高職智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)課程改革初探

周?chē)?guó)棟

摘? 要： 分析了目前高職智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)在程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)中面臨的問(wèn)題，介紹了國(guó)內(nèi)外工科專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀。結(jié)合我國(guó)智能制造行業(yè)的現(xiàn)狀，提出了程序設(shè)計(jì)課程的改革方案。為面向智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高職工科人才培養(yǎng)方案的制定和改進(jìn)，起到理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考作用。

關(guān)鍵詞： 程序設(shè)計(jì); 課程改革; 智能制造; 高職教育

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2019）08-62-03

Abstract： This paper analyses the problems faced by intelligent manufacturing specialty in teaching of programming courses in higher vocational college at present， and introduces the current situation of the training of programming ability of engineering specialty at home and abroad. Based on the current situation of intelligent manufacturing industry in China， the reform plan of programming courses is put forward. It will provide theoretical guidance and practical reference for the formulation and improvement of the training plan of engineering talents in higher vocational colleges for the specialty of intelligent manufacturing.

Key words： programming; curriculum reform; intelligent manufacturing; higher vocational education

1 程序設(shè)計(jì)能力不足已成為高職智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)發(fā)展的一大瓶頸

隨著以智能制造為主攻方向的“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，面向智能制造崗位的高技能人才培養(yǎng)改革備受關(guān)注。智能制造要盡快落地，并形成推動(dòng)制造業(yè)全面升級(jí)換代的有效推力，就必須要有數(shù)量足夠、素質(zhì)優(yōu)秀、技能過(guò)硬的職業(yè)技能人才做保障。2018年，教育部提出“新工科”建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略，2019年春節(jié)一過(guò)，國(guó)務(wù)院便公布《國(guó)家職業(yè)教育改革方案》。

智能制造在高職專(zhuān)業(yè)里涉及到的專(zhuān)業(yè)比較多，主要有機(jī)電一體化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多的信息技術(shù)開(kāi)始融入智能制造，比如人工智能、機(jī)器視覺(jué)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等。目前，將機(jī)電和信息兩類(lèi)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行融合，是很多高職院校的專(zhuān)業(yè)改革方向之一，我校在2018年積極行動(dòng)，將機(jī)電工程系和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系合并，并成功立項(xiàng)湖南省高職院校一流特色專(zhuān)業(yè)群-以智能制造為發(fā)展方向的互聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)群。

一年以來(lái)，融合發(fā)展的專(zhuān)業(yè)群建設(shè)初見(jiàn)成效，在2018年全國(guó)智能制造大賽中，斬獲全國(guó)一等獎(jiǎng)，并先后獲得多項(xiàng)以智能制造為研究方向的省級(jí)課題立項(xiàng)，進(jìn)入全省甚至全國(guó)的智能制造專(zhuān)業(yè)前列。

融合發(fā)展也暴露出一些問(wèn)題有待我們繼續(xù)深入改革，工科學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力較弱，不適應(yīng)企業(yè)對(duì)智能制造崗位的需求，這是其中最突出的一個(gè)問(wèn)題。隨著工科專(zhuān)業(yè)深化課程教學(xué)改革，一批“軟硬融合”的新課程及其實(shí)訓(xùn)室逐步開(kāi)設(shè)，有新一代可編程控制器（PLC S7-1200）實(shí)訓(xùn)室、組態(tài)控制實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)APP實(shí)訓(xùn)室等等。跟傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室相比，這些實(shí)訓(xùn)室更現(xiàn)代、也更貼近智能制造時(shí)代的需求。與此同時(shí)，由于學(xué)生前期程序設(shè)計(jì)能力準(zhǔn)備不足，導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度推進(jìn)慢，教學(xué)效果不好的問(wèn)題也日趨凸顯。

其實(shí)，不單是在學(xué)校里，智能制造的應(yīng)用企業(yè)也同樣面臨技術(shù)人員軟件操作能力不夠的問(wèn)題。

因此，我們必須正視的一個(gè)變化：智能制造崗位的人才能力需求正在發(fā)生著巨大的改變，已經(jīng)由過(guò)去強(qiáng)調(diào)硬件操作能力變?yōu)閺?qiáng)調(diào)軟件操作和程序設(shè)計(jì)能力。

毫不夸張地說(shuō)，工業(yè)4.0主導(dǎo)的智能化時(shí)代，程序設(shè)計(jì)能力已經(jīng)上升為高職工科學(xué)生必須具備的核心技能之一，而當(dāng)前的培養(yǎng)方案卻大都停留在工業(yè)3.0自動(dòng)化時(shí)代的硬件調(diào)試能力的培養(yǎng)。因此，改革培養(yǎng)方案，盡快彌補(bǔ)程序設(shè)計(jì)能力不足的短板，成為智能制造背景下工科技能人才培養(yǎng)的當(dāng)務(wù)之急。

2 國(guó)內(nèi)外工科專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

美國(guó)是一個(gè)極其重視軟件開(kāi)發(fā)和程序設(shè)計(jì)能力的國(guó)家，其高等職業(yè)教育主要在社區(qū)大學(xué)完成，據(jù)2016年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)社區(qū)大學(xué)的工科專(zhuān)業(yè)，程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的課程非常豐富，從程序理論的基礎(chǔ)知識(shí)，到matlab等工具的使用，再到人工智能的前沿均有涉及，開(kāi)設(shè)課程學(xué)分普遍達(dá)到231左右，占據(jù)所有開(kāi)設(shè)課程學(xué)分的50%以上[1]。

