智能制造專業(yè)課程體系的構(gòu)建與實(shí)施

黃振賢

（江蘇省太倉中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 太倉215400）

德國的“工業(yè)4.0”、美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和中國的“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略，均以構(gòu)建智能工廠、實(shí)現(xiàn)智能制造為最終目的。職業(yè)教育承擔(dān)著為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)技術(shù)技能人才的重要任務(wù)，但智能制造專業(yè)的構(gòu)建尚無先例。2018 年經(jīng)教育部批準(zhǔn)，同濟(jì)大學(xué)等4所高校首次開設(shè)智能制造專業(yè)，隨后，各級(jí)各類職業(yè)學(xué)校也開始了智能制造專業(yè)課程體系構(gòu)建的探索。筆者所在學(xué)校地處長(zhǎng)三角區(qū)域，智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，學(xué)校與德國手工業(yè)協(xié)會(huì)合作，開設(shè)工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)電工等智能制造專業(yè)。課程體系作為專業(yè)建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，地位尤其重要。

一、智能制造專業(yè)課程體系的構(gòu)建依據(jù)

（一）理論研究層面

實(shí)現(xiàn)智能制造需要有3 大支撐，一是機(jī)器對(duì)機(jī)器（Machine to Machine，M2M）技術(shù)，即設(shè)備的智能化、可控制性，二是物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)，即數(shù)據(jù)的即時(shí)采集、高速傳輸?shù)龋歉黝悜?yīng)用軟件，如企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、供應(yīng)鏈管理（SCM）等?？梢?，智能制造與傳統(tǒng)制造相比，具有更寬廣的工作范圍，需要跨領(lǐng)域的協(xié)作。面對(duì)智能制造，德國學(xué)者費(fèi)利克斯·勞耐爾（Felix Rauner）提出專業(yè)知識(shí)的概念，以解釋工作過程中存在的全盤性的問題解決能力，他認(rèn)為專業(yè)知識(shí)的屬性是一種設(shè)計(jì)和決策知識(shí)，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底為基礎(chǔ)，以確保分析、判斷與決策的過程科學(xué)；國內(nèi)學(xué)者徐國慶則認(rèn)為，智能化時(shí)代職業(yè)教育的核心要構(gòu)建從中職到專業(yè)學(xué)位的一貫制人才培養(yǎng)體系，要以“工作系統(tǒng)分析”和“職業(yè)能力研究”相結(jié)合的方法進(jìn)行課程開發(fā)[3]。隨著智能制造的發(fā)展，一線勞動(dòng)者的工作也將從簡(jiǎn)單重復(fù)型向系統(tǒng)復(fù)合型轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)和單一技能有所淡化，基于生產(chǎn)過程的系統(tǒng)化知識(shí)體系和復(fù)合技能愈加重要。

（二）實(shí)踐調(diào)研層面

為更好滿足企業(yè)對(duì)智能制造人才的需求，面向蘇州和太倉地區(qū)具有一定智能制造影響力的企業(yè)（如：蘇州富強(qiáng)科技有限公司、蘇州匯川技術(shù)有限公司等），以及具有較好合作經(jīng)歷的德國手工業(yè)協(xié)會(huì)所管理的企業(yè)，進(jìn)行了一項(xiàng)針對(duì)智能制造的調(diào)研。主要結(jié)論有：

1.企業(yè)需要?jiǎng)趧?dòng)者更高的知識(shí)層次

在“公司目前較緊缺員工”的選項(xiàng)中，57%的企業(yè)選擇了“具有生產(chǎn)、維修等技術(shù)的技術(shù)工人”，36%的企業(yè)選擇了“產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)人員”，僅有7%的企業(yè)選擇了“具有較高職業(yè)素養(yǎng)的操作工”，如圖1所示。在另外一項(xiàng)“最關(guān)注的員工通用能力”選項(xiàng)中，有9 家企業(yè)選擇了“使用工具進(jìn)行零部件裝配”，有8 家企業(yè)選擇了“控制原理等基礎(chǔ)知識(shí)”，有7 家企業(yè)選擇了“制造、材料等基礎(chǔ)知識(shí)”，而只有3-4 家企業(yè)分別選擇了圖紙“識(shí)讀”和“繪制”，如圖2 所示。傳統(tǒng)制造類企業(yè)對(duì)操作工需求量較大，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)人員需求較少，對(duì)“原理”或“基礎(chǔ)知識(shí)”的需求較少，對(duì)圖紙“識(shí)讀”和“繪制”需求較大，但隨著智能制造的不斷發(fā)展，在制造業(yè)務(wù)逐步由機(jī)器人取代后，企業(yè)對(duì)勞動(dòng)者的要求也從“操作工”變成了“開發(fā)者”，對(duì)勞動(dòng)者知識(shí)層次的要求更高了。

