關(guān)于“工業(yè)4.0”背景下中職數(shù)控專業(yè)教學(xué)改革的思考

陳俊英

摘要：為滿足“工業(yè)4.0”時代和中國制造轉(zhuǎn)型升級的需要，中職學(xué)校要進行數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)的改革，重新定位培養(yǎng)目標，重構(gòu)課程體系，創(chuàng)新教學(xué)模式，培養(yǎng)具有自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的復(fù)合型技能人才。

關(guān)鍵詞：中職學(xué)校教學(xué)改革 數(shù)控專業(yè)教學(xué) 工業(yè)4.0

“工業(yè)4.0”即以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命。智能制造已是世界制造業(yè)發(fā)展的大勢所趨。新的工業(yè)革命以信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)一信息物理系統(tǒng)相結(jié)合為手段，使制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。研究顯示，用機器人替代人力可以使制造業(yè)的成本降低50%。我國制造企業(yè)的機器人使用已呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的態(tài)勢。在我們參觀的三家企業(yè)——湛江寶鋼集團、湛江德利車輛部件有限公司和湛江明迪汽車零部件有限公司內(nèi)部，很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)已在使用機器，人，傳統(tǒng)的數(shù)控機床操作工正逐步被工業(yè)機器人替代。如湛江德利車輛部件有限公司機加一車間本田六班使用帶第七軸的發(fā)那科機器人生產(chǎn)線，效率比人工線提升60%?，F(xiàn)代制造業(yè)加速推進機器人等智能設(shè)備的應(yīng)用，勢必影響人力資源的結(jié)構(gòu)和配置。人工智能讓大批勞動密集型職業(yè)面臨衰落。中職學(xué)校數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)為制造業(yè)培養(yǎng)了大量技能型人才。在工業(yè)4.0背景下應(yīng)如何培養(yǎng)適合現(xiàn)代企業(yè)所需的數(shù)控技術(shù)人才，已是中職學(xué)校面臨的新課題。

一、重新定位培養(yǎng)目標

目前，絕大多數(shù)中職學(xué)校把為企業(yè)培養(yǎng)一線操作工作為目標。學(xué)生畢業(yè)時考取中級技能證書，能操作數(shù)控機床，會簡單編程就可以了。然而，在工業(yè)4.0時代，企業(yè)不再需要單純數(shù)控機床操作工，而迫切需要的是既會操作數(shù)控機床，會數(shù)控加工工藝編制和CAD/CAM等編程軟件技術(shù)，又能從事機床調(diào)試和維護等工作，可以把自己的想法變成現(xiàn)實的具有綜合職業(yè)能力的高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)人才。因此，在工業(yè)4.0背景下，中職數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)必須重新定位培養(yǎng)目標，確定以培養(yǎng)具有綜合職業(yè)能力的復(fù)合型數(shù)控高級人才為目標;要更加重視智能制造、綠色制造等所需的通用能力以及文學(xué)素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、愛崗敬業(yè)、團隊合作、時間管理等多方面軟技能的培養(yǎng);要注重學(xué)用相長、知行合一，使學(xué)生具備創(chuàng)新精神和實踐能力，增強學(xué)生的職業(yè)適應(yīng)能力和可持續(xù)發(fā)展能力。

二、重構(gòu)課程體系

工業(yè)4.0背景下，數(shù)控加工行業(yè)對人才培養(yǎng)規(guī)格和要求將發(fā)生重大調(diào)整。傳統(tǒng)的中職課程體系以技術(shù)為劃分學(xué)科課程的依據(jù)，已經(jīng)不能滿足制造企業(yè)對復(fù)合型員工的需求。為適應(yīng)智能制造時代的要求，中職學(xué)校需要重新構(gòu)建可操作性強的數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程體系。新的課程體系要注重對社會需求、知識體系和個性發(fā)展“三位一體”的有機整合，同時融入專業(yè)能力、方法能力和社會能力的培養(yǎng)。

