“中國(guó)制造2025”背景下的智能制造教學(xué)創(chuàng)新研究

郝飛

摘要：為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)體制改革和傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求，本文以國(guó)家對(duì)智能制造人才需求為導(dǎo)向，從“中國(guó)制造2025”背景下的智能制造人才培養(yǎng)模式、教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)三個(gè)方面具體闡述了智能制造教學(xué)創(chuàng)新研究。

關(guān)鍵詞：中國(guó)制造2025 智能制造 教學(xué)創(chuàng)新研究

課題：本文系2018年產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“基于vR技術(shù)的《機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用》職業(yè)技能培訓(xùn)共享課程教學(xué)改革創(chuàng)新研究”（教高司函[2018]47號(hào)）研究成果。

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。當(dāng)前我國(guó)傳統(tǒng)制造正向智能制造轉(zhuǎn)向升級(jí)?！吨袊?guó)制造2025》提出“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針。開(kāi)展中國(guó)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的重大戰(zhàn)略部署，對(duì)高等教育、職業(yè)教育提出了新的要求。在智能制造的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下，我國(guó)面臨的最大挑戰(zhàn)是高端人才的匱乏和低端人才的過(guò)剩。傳統(tǒng)的教育體系中的學(xué)科設(shè)置和教學(xué)理念是基于20世紀(jì)80年代工業(yè)需求制定的。過(guò)去的30年學(xué)科專業(yè)不斷細(xì)分的教育模式難以培養(yǎng)能夠駕馭日益復(fù)雜綜合的制造業(yè)體系?！爸袊?guó)制造2025”的實(shí)踐不僅僅對(duì)企業(yè)自身提出了挑戰(zhàn)，而且對(duì)傳統(tǒng)的教育體制提出了新挑戰(zhàn)，智能制造大勢(shì)所趨。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)在“中國(guó)制造2025”背景下，以智能制造人才發(fā)展要求為契機(jī)，堅(jiān)持“雙證書”高技能應(yīng)用型職教師資人才培養(yǎng)模式，從智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方案實(shí)施及評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行了智能制造教學(xué)創(chuàng)新研究，并得以實(shí)施。

一、智能制造教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

智能制造教學(xué)平臺(tái)是完全符合對(duì)“中國(guó)制造2025”智能制造人才的培養(yǎng)條件，也融合了職業(yè)教育人才需求理念，并且結(jié)合學(xué)校特色而研發(fā)的以高技能、高水平人才質(zhì)量培養(yǎng)為目標(biāo)的綜合性教學(xué)平臺(tái)。

智能制造教學(xué)平臺(tái)根據(jù)機(jī)電一體化、機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)通信、電子信息、自動(dòng)化、人工智能領(lǐng)域的工程生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)而建成，其涵蓋機(jī)器人、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)行控制、可編程序控制、傳感檢測(cè)與測(cè)量、液壓與氣動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制、軟件工程、控制工程及數(shù)控加工等課程。這些專業(yè)技術(shù)課程深度融合，再根據(jù)國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)了新型綜合教學(xué)平臺(tái)。以下從單元組成和功能特點(diǎn)兩個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1.智能制造教學(xué)平臺(tái)的單元組成

智能制造教學(xué)平臺(tái)主要由監(jiān)控與調(diào)度、物流倉(cāng)庫(kù)、產(chǎn)品生產(chǎn)線、產(chǎn)品加工與制作、機(jī)器人裝配、機(jī)器人搬運(yùn)、產(chǎn)品視覺(jué)檢測(cè)、AGV（AutomatedGuided Vehicle）導(dǎo)航群等模塊組成。

2.智能制造教學(xué)平臺(tái)的功能特點(diǎn)

智能制造教學(xué)平臺(tái)具有使用靈活、高效節(jié)能、安全防護(hù)、全智能網(wǎng)絡(luò)化等功能特點(diǎn)。

（1）全方位數(shù)據(jù)調(diào)度功能。實(shí)現(xiàn)從數(shù)字化立體倉(cāng)庫(kù)對(duì)加工物料出庫(kù)、生產(chǎn)線運(yùn)輸、數(shù)控加工、機(jī)器人搬運(yùn)、產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品視覺(jué)檢測(cè)和AVG運(yùn)載協(xié)同合作運(yùn)行等智能化處理。

（2）個(gè)性化實(shí)訓(xùn)教學(xué)功能。建設(shè)的智能制造平臺(tái)各個(gè)組成單元可獨(dú)立分布運(yùn)行，可以根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域單獨(dú)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，也可以分層次分模塊進(jìn)行教學(xué)，如機(jī)器人智能裝配單元可作為機(jī)器人領(lǐng)域?qū)W員單獨(dú)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)訓(xùn)平臺(tái)靈活、實(shí)用、節(jié)能環(huán)保及共享等特點(diǎn)。