圖1企業(yè)目前較緊缺員工

圖2 企業(yè)最關(guān)注的員工通用能力

2.企業(yè)需要?jiǎng)趧?dòng)者更全的知識(shí)體系

在一項(xiàng)“企業(yè)對(duì)智能制造崗位的人員要求”的選項(xiàng)中，有7 家企業(yè)選擇了“電子原理、編程技術(shù)”，有5 家企業(yè)選擇了“傳感器、物聯(lián)網(wǎng)控制”，有5 家企業(yè)選擇了“收集整理生產(chǎn)數(shù)據(jù)”，而“管理系統(tǒng)使用和維護(hù)”僅2 家企業(yè)選擇，如圖3 所示。在“企業(yè)認(rèn)為學(xué)校應(yīng)該教授的課程”的選項(xiàng)中，“智能儀器技術(shù)”、“工業(yè)機(jī)器人”和“電氣控制技術(shù)”分別有7 家企業(yè)選擇，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”有6 家企業(yè)選擇，“計(jì)算機(jī)控制”和“機(jī)械制圖”有5 家企業(yè)選擇，“智能計(jì)劃管理（MES）”、“機(jī)械基礎(chǔ)”等有4 家企業(yè)選擇，如圖4 所示。因調(diào)研企業(yè)本身均具有一定的制造業(yè)基礎(chǔ)，為了更好的實(shí)現(xiàn)智能制造，企業(yè)對(duì)勞動(dòng)者的要求更多的集中到了程序設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)處理等方面，甚至已經(jīng)逐步滲透到智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)層面，對(duì)勞動(dòng)者知識(shí)體系的要求更加全面。

圖3 企業(yè)對(duì)智能制造崗位的人員要求

圖4 企業(yè)認(rèn)為學(xué)校應(yīng)該教授的課程

3.企業(yè)需要?jiǎng)趧?dòng)者更好的職業(yè)素養(yǎng)

在一項(xiàng)“企業(yè)對(duì)員工的崗位能力需求”選項(xiàng)中，企業(yè)認(rèn)為非常重要和重要的職業(yè)素養(yǎng)前3 項(xiàng)分別是：團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力（92.86%）和獨(dú)立解決問題能力（92.86%），社會(huì)交往能力（85.71%）和產(chǎn)品質(zhì)量控制能力（85.71%），以及創(chuàng)新能力（78.57%）。智能制造依靠大數(shù)據(jù)、信息化，串聯(lián)起更多的部門和企業(yè)，對(duì)勞動(dòng)者的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、社交溝通和質(zhì)量控制等方面必然提出更高的要求。獨(dú)立解決問題和團(tuán)隊(duì)協(xié)作看似有矛盾，但隨著智能制造的不斷發(fā)展，單個(gè)勞動(dòng)者需要負(fù)責(zé)和管理更大的生產(chǎn)區(qū)域，因此勞動(dòng)者必須具有更好的獨(dú)立解決問題能力。實(shí)現(xiàn)個(gè)性化生產(chǎn)是智能制造的一個(gè)重要體現(xiàn)，勞動(dòng)者在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的創(chuàng)新將有助于企業(yè)提升制造水平，縮短制造周期。

表1企業(yè)對(duì)員工的崗位能力需求矩陣

綜上所述，智能制造背景下，社會(huì)對(duì)技術(shù)技能人才的標(biāo)準(zhǔn)和需求都有別于傳統(tǒng)，制造類專業(yè)的很多工作崗位會(huì)由過去較為簡(jiǎn)單重復(fù)的裝配者、操作者向更高層次的生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃者、決策者轉(zhuǎn)變。因此，智能制造背景下的人才培養(yǎng)也將由“專業(yè)”轉(zhuǎn)向“復(fù)合”。

二、智能制造專業(yè)課程體系的構(gòu)建原則

哈佛大學(xué)麥克利蘭（David McClelland）教授的素質(zhì)冰山模型，將勞動(dòng)者個(gè)體素質(zhì)分為水面之上的顯性部分和水面之下的隱性部分。與冰山模型相對(duì)應(yīng)，職業(yè)能力中的關(guān)鍵能力即為隱性部分，專業(yè)能力即為顯性部分。通常認(rèn)為關(guān)鍵能力對(duì)應(yīng)職業(yè)素養(yǎng)課程，專業(yè)能力包括行業(yè)通用能力和職業(yè)特定能力，分別對(duì)應(yīng)專業(yè)平臺(tái)課程和專業(yè)方向課程。