（一）增設(shè)專業(yè)課程

培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能的核心和載體是課程。專業(yè)課程的設(shè)置直接關(guān)系到學(xué)生的職業(yè)能力和后續(xù)發(fā)展。課程設(shè)置在保留原有制造業(yè)人才培養(yǎng)基本能力課程的基礎(chǔ)，上，要融合制造業(yè)未來發(fā)展趨勢的相關(guān)元素，增加前沿性強的現(xiàn)代制造業(yè)課程。

1.增加智能生產(chǎn)技術(shù)

“中國制造2025”提出，工業(yè)機器人及智能化生產(chǎn)線需深度研發(fā)，智能生產(chǎn)是數(shù)控加工必然趨勢。增加智能生產(chǎn)技術(shù)課程，建立與生產(chǎn)、物流管理、人機互動及3D技術(shù)融合的復(fù)合加工知識體系。

2.融入信息技術(shù)和自動化技術(shù)

智能制造是利用計算機的專家系統(tǒng)模擬制造領(lǐng)域的專家分析、判斷和決策的智能行為，并將智能行為和智能機器融合起來，貫穿于制造企業(yè)各系統(tǒng)，使企業(yè)運作實現(xiàn)高度柔性化和集成化，從而代替人類勞動。而這些智能機器是以自動力化技術(shù)為基礎(chǔ)。所以，為適應(yīng)智能制造崗位需求，數(shù)控技術(shù)專業(yè)課設(shè)置，應(yīng)融入信息技術(shù)和自動化技術(shù)。

3.增加多軸數(shù)控技術(shù)內(nèi)容

在智能制造中，多軸聯(lián)動技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)控機床的核心技術(shù)。出于工業(yè)4.0智能制造的需要，數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程中必須增加多軸數(shù)控技術(shù)內(nèi)容和與機床系統(tǒng)相適應(yīng)的編程軟件課程。

4.增加數(shù)控機床故障診斷診斷與維修課程現(xiàn)代制造企業(yè)需要不再是單一的機床操作工，而是具有產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)操作、設(shè)備管理和維修等領(lǐng)域基本知識和基本技能的復(fù)合型人才。應(yīng)在數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程中增加數(shù)控機床故障診斷與維修課程，培養(yǎng)學(xué)生維護、維修、調(diào)試和檢測數(shù)控機床的能力，使學(xué)生在具備操作高級數(shù)控機床能力的基礎(chǔ)上，能夠?qū)?shù)控機床常見故障進行診斷與排除。

5.增加3D打印課程

現(xiàn)在許多智能制造生產(chǎn)線都已采用3D掃描自動化數(shù)據(jù)輸入方式，且隨著3D打印機普及，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展。3D打印技術(shù)成為現(xiàn)代工科類職業(yè)教育不可缺少的課程。

（二）調(diào)整“2+X”課程結(jié)構(gòu)

為了滿足多元化發(fā)展需求，中職學(xué)校應(yīng)改以就業(yè)為導(dǎo)向的課程結(jié)構(gòu)為“2+X”課程結(jié)構(gòu)，即前兩年所有學(xué)生學(xué)習(xí)共同課程，第三年根據(jù)學(xué)生就業(yè)、升學(xué)、創(chuàng)業(yè)等不同的發(fā)展需求，提供不同的課程模塊給學(xué)生選擇。這種課程結(jié)構(gòu)更加開放，學(xué)生有更多的選擇機會和發(fā)展空間。

