中國智造2025背景下高職教育體系改革路徑研究

曹玲 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學

一、數(shù)字時代對高職教育的影響

自進入21世紀尤其2010年以后，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速成長，設(shè)備智能化網(wǎng)聯(lián)化水平不斷提高，萬物互聯(lián)時代即將來臨，物理世界的數(shù)字化鏡像成為可能。中國制造2025應(yīng)運而生，其核心思想即為智能制造。

從中國制造2025對未來智造的特征定義，我們可以看出，伴隨著工業(yè)設(shè)備的不斷智能化，工業(yè)企業(yè)對于基礎(chǔ)人才的需求將大幅縮減，取而代之的是更多的能適應(yīng)各種定制化需求的技術(shù)技能人才。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，針對職業(yè)教育這部分，教育部頒發(fā)了《職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案制定與實施工作的指導(dǎo)意見》，該指導(dǎo)意見就職業(yè)院校如何開展和制定人才培養(yǎng)方案，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才提出了明確要求。

職業(yè)教育起源于工業(yè)革命，是國家為適應(yīng)工業(yè)化大生產(chǎn)和提高工人職業(yè)技術(shù)水平而成立的專門教育，而隨著科技的演變， 生產(chǎn)分工不斷細化，企業(yè)對人才的選拔標準也在產(chǎn)生變化。

職業(yè)教育是為工業(yè)化大生產(chǎn)服務(wù)的專業(yè)技能教育，相對于注重系統(tǒng)性理論教學的普通本科教育，其具有極強的目的性，因此需要時刻保持不同時期企業(yè)生產(chǎn)對人才的需求方向的敏銳度，使之培養(yǎng)的人才與企業(yè)生產(chǎn)需求具有較高的契合度。伴隨著中國制造2025的提出，國家和企業(yè)對于未來職業(yè)技術(shù)人才的需求和篩選標準給出了新的定義，信息化能力、寬基礎(chǔ)技術(shù)、終生學習能力成為新時代職業(yè)技術(shù)人才合格與否的衡量標準，而為了適應(yīng)這一趨勢，職業(yè)教育應(yīng)當與時俱進，及時摸索出一條與之相匹配的人才培養(yǎng)模式路徑。

二、數(shù)字時代高職教育人才培養(yǎng)模式變革

1.人才培養(yǎng)目標重定位

伴隨著第四次工業(yè)革命的到來，制造業(yè)呈現(xiàn)出新的特征—生產(chǎn)過程智能化，工廠設(shè)備全智能化，整個工廠將作為一個整體被有機聯(lián)結(jié)，形成一個龐大的物理生產(chǎn)系統(tǒng)，統(tǒng)一調(diào)度。因此，在人才需求方面，不同于以往的單機械操作和調(diào)整，需要工人能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)有所把握。為此，在高職人才培養(yǎng)過程中應(yīng)重點針對學生的信息能力、實踐能力、創(chuàng)新能力和持續(xù)學習能力等方向的培養(yǎng)，以其均衡提高人才的綜合素質(zhì)。

2.綜合課程體系建設(shè)

高職院校作為培養(yǎng)職業(yè)型技術(shù)人才的主要單位，承擔著培養(yǎng)出符合企業(yè)要求的高素質(zhì)、寬基礎(chǔ)、實踐能力強的職責。在明確高職人才培養(yǎng)目標的基本前提下，必須建立適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時代職業(yè)技術(shù)人才技能需求的綜合課程體系。在課程體系規(guī)劃和建設(shè)過程中，需要將理論、實踐、能力三個方面一齊納入課程評價指標，建立綜合理論教育、實踐教育和能力拓展相結(jié)合的課程體系。

3.人才培養(yǎng)方式革新與不足

為了培養(yǎng)出符合未來社會發(fā)展趨勢的職業(yè)技術(shù)人才，國內(nèi)各大高職院校對新型人才培養(yǎng)模式進行了深入而廣泛的探討。經(jīng)過多年理論研究和實踐總結(jié)，各大院校形成了一批有益成果，這些成果對于豐富現(xiàn)代高職教學體系起到了很大作用，以其中的典型代表為例：

(1）校企合作—現(xiàn)代學徒制

職業(yè)院校作為為企業(yè)輸送專職人才的院校，與企業(yè)具有天然密不可分的聯(lián)系。學校為企業(yè)供應(yīng)專業(yè)技術(shù)人才，企業(yè)則為在校學生提供實訓機會，這種合作模式一直以來都是校企合作的基礎(chǔ)。特別是近些年，為適應(yīng)時代變化，高職院校開始推進基于校企合作下的現(xiàn)代學徒制，這種方式將傳統(tǒng)的輕工業(yè)時代的學徒制度與現(xiàn)代高等教育相融合，以期培養(yǎng)出適應(yīng)于現(xiàn)代智造企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的現(xiàn)代學徒。在現(xiàn)代學徒制中，通過建立特定工人與學生的師徒關(guān)系，加強二者之間的聯(lián)系，再加上企業(yè)和學校的不斷調(diào)和，以催化形成相對穩(wěn)固的培養(yǎng)模式，幫助學生提高實踐能力。

但是，以現(xiàn)代學徒制為基礎(chǔ)的校企合作也有其固有的缺陷。教育的主體在學校，而企業(yè)的核心價值在于生產(chǎn)和盈利?，F(xiàn)代學徒制在一定程度上模糊了學校和企業(yè)的責任主體，讓企業(yè)過多的承擔了人才培養(yǎng)的責任和支出，這對于企業(yè)的利益相沖突。因此在實際推行過程中將遇到一定的困難，而且實際效果也并不理想。