（一）以協(xié)作和創(chuàng)新為要素，構(gòu)建職業(yè)素養(yǎng)課程

首先，要幫助學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀念和勞動(dòng)意識(shí)。智能制造具有高度的定制和服務(wù)特性，需要從業(yè)者更好的服務(wù)意識(shí)，因此，勞動(dòng)者需要樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，養(yǎng)成誠實(shí)守信、遵法守紀(jì)、熱愛勞動(dòng)的品格。其次，要培養(yǎng)學(xué)生良好的協(xié)作和交流能力。智能制造具有市場(chǎng)化和開放化特征，需要多個(gè)部門甚至多個(gè)企業(yè)的協(xié)作，因此，需要?jiǎng)趧?dòng)者能有效協(xié)作和高效溝通。最后，要鍛煉和開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。學(xué)校應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的創(chuàng)新課程，通過科學(xué)的方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)勞動(dòng)者自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，滿足個(gè)人和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展需求。

（二）以全面和復(fù)合為要素，構(gòu)建專業(yè)平臺(tái)課程

從理論研究和實(shí)際調(diào)研情況來看，實(shí)現(xiàn)智能制造至少需要智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)管理軟件三方面的知識(shí)。宏觀方面，國家和地區(qū)的職業(yè)教育主管部門應(yīng)合理規(guī)劃中職、高職和應(yīng)用大學(xué)的智能制造專業(yè)課程體系，根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)和認(rèn)知特點(diǎn)，形成難易程度不同的縱向課程體系；微觀方面，學(xué)校（如：中職學(xué)校）也應(yīng)根據(jù)自身辦學(xué)優(yōu)勢(shì)和本地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，形成側(cè)重點(diǎn)不同的橫向課程體系。智能制造專業(yè)的平臺(tái)課程應(yīng)適當(dāng)拓展知識(shí)的廣度，著力構(gòu)筑知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，以全面和復(fù)合為要素，使學(xué)生掌握夠用和適用的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，構(gòu)建關(guān)聯(lián)知識(shí)體系。以筆者所在學(xué)校為例，工業(yè)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)電工專業(yè)均開設(shè)了機(jī)械、機(jī)電、電子和計(jì)算機(jī)相關(guān)課程。

（三）以模塊和系統(tǒng)化為要素，構(gòu)建專業(yè)方向課程

模塊是“雙元制”教育的重要載體，它是經(jīng)專業(yè)大類、工作領(lǐng)域和工作任務(wù)分析后所產(chǎn)生的基本教學(xué)單元，它來源于崗位任務(wù)分析，通過課程內(nèi)容的開發(fā)與整合，實(shí)現(xiàn)從工作體系到教育體系的過渡。智能制造技術(shù)是交叉綜合的技術(shù)，涉及制造活動(dòng)的多個(gè)方面，如信息感知、智能決策等，智能制造技術(shù)和過程的復(fù)雜程度，需要?jiǎng)趧?dòng)者掌握系統(tǒng)、完整的專業(yè)知識(shí)。以單一工作任務(wù)來組織的課程，在智能制造時(shí)代將呈現(xiàn)出碎片化的缺陷，為使學(xué)生獲得更為整體的能力，需要將完整的工作系統(tǒng)作為分析單元，構(gòu)建專業(yè)方向課程。以筆者學(xué)校的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)為例，借鑒德國手工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)課程，共設(shè)置了“建立、調(diào)整和使用生產(chǎn)自動(dòng)化和機(jī)器人信息技術(shù)系統(tǒng)”、“設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)用于生產(chǎn)過程的綜合機(jī)電一體化系統(tǒng)”、“使用項(xiàng)目管理法處理訂單”等10 個(gè)工作領(lǐng)域，以系統(tǒng)化的工作過程進(jìn)行專業(yè)方向課程開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題能力，更好適應(yīng)企業(yè)崗位需求。

三、智能制造專業(yè)課程體系的實(shí)施關(guān)鍵

智能制造專業(yè)課程體系的實(shí)施必須有企業(yè)的深度介入?，F(xiàn)代學(xué)徒制是成熟的技術(shù)技能人才培養(yǎng)方法，也是當(dāng)前國際上職業(yè)教育人才培養(yǎng)方法改革的熱點(diǎn)。筆者學(xué)校所在的太倉地區(qū)德資企業(yè)眾多，學(xué)校積累了豐富的校企合作經(jīng)驗(yàn)，為現(xiàn)代學(xué)徒制的實(shí)施提供了有力保障。課程的實(shí)施主要依賴于雙師隊(duì)伍和雙元育人。

（一）雙師隊(duì)伍建設(shè)

