智能制造背景下高職院校材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革研究

秦 濤

(無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214121)

在“中國制造2025”戰(zhàn)略實施的大背景下，我國逐漸由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，裝備制造業(yè)的智能化、柔性化和集成化水平逐步提升。與此同時，一些新興技術(shù)，如增材制造、智能制造等，也在蘇南及長三角地區(qū)不斷興起。這就要求一線技術(shù)工人不僅具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，而且應(yīng)具備熟練的操作技能和分析問題、解決問題的能力。對智能制造而言，所涉及的專業(yè)知識技能既分散又綜合，這就對高職院校復(fù)合型技能人才的培養(yǎng)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展和國家相關(guān)戰(zhàn)略目標(biāo)的調(diào)整，智能化、信息化裝備逐漸在制造業(yè)企業(yè)中普及，新的模式要求技術(shù)工人具備對整個生產(chǎn)過程控制和分析的能力。對材料專業(yè)的畢業(yè)生而言，這個能力包含從最初原材料的選材、材料性能的分析、熱加工工藝的選擇及參數(shù)的調(diào)整等方面。因此，在新的時代背景下，智能制造與材料相復(fù)合的人才培養(yǎng)在制造業(yè)技能人才培養(yǎng)中占據(jù)舉足輕重的地位。

傳統(tǒng)模式下高職院校對智能制造產(chǎn)業(yè)鏈人才的培養(yǎng)，已難以適應(yīng)智能制造業(yè)的快速發(fā)展對高技能人才的需求，復(fù)合型人才資源的匱乏嚴(yán)重制約了智能制造產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。筆者通過企業(yè)走訪、調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分從事鑄造、熱處理、熱加工檢測和金相檢驗等智能設(shè)備的崗位人員均為企業(yè)通過社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行短期培訓(xùn)或者跨崗位臨時培訓(xùn)成為智能設(shè)備系統(tǒng)操作人員，此舉不僅造成員工專業(yè)知識缺乏系統(tǒng)性，而且會使崗位人員流動性大，間接增加企業(yè)培訓(xùn)和用人成本。目前，各高職院校都在逐步優(yōu)化材料成型與控制技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，探索構(gòu)建滿足職業(yè)崗位新需求的專業(yè)課程體系，以期提升人才的專業(yè)技術(shù)水平和綜合技能來滿足企業(yè)不斷更新的崗位需求。

一、高職材料成型與控制技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中存在的問題

近年來，省內(nèi)外眾多兄弟院校紛紛進(jìn)行了專業(yè)課程體系、教學(xué)模式等方面的探索研究[1]，也有一些院校開展了針對服務(wù)屬地智能制造發(fā)展進(jìn)行的專業(yè)建設(shè)改革探索[2]。然而，就高職材料成型與控制技術(shù)專業(yè)課程、教學(xué)和創(chuàng)新能力的培育而言，如何滿足智能制造對人才的需求，尚存在一些較為突出的問題。

(一)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善

材料類專業(yè)具有較強(qiáng)的實踐性，大部分專業(yè)課程要求學(xué)生具備一定的實操能力。目前學(xué)校的傳統(tǒng)教學(xué)模式仍以課堂理論教學(xué)為主，輔以實驗課。在此過程中，以教師講解演示、學(xué)生被動聽課為主，這種傳統(tǒng)的知識灌輸?shù)氖谡n方式收效甚微。同時，實驗設(shè)施的更新?lián)Q代較慢、維修保養(yǎng)不能及時跟進(jìn)，導(dǎo)致部分實驗器材出現(xiàn)精度下降、失靈等問題，影響了實踐教學(xué)的開展效果。此外，課程實驗大多以熱處理、金相組織觀察和力學(xué)性能測試等基礎(chǔ)性實驗為主，且用于學(xué)生創(chuàng)新性探索的材料制備型設(shè)備少之又少，這極大限制了學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的發(fā)揮，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

(二)培養(yǎng)復(fù)合型人才的專業(yè)設(shè)置調(diào)整尚不到位

學(xué)生在校期間主要學(xué)習(xí)與本專業(yè)相關(guān)的課程以及專業(yè)基礎(chǔ)課，無論是知識面還是專業(yè)技能都比較單一，早已不能滿足現(xiàn)代智能制造企業(yè)對復(fù)合型人才的需求。盡管各高職院校已經(jīng)意識到這個局限性，并逐步開始調(diào)整專業(yè)人才培養(yǎng)方案以適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，然而受學(xué)制、體制和時間的限制，對復(fù)合型人才的培養(yǎng)雖略有成效，但對人才市場需求變動的敏感度不夠，難以做出快速的反應(yīng)和調(diào)整，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上智能制造給我國制造業(yè)發(fā)展帶來的快節(jié)奏轉(zhuǎn)變。