(2）基于混合模式下的虛擬仿真教學

虛擬仿真教學是一種利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的前沿教學方式，在教學過程中，通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)將待仿真的物理模型虛擬化，生成數(shù)字模型及其外圍模型，給人一種身臨其境的感覺，并允許用戶在該世界中完成相應(yīng)的操作、設(shè)計、驗證等工作的教學方式。虛擬仿真相對于以往的教學方式，具備以下優(yōu)點：1、采用虛擬仿真技術(shù)，支持虛擬化教學，解決了實踐教學的設(shè)備不足的問題；2、通過豐富多樣的授課體驗，解決理論教學抽象枯燥的問題；3、解放教學時間和場地限制。

虛擬仿真教學的特點在于物理系統(tǒng)的全景虛擬化，對于虛擬仿真技術(shù)要求高，且以現(xiàn)有的技術(shù)水平，很難高保真模擬。

三、基于孿生仿真教學的體系改革路徑

1.孿生仿真教學理念

孿生仿真是基于物理現(xiàn)實與數(shù)字模擬相結(jié)合的一種仿真模式，它是將數(shù)字孿生技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和仿真技術(shù)相互融合的一種新興技術(shù)。孿生仿真教學的教學理念是理論與實際結(jié)合，物理與數(shù)字相連接。在孿生仿真中，控制器和仿真在其中作為橋梁的作用連接了理論與實操。孿生仿真教學中涉及理論、建模、控制器編程、仿真以及智能設(shè)備五大方面。在教學過程中，通過對智能設(shè)備進行建模，系統(tǒng)提供保留設(shè)備機械微觀特征的高保真模型；通過控制器與仿真平臺提供的接口，將兩者進行協(xié)議連接，使得學生可以通過控制器操作控制仿真平臺上的模型的行為動作；通過對控制器代碼進行再編程，可以改變數(shù)字模型的模擬行為模式。而經(jīng)過仿真系統(tǒng)驗證的控制器編程代碼可以直接應(yīng)用于智能設(shè)備及智能生產(chǎn)線控制，具有極高的準確率。孿生仿真教學的核心目標在于通過支持學生進行高復(fù)現(xiàn)目標的仿真、模擬、行為模式判定，幫助學生將課本上的理論知識轉(zhuǎn)化為自身的實踐經(jīng)驗，從而提升學生對知識的吸收效率。

2.基于孿生仿真教學的人才培養(yǎng)路徑分析

基于孿生仿真教學的教學課程體系在教學過程中側(cè)重人才理論和實踐基礎(chǔ)積累、復(fù)合技能培訓，確保學生學以致用，即學即用。

首先，孿生仿真教學在教學主線上涵蓋信息、機械、自動化、電子、計算機等多個領(lǐng)域理論知識指導(dǎo)，為學生應(yīng)對第四次工業(yè)革命挑戰(zhàn)打下理論基礎(chǔ)；其次，在教學過程中，可以培養(yǎng)學生三維建模能力、PLC編程能力、物聯(lián)網(wǎng)接入能力甚至軟件語言編程能力，幫助學生全方位理解；再次，孿生仿真教學資源與現(xiàn)有大型制造業(yè)主流智能化設(shè)備/生產(chǎn)線/生產(chǎn)系統(tǒng)保持同步接軌，使得學生在學習過程中即培養(yǎng)對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的直觀感覺和理性理解。

3.孿生仿真教學優(yōu)勢

孿生仿真教學以其獨特的教學方式，在現(xiàn)代職業(yè)教育中具有重要地位。根據(jù)其教學特點，可以歸納為以下一個優(yōu)勢：1、普適性和專業(yè)性相結(jié)合；2、高容錯率；3、可重用；4、理論與實踐融通；5、即學即用。

孿生仿真教學因其強大的虛擬化能力，可將物理設(shè)備進行高保真數(shù)字化，使得在教學過程中，學生能夠接觸到各式專業(yè)設(shè)備，而不再被局限到某種單一廠商生產(chǎn)的單一型號設(shè)備，擴寬學生學習的廣度。同時針對不同的設(shè)備，其控制節(jié)點具有較高的集成性，可實現(xiàn)一對多的編碼操作，以避免出現(xiàn)一種控制器只能適配一種設(shè)備的局面，并且通過對編碼過程的不斷反復(fù)和深化，能夠幫助學員更好的掌握控制器編碼與調(diào)試能力，加深學生學習的深度。因此具有較高的專業(yè)性和普適性。

同時通過控制器控制的數(shù)字模型不會由于學生的誤操作或誤編碼導(dǎo)致設(shè)備的損壞，支持學生的重復(fù)性試驗和微調(diào)，具備了高容錯率的特點。每一個數(shù)字模型和控制器代碼均具備共享功能，通過本地存儲或云分享即可實現(xiàn)模型或代碼的重用。

由于孿生仿真教學本身即建立在對真實物理系統(tǒng)的高保真數(shù)字模擬，因此所產(chǎn)生的的控制器編碼與物理系統(tǒng)具有高契合度，支持直接復(fù)用。即做到了即學即用、將理論和實踐有效的耦合在一起。

四、結(jié)語

中國智造2025背景下，第四次工業(yè)革命已然到來，面對新時代新特征，高職教育改革迫在眉睫，本文通過分析論述孿生仿真教學，進一步明確了其在現(xiàn)代高職教育中的應(yīng)用價值。