雙師型教師的培養(yǎng)歷來是職業(yè)學(xué)校的重要任務(wù)。筆者所在的學(xué)校從2016年到2019年間實(shí)施了一項(xiàng)專業(yè)教師培養(yǎng)計(jì)劃，邀請(qǐng)德國手工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)66名專業(yè)教師分職業(yè)工種進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)。以工業(yè)機(jī)器人為例，將機(jī)電、電子、機(jī)械和計(jì)算機(jī)等4 個(gè)專業(yè)的老師組成學(xué)習(xí)小組，由1個(gè)德國老師和1個(gè)德語翻譯以項(xiàng)目教學(xué)法開展教學(xué)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，德國老師的“全能”給我們留下了深刻印象，他們能焊接、能編程、也能開銑床、刨床，而我們的專業(yè)老師往往只能完成項(xiàng)目的一部分。因?yàn)槲覀兊睦蠋熓菍W(xué)科體系下的人才，而不是工作過程中的人才，我們的知識(shí)對(duì)于工作過程來說是零碎的、片面的，而不是系統(tǒng)的、完整的。所以，在國務(wù)院印發(fā)的《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》中明確提出：對(duì)于新招聘教師，原則上從具有3 年以上企業(yè)工作經(jīng)歷的人員中公開招聘，2020年起不再從應(yīng)屆畢業(yè)生中招聘的要求；對(duì)于在職教師，要通過“雙師型”教師培養(yǎng)培訓(xùn)基地實(shí)施教師素質(zhì)提高計(jì)劃，要求每年至少1個(gè)月的企業(yè)或基地實(shí)訓(xùn)，落實(shí)5 年一周期的全員輪訓(xùn)制度。我校自2019年起，已啟動(dòng)新教師企業(yè)招聘工作，同時(shí)也已建立中德（太倉）“雙師型”教師培養(yǎng)培訓(xùn)中心，以培養(yǎng)具有德國ADA（Ausbildung der Ausbilder）證書的“雙師型”教師為目標(biāo)，實(shí)施在職教師培訓(xùn)工作，同時(shí)也正積極探索“企業(yè)講師”和“企業(yè)導(dǎo)師”制度，推動(dòng)企業(yè)技術(shù)人員和學(xué)校教師的交流，推進(jìn)雙師隊(duì)伍的建設(shè)。

（二）雙元模式育人

在《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》中明確提出要堅(jiān)持知行合一、工學(xué)結(jié)合，要借鑒“雙元制”模式，總結(jié)現(xiàn)代學(xué)徒制經(jīng)驗(yàn)，校企共同辦好職業(yè)教育。智能制造涉及更多的行業(yè)和企業(yè)，在人才培養(yǎng)過程中更離不開企業(yè)的深度參與。要實(shí)現(xiàn)雙元育人，首先要有政府和行業(yè)協(xié)會(huì)的支持，營(yíng)造穩(wěn)定的制度環(huán)境。筆者所在太倉地區(qū)先后出臺(tái)《關(guān)于深化產(chǎn)教融合加快“雙元制”教育發(fā)展的實(shí)施意見》等多個(gè)指導(dǎo)文件，實(shí)施“雙元制”人才培養(yǎng)專項(xiàng)扶持資金支持項(xiàng)目，為校企合作提供了強(qiáng)有力的支撐。其次，校企應(yīng)共同制訂人才培養(yǎng)計(jì)劃，開發(fā)課程資源，實(shí)現(xiàn)校企雙主體協(xié)同育人。學(xué)校以傳授全面專業(yè)技術(shù)知識(shí)為主，企業(yè)提供工作情境，使學(xué)生深化專業(yè)技術(shù)知識(shí)，發(fā)展綜合職業(yè)能力，校企通過合理分配學(xué)習(xí)時(shí)間，確保知識(shí)的有效銜接和過渡。以筆者所在學(xué)校為例，我們正在積極推進(jìn)基于互聯(lián)網(wǎng)的校企協(xié)同平臺(tái)開發(fā)，校企共同進(jìn)行教學(xué)模塊安排等工作，以信息化手段助推“雙元制”教育。

根據(jù)《世界智能制造中心發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告（2019）》統(tǒng)計(jì)，江蘇省共有79 個(gè)智能制造類產(chǎn)業(yè)園區(qū)，蘇州的智能制造指數(shù)在全國城市排名第八，太倉有300 多家以精密制造、智能制造聞名于世的德資企業(yè)。因此，立足地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，通過構(gòu)建并實(shí)施智能制造專業(yè)相關(guān)課程體系，培養(yǎng)一批具有智能制造視域的技術(shù)技能人才，是智能制造時(shí)代背景下職業(yè)學(xué)?？滩蝗菥彽氖姑?。