三、創(chuàng)新教學(xué)模式

人工智能時代，學(xué)生獲取知識的方式多樣化，可利用手機網(wǎng)絡(luò)隨時隨地在線學(xué)習(xí)、觀看視頻教程、查詢資料、共享信息等。因此，教師應(yīng)更多關(guān)注學(xué)生的認知特點，通過多種教學(xué)活動和教學(xué)過程幫助學(xué)生構(gòu)建所需的知識體系。相比傳統(tǒng)的知識傳授方式，教師更應(yīng)重視激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，充分調(diào)動學(xué)生積極性。職業(yè)教育是教育與職業(yè)互相融合的教育，具有鮮明的跨界性，所以職業(yè)教育必須采用與實踐生產(chǎn)對接教學(xué)模式。數(shù)控技術(shù)專業(yè)可采用以產(chǎn)品加工過程為導(dǎo)向的項目教學(xué)模式。這種教學(xué)模式是以企業(yè)真實的加工產(chǎn)品為教學(xué)項目，全程模擬智能制造生產(chǎn)過程，按“企業(yè)化”管理模式實施專業(yè)教學(xué)，將專業(yè)教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)相融合，實現(xiàn)專業(yè)學(xué)習(xí)與生產(chǎn)過程相互滲透，以市場需求為導(dǎo)向，以產(chǎn)品生產(chǎn)為任務(wù)驅(qū)動，使學(xué)生“在學(xué)習(xí)中工作，在工作中學(xué)習(xí)”，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時，其技術(shù)操作、設(shè)備維護、過程管理等方面的綜合職業(yè)能力得到全面的提高。

隨著VR和AR技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)中一些用傳統(tǒng)教學(xué)手段和多媒體教學(xué)均已落伍。復(fù)雜知識點和枯燥內(nèi)容的教學(xué)可采用VR/AR技術(shù)來實現(xiàn)。借助VR/AR技術(shù)，不但可以詳細而形象地講解復(fù)雜知識點，還可以對關(guān)鍵點進行注解;對于一些枯燥的原理性內(nèi)容，用虛擬現(xiàn)實手段動態(tài)逼真地呈現(xiàn)，無疑會提高基礎(chǔ)差、厭學(xué)心理嚴重的中職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并使他們深刻印象。

數(shù)控技術(shù)專業(yè)設(shè)備投入高，尤其是智能制造核心——多軸數(shù)控設(shè)備，價格更加昂貴。大部分職業(yè)院校只能配套普通數(shù)控車床、數(shù)控銑床、三軸加工中心，這跟不，上現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展步伐，培養(yǎng)出的學(xué)生專業(yè)技能達不到現(xiàn)代企業(yè)要求。數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)可通過利用VR/AR技術(shù)建立的虛擬實訓(xùn)平臺實現(xiàn)。在虛擬環(huán)境下，學(xué)生既可模擬數(shù)控機床，仿真操作，完成零件編程和加工，又可以在虛擬環(huán)境下對機床進行設(shè)備調(diào)試、檢修等不同場景的操作。虛擬實訓(xùn)平臺的“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以隨時生成新的設(shè)備、新的工件，可解決傳統(tǒng)數(shù)控實訓(xùn)所面臨的機床不足、成本高、場地資源限制等問題。數(shù)控加工是一個耗材的過程，VR/AR技術(shù)的應(yīng)用還能降低實訓(xùn)耗材、設(shè)備損耗等費用，減少學(xué)校的實訓(xùn)開銷，同時還增加實訓(xùn)安全性。

四、結(jié)論

“工業(yè)4.0”“中國制造2025”時代的到來，既為中職學(xué)校數(shù)控技術(shù)專業(yè)發(fā)展提供了重要機遇，也給中職學(xué)校數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)帶來了不小的挑戰(zhàn)。中職學(xué)校必須適應(yīng)時代需求，重新定位培養(yǎng)目標，重構(gòu)智能制造背景下的課程體系，開創(chuàng)新的教學(xué)模式，深度融合企業(yè)先進生.產(chǎn)技術(shù)、智能制造技術(shù)元素，為職業(yè)教育的發(fā)展注入時代氣息，方能培養(yǎng)出符合“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略需求、具有自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的復(fù)合型技能人才。

（作者單位：湛江機電學(xué)校）