（3）信息網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管功能。智能制造的全過(guò)程數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化管理，如物流管理信息、網(wǎng)絡(luò)下單信息、電子看板監(jiān)視功能等，支持客戶網(wǎng)絡(luò)下單進(jìn)行個(gè)性化定制產(chǎn)品，全自動(dòng)完成客戶需求。

（4）全自動(dòng)柔性制造功能。平臺(tái)整合數(shù)控車床、數(shù)控銑床、物流倉(cāng)庫(kù)、裝配機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、視覺(jué)質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)品生產(chǎn)線等單元，實(shí)現(xiàn)工廠全自動(dòng)加工產(chǎn)品，體現(xiàn)智能制造的智慧性。

（5）體感化虛擬現(xiàn)實(shí)功能。VR（Virtual Reality）虛擬現(xiàn)實(shí)功能，動(dòng)態(tài)畫面和真實(shí)體感融合在三維環(huán)境中;AR（Augmented Reality）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能，實(shí)時(shí)地將視覺(jué)拍攝全景及位置跟蹤進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像處理，實(shí)現(xiàn)智能制造教學(xué)平臺(tái)虛擬和現(xiàn)實(shí)全景互動(dòng)。

二、智能制造人才培養(yǎng)模式

“中國(guó)制造2025”大背景下，智能制造改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、人機(jī)關(guān)系和商業(yè)模式，進(jìn)而改變了人在產(chǎn)品全生命周期中各環(huán)節(jié)的角色。職業(yè)教育作為人才培養(yǎng)基地對(duì)人才的培養(yǎng)也提出了新的條件、新的要求。以下從課程體系建設(shè)、訓(xùn)練方案、產(chǎn)教融合協(xié)同育人機(jī)制三個(gè)方面進(jìn)行分析“新工科”智能制造人才培養(yǎng)模式。

1.交叉學(xué)科深度融合的課程體系

智能制造融合多門專業(yè)學(xué)科，所培養(yǎng)的人才不僅要掌握跨學(xué)科專業(yè)理論知識(shí)，還要掌握智能制造工程技術(shù)能力。學(xué)校以“雙師型”職教師資和高技能應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，開(kāi)發(fā)研究智能制造教學(xué)需要的專業(yè)知識(shí)深度融合的一體化課程體系。如自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域?qū)W生重點(diǎn)開(kāi)設(shè)自動(dòng)控制技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)，而其他的課程可以適當(dāng)減小難度或者作為素質(zhì)拓展課程進(jìn)行授課。

2.職業(yè)技能層次遞進(jìn)的訓(xùn)練方案

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)堅(jiān)持以“本科+技師”“雙師型”碩士研究生為人才質(zhì)量培養(yǎng)為目標(biāo)的辦學(xué)特色，響應(yīng)國(guó)家對(duì)智能制造人才的培養(yǎng)要求。根據(jù)智能制造課程體系和國(guó)家職業(yè)技能專業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)制定了符合新時(shí)代智能制造教學(xué)的職業(yè)技能訓(xùn)練培養(yǎng)方案。設(shè)計(jì)的訓(xùn)練方案是根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)掌握水平在原有學(xué)科領(lǐng)域?qū)哟芜f進(jìn)式培養(yǎng)智能制造人才，圍繞專業(yè)核心應(yīng)用能力的培養(yǎng)，推行逐級(jí)遞進(jìn)式教學(xué)法。

（1）融合協(xié)同育人的培養(yǎng)機(jī)制。在智能制造課程體系和遞進(jìn)式訓(xùn)練方案的基礎(chǔ)上，學(xué)校堅(jiān)持“動(dòng)手動(dòng)腦，全面發(fā)展的”辦學(xué)理念，深入研究適應(yīng)新時(shí)代的智能制造產(chǎn)學(xué)融合協(xié)同育人的培養(yǎng)機(jī)制，主要從工程案例和“雙師型”導(dǎo)師兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。

（2）產(chǎn)教融合的工程案例。為了適合智能制造市場(chǎng)需求，學(xué)校進(jìn)行產(chǎn)教融合協(xié)同育人，支持師生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，生產(chǎn)與教學(xué)、產(chǎn)業(yè)與教育全過(guò)程密切結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。特別在“中國(guó)制造2025”智能制造人才需求側(cè)做了深入研究與探析，實(shí)現(xiàn)以解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向、企業(yè)深度參與人才的全方位培養(yǎng)。在教學(xué)中，以智能制造工程案例為依托，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)，整個(gè)過(guò)程都是以企業(yè)的工程案例為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全方位教學(xué)。

