程、资源、合作共享,建设专业群产业学院,依托海尔职教集团, 联合亚龙集团、郑州煤矿机械有限公司、慧科集团、郑州格力和清华洛阳研究院共建“智能制造产业学院”,发挥专业群集聚效应和服务功能。
  (六)与相关企业共同开展校企联合培养
  以校企深度融合为基础,遵循学徒“双身份”、培养“双主体”核心要求,与郑州格力集团、郑州煤矿机械有限公司和芜湖美的等合作开展智能制造专业群的校企联合培养产业学院,建立完善的校企合作体制机制,引入企业技术能手来学校授课,安排校内专任教师下企业锻炼,让学生在真实的企业环境中完成校企联合培养。
  五、模块化课程体系与三教改革相融合
  (一)教材与教法改革
  建设多种教学资源,最大限度地满足教师教学需要和学生学习需要,满足教育市场需求,提高教学、学习质量,促进教学改革。根据智能生产加工的需求将《机床电气控制及PLC》《数控工艺及编程》《CAD/CAM基础》《工业机器人系统集成》和《机械基础》编写成新型活页式教材并配套开发多媒体信息化资源;隔年修订一次,专业教材要随信息化技术和产业发展情况及时更新内容。
  推广校企“双元”教学模式,以实际工程项目为载体,按照行动导向设计教学内容,着重引入企业新标准、新技术、新工艺,全力推进专业群课程教材与教法的特色化建设,激发学生的学习兴趣,提升职业素质能力。
  以学校“智慧校园”平台为基础,借鉴现有学徒制试点经验,探索校企合作“理-虚-实”一体化课程教学新方法。适应“互联网+职业教育”发展需求,运用现代信息技术改进教学方式方法,推进虚拟工厂等网络学习空间建设和普遍应用。
  (二)教师教学创新团队建设
  以“四有”标准打造数量充足、专兼结合、结构合理的高水平双师队伍。专业群培养学术技术带头人1-2名。每个专业培养具有国际视野、在行业内有较高影响力的专业带头人1-2人,通过企业实践、技术研发、国外培训等途径,培养能够改进企业产品工艺、解决生产技术难题的骨干教师2-3人。完善兼职教师的选聘、培训、聘用、考核制度。到2023年,专业群师生比小于1∶18,专业双师教师比例达75%以上。
  依托“大师工作室”,提升群内各专业教师综合技能水平,使“双师型”素质教师占专任专业课教师的比例达到90%以上。新建“智能制造大师工作室”,加快推进专业群向高端装备制造产业转型升级,努力发挥大师工作室人才集聚效应,使专业群行业企业技术专家和能工巧匠比例不低于30%。
  坚持“引聘名师、培养骨干、校企合作、专兼结合”的原则,计划与郑州煤矿机械有限公司、郑州格力电器、芜湖美的、海尔等相关企业合作,深化教师队伍建设。派送专职教师定期到企业轮岗、参与项目研发;聘请企业一线技术、管理专家担任兼职实习指导教师;聘请企业能工巧匠建立大师工作室,提升教学团队创新和技术应用能力。通过建设构建一支以专业带头人为引领,专业骨干教师为核心,专兼结合的双师结构教学团队。
  校内专业带头人具体培养措施:企业兼职,参与重点项目建设,主持“校中厂”建设,推动发展课程建设。
  企业聘请专业带头人具体培养措施:专业开发、课程开发能力培训,国外先进教学理论进修,主持与企业合作共建校内外实训基地,指导实训课程开发,带领科研团队开展技术服务。
  骨干教师具体培养措施:开展五轴数控机床操作与加工工艺、CAD/CAM软件操作、机器人系统集成、智能制造产线等新技术培训,分批派送骨干教师到国内外进修学习,参与专业建设,承担课程建设、教材编写、指导学生技能比赛、参与教师教学比赛、对外技术培训,参加应用型科研项目。
  (三)实践教学基地建设
  目前已建成智能制造实训中心一个,可提供产品工业机器人应用编程1+X初中高考核、精密加工、加工工艺制定、加工程序编制、远程DNC通信等训练岗位,能够满足专业群内数控加工、程序编写、系统调试等单项训练内容。在现有基础上,计划增添智能库房、可视化管理、设备管理系统,以形成完整无人车间生产链条,彻底实现车间运行管理信息可视化、数字化。
  扩建或增建智能生产线。改造或更新现有数控设备,增强数据交互能力,将设备与机器人及检测设备合并形成智能制造生产线。争取于四年内新建3-4条智能生产线,服务于PLC、数控维修、工业机器人编程、设备维护保养等教学培训岗位的需求。同时智能生产线整体控制并入数字化车间的总控制系统内。
  同精密加工企业生产实际接轨,建设精密仪器和智能生产线工作专区,使之符合生产实际需要。这样既可满足教学需要,又可以满足生产和企业培训需求。
  依托机器人实训中心设备,积极申请行业能力评估鉴定,计划3年内完成工业机器人装调维修工、工业机器人操作调整工工种申报工作。
  加强与周边企业合作,如郑州格力、海尔集团、郑州煤矿机械有限公司等,建立机器人应用、高端数控设备操作及维修、机电一体化调试等专业方向校外人才培养基地。
  以智能制造线为依托,承接合作企业产品研发工作,或作为企业生产补充接受小批量订单。与企业签订人才流动协议,形成企业高技术人才与学校教师之间的流动,形成互聘机制,从而更好地实现“校中有厂,厂中有校”的人才培养模式,形成企业与学校的深度融合。
  秉持实训及一线教师走出去的原则,要定期外出进行教学交流,甚至可以定期前往如德国、日本等机械工业发达国家进行相关技能训练,了解世界机械行业发展趋势。
  在条件允许的情况下,拓展国外实训生产基地,每年送出20名成績优异的学生进入国外企业进行工作学习,开拓人才培养市场,加强国际交流。
  建设虚拟仿真产品设计实训室,着眼于专业未来发展,创建品牌特色,使专业具有可持续发展,最终建成多功能开放式教学与研发基地、“一体两翼”数字化教学资源体系,打造基于双创中心的开发能力培养模式。
  合理采用虚拟仿真设备和展示体验设备,实现虚拟仿真教学与研发和谐、共享、科技、创新的功能;以真实的生产加工应用项目为背景,基于真实的工作过程,构建集课程资源、虚拟仿真软件、实物实训装备于一体的“理、虚、实”一体化的教学与实训系统。
  参考文献:
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