德國(guó)工業(yè)非常發(fā)達(dá)，工科人才的培養(yǎng)也有很多可取之處。21世紀(jì)處，德國(guó)率先在全球范面內(nèi)開(kāi)展以程序設(shè)計(jì)能力為核心的本碩連讀的工程人才培養(yǎng)模式，其中以德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)、德國(guó)達(dá)姆施塔特大學(xué)等高校最為著名。同樣，德國(guó)的高職工科人才也越來(lái)越重視程序設(shè)計(jì)的培養(yǎng)，從2014年開(kāi)始，德國(guó)實(shí)施 “職業(yè)教育結(jié)構(gòu)改革計(jì)劃”，每年投入3700萬(wàn)歐元將傳統(tǒng)機(jī)電制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)變[2]。

國(guó)內(nèi)的理工類(lèi)院校，工科學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)改革受到各高校的普遍關(guān)注，北京航空航天大學(xué)的宋友教授認(rèn)為，程序設(shè)計(jì)能力是所有工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必備基礎(chǔ)，在信息時(shí)代，其基礎(chǔ)性地位就跟數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科一樣，已不可或缺[3]。上海交通大學(xué)的汪紅兵教授通過(guò)對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)分析和研究，探討了工科學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)[4]，湖北工業(yè)大學(xué)的王春枝教授分析了當(dāng)前培養(yǎng)模式存在的問(wèn)題，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，提出課程整合和強(qiáng)化實(shí)踐等一系列方法和措施，用以改進(jìn)程序設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)模式[5]。

除了本科院校之外，高職的一些教育專(zhuān)家也進(jìn)行了卓有成效的研究，無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的張節(jié)蘭老師提出，對(duì)于高職工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生，程序設(shè)計(jì)能力是其將來(lái)在科學(xué)研究、工程實(shí)踐中進(jìn)行邏輯推理、問(wèn)題求解、方案設(shè)計(jì)、信息處理、數(shù)據(jù)管理等方面的基本能力[6]。深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院的張競(jìng)丹教授在與華為校企合作的長(zhǎng)期實(shí)踐中，總結(jié)出適合于工科專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程"校企合作、工學(xué)結(jié)合"的實(shí)踐教學(xué)方法，并建立了與高職教育人才培養(yǎng)目標(biāo)相一致、適應(yīng)社會(huì)需求的課程體系，并取得了一定的教學(xué)效果[7]。

綜上所述，從本科到高職，工科學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)問(wèn)題，都普遍存在，且越來(lái)越受到關(guān)注。有部分學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了較深入的研究和實(shí)踐，并得到了一些成功經(jīng)驗(yàn)。但現(xiàn)有的研究都過(guò)于寬泛，缺乏針對(duì)性，而導(dǎo)致收效甚微。本文將范圍限定在“智能制造”這個(gè)背景下，來(lái)具體研究所涉及到的工科專(zhuān)業(yè)如何培養(yǎng)智能制造方向所需人才的程序設(shè)計(jì)能力。

3 程序設(shè)計(jì)課程的改革方案

第一階段，調(diào)研對(duì)象為智能制造的典型技術(shù)技能崗位，通過(guò)對(duì)崗位當(dāng)前所需的核心技術(shù)技能以及最新發(fā)展趨勢(shì)的分析，得出保持技術(shù)技能持續(xù)發(fā)展以及持續(xù)創(chuàng)新，所需必要的程序設(shè)計(jì)知識(shí)、能力和素質(zhì)體系，為進(jìn)一步的培養(yǎng)方案和課程改革做準(zhǔn)備。

第二階段，構(gòu)建新的高職工科人才培養(yǎng)體系，在第一階段研究結(jié)論上，對(duì)比當(dāng)前人才培養(yǎng)體系中不適應(yīng)智能制造對(duì)程序設(shè)計(jì)能力需求的因素，并制定出高職工科專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)模塊的基本框架。

接下來(lái)，進(jìn)入第三階段，設(shè)計(jì)出基于新程序設(shè)計(jì)能力框架的主干課程體系，進(jìn)一步細(xì)化出相應(yīng)的課程教學(xué)大綱，并組織企業(yè)專(zhuān)家和骨干教師進(jìn)行論證。

第四階段轉(zhuǎn)入實(shí)踐研究，選取當(dāng)前熱門(mén)專(zhuān)業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)兩個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)，按照新的課程教學(xué)大綱，以一到兩門(mén)課為突破口，通過(guò)二年的新課程體系實(shí)踐，對(duì)比分析學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的提升效果，最后總結(jié)改進(jìn)，得到較為完善的程序設(shè)計(jì)能力模塊課程體系和教學(xué)資源。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)兩年多教學(xué)改革，目前初步取得了一些成果，成果包括三類(lèi)，一是論文，主要展現(xiàn)智能制造視域下高職工科專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)能力的內(nèi)涵，二是課程模塊教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，展示面向現(xiàn)代智能制造崗位的高職工科專(zhuān)業(yè)新能力培養(yǎng)的實(shí)施方案，三是教學(xué)資源庫(kù)，用來(lái)幫助教師開(kāi)展新能力培養(yǎng)教學(xué)實(shí)施，以及學(xué)生的自學(xué)。

高職智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)程序設(shè)計(jì)課程改革有十分重要的意義。一來(lái)將可以為面向智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高職工科人才培養(yǎng)方案的制定和改進(jìn)，起到理論指導(dǎo)作用，為全國(guó)智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革提供理論依據(jù)。二來(lái)將有望改變工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力不足的現(xiàn)狀，培養(yǎng)出更多既懂工業(yè)，又懂人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用技術(shù)的高技能人才，為我國(guó)智能制造的發(fā)展提供更好的智力支持和人才儲(chǔ)備。

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