（3）產(chǎn)教融合的“雙師型”導(dǎo)師。智能制造教學(xué)實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)與學(xué)校人才培養(yǎng)的良好對(duì)接，重在“雙師型”導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)。學(xué)校在基于職業(yè)技能等級(jí)制的理論實(shí)踐一體化“雙師型”師資隊(duì)伍基礎(chǔ)上，探索新時(shí)代“中國(guó)制造2025”背景下的智能制造方面專業(yè)知識(shí)深度融合的復(fù)合型高技能應(yīng)用型“雙師型”導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)。目前響應(yīng)教育部、人社部對(duì)產(chǎn)教融合的戰(zhàn)略部署，和企業(yè)協(xié)同開(kāi)發(fā)國(guó)家智能制造人才培養(yǎng)方案，其中最重要的是培養(yǎng)一批具有匠心的新時(shí)代“雙師型”導(dǎo)師。學(xué)校國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)示范中心“突出產(chǎn)學(xué)結(jié)合，深化綜合改革，推進(jìn)模式創(chuàng)新，培養(yǎng)高層次技能人才”的基本理念，對(duì)推進(jìn)學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)緊密合作、不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

三、智能制造的教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)

學(xué)校搭建智能制造教學(xué)工廠，旨在根據(jù)教學(xué)平臺(tái)和人才培養(yǎng)模式培養(yǎng)新時(shí)代智能制造高質(zhì)量人才，本著學(xué)校特色培養(yǎng)應(yīng)用型、雙證書、高技能人才。學(xué)校根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域分層次培養(yǎng)智能制造人才，堅(jiān)持以學(xué)生為中心的一體化任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)和全過(guò)程精細(xì)化科學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)。為提高人才質(zhì)量培養(yǎng)，學(xué)校進(jìn)行深入研究和優(yōu)化智能制造教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)方法。

1.智能制造一體化教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)

智能制造一體化教學(xué)實(shí)施過(guò)程以學(xué)員對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)知、操作、裝調(diào)、編程及維護(hù)為主線，進(jìn)行職業(yè)性一技術(shù)性一知識(shí)性一技能性知行合一的一體化教學(xué)。堅(jiān)定學(xué)校辦學(xué)理念;培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)專門人才，創(chuàng)新研究職業(yè)技能遞進(jìn)層次的一體化教學(xué)模式。例如，機(jī)電一體化類技能類高級(jí)等級(jí)機(jī)電一體化裝調(diào)技術(shù)是滿足對(duì)智能制造生產(chǎn)線的基礎(chǔ)操作，整機(jī)調(diào)試和維護(hù)應(yīng)用，達(dá)到企業(yè)對(duì)智能制造中機(jī)電一體化高技能應(yīng)用型人才需求的職業(yè)技能實(shí)訓(xùn)要求。采用考勤、情感行為表現(xiàn)、知識(shí)技能掌握、實(shí)訓(xùn)考核、實(shí)訓(xùn)報(bào)告、職業(yè)素養(yǎng)與能力的全過(guò)程任務(wù)驅(qū)動(dòng)一體化考核，全方位激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到學(xué)校育人目標(biāo)，取得職業(yè)技能資格證書，滿足智能制造人才需求。

2.智能制造體感式教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)

為了讓其他領(lǐng)域?qū)W生及老師了解智能制造專業(yè)技術(shù)，作者又進(jìn)行教學(xué)改革開(kāi)展素質(zhì)擴(kuò)展課程和研究實(shí)踐體感式教學(xué)方法，讓學(xué)習(xí)者身臨其境體驗(yàn)智能制造教學(xué)工廠。體感式教學(xué)堅(jiān)持以學(xué)生為中心，發(fā)揮場(chǎng)景感受優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)習(xí)者全方位感受智能制造教學(xué)平臺(tái)，了解無(wú)人網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字制造工廠的發(fā)展空間和優(yōu)勢(shì)地位，逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的興趣，逐步將智能制造技術(shù)內(nèi)化于心?；隗w感式教學(xué)的素質(zhì)擴(kuò)展課程同時(shí)讓不同領(lǐng)域?qū)W習(xí)者發(fā)揮個(gè)人專業(yè)優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新能力，組建學(xué)習(xí)研究團(tuán)隊(duì)，將多領(lǐng)域知識(shí)相融合培養(yǎng)智能制造高技能人才，符合智能制造技術(shù)及人才培養(yǎng)的內(nèi)在體現(xiàn)。

四、小結(jié)

智能制造深度融合多領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)。職業(yè)教育學(xué)校肩負(fù)培養(yǎng)新時(shí)代智能制造人才的歷史使命，要不斷進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新改革研究，解決“中國(guó)制造2025”智能制造人才需求問(wèn)題，解決智能制造多領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)深度融合問(wèn)題。本次智能制造教學(xué)改革得以實(shí)施，效果很好，可為諸多院校智能制造課程改革與實(shí)施提供參考。