(三)校企合作機(jī)制不夠健全

校企合作是指企業(yè)與高職院校之間建立的一種人才培養(yǎng)的合作模式，將社會發(fā)展和市場需求作為指導(dǎo)綱領(lǐng)，培養(yǎng)社會所需的高素質(zhì)人才和市場所需要的高技能人才[3]。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級，企業(yè)和高職院校都認(rèn)識到了校企合作的重要意義，但依然面臨著“校企合作動力欠缺”這樣棘手的問題。究其原因，一方面，當(dāng)前的人才培養(yǎng)仍以高職院校為主體，缺少用人單位的深度參與，使培養(yǎng)的人才很難與行業(yè)、企業(yè)的崗位需求有效銜接。只有企業(yè)深度參與高職院校的人才培養(yǎng)，才能充分發(fā)揮企業(yè)的主觀能動性，同時，學(xué)校也能及時調(diào)整人才培養(yǎng)方向，企業(yè)也能保證“未來”的技能人才的實力水平，在這種雙重保障下，才能有效提升學(xué)生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，校企合作之路才能更寬、更遠(yuǎn)。此外，還可以建立學(xué)校與企業(yè)之間多元的合作機(jī)制，例如，通過鼓勵高職院校教師深入企業(yè)頂崗鍛煉，以提升“雙師素質(zhì)”；同時，高職院校也可為企業(yè)一線職工提供技術(shù)技能培訓(xùn)，豐富校企合作的內(nèi)涵和教育價值。

(四)師資隊伍力量薄弱，實踐經(jīng)驗不足，教師職業(yè)幸福感不強(qiáng)

高職院校的師資建設(shè)存在不足應(yīng)當(dāng)引起重視。如教師隊伍年齡結(jié)構(gòu)不合理，隨著一批批經(jīng)驗豐富的老教師逐漸退休，中青年骨干教師的缺乏愈加明顯，出現(xiàn)“青黃不接”“斷層”等現(xiàn)象；部分青年教師屬于“校門進(jìn)校門”，缺乏企業(yè)實踐經(jīng)驗，對當(dāng)下企業(yè)主流的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝不夠了解，普遍存在理論水平較高但實踐教學(xué)能力不強(qiáng)、技術(shù)研發(fā)能力較低和技能操作水平不精等問題[4]。從學(xué)校層面，很多高職院校對優(yōu)秀人才的引入不能提供相匹配的崗位和薪酬待遇，以致很難吸納到行業(yè)領(lǐng)軍人物、技能大師或省級以上名師等高層次人才。此外，職業(yè)教育作為我國高等教育的重要組成部分，應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出“面向大眾”的特點，這就要求高職院校教師知識和技能兩手抓，同時，社會大眾對高職院校教師的期望值也更高，這也是高職教師相較于普通高校教師更容易產(chǎn)生職業(yè)倦怠感的原因之一，進(jìn)而影響他們的成就感和職業(yè)幸福感。

二、智能制造背景下高職院校材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革舉措

(一)優(yōu)化實踐教學(xué)條件，助力學(xué)生創(chuàng)新能力提升

根據(jù)無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院(以下簡稱“我院”)材料成型及控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革發(fā)展的趨勢，結(jié)合學(xué)校提供的多元平臺，材料專業(yè)學(xué)生可從技能大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等渠道，全面提升自身的實踐能力以及創(chuàng)新水平。依托江蘇省高水平骨干專業(yè)建設(shè)以及國家“雙高校”數(shù)控專業(yè)群建設(shè)，我校材料系已建成了國內(nèi)領(lǐng)先的MOTIC-DigiLab3金相分析實訓(xùn)室，學(xué)生在進(jìn)行金相組織觀察時，可與手機(jī)或?qū)嶒炇掖笃粱ヂ?lián)，更加直觀地觀察金相組織和進(jìn)行缺陷分析;更新了力學(xué)性能檢測設(shè)備(硬度、沖擊、壓縮、拉伸等)，可讓學(xué)生在平時的實訓(xùn)實驗課中發(fā)現(xiàn)問題，嘗試對現(xiàn)有的工藝進(jìn)行改進(jìn)，并通過材料成型模擬仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化分析，形成良性循環(huán)。同時，新型復(fù)合材料制備實驗室也已經(jīng)初步建成，學(xué)生可通過粉體磨制、冷等靜壓和微波燒結(jié)等工序進(jìn)行相關(guān)新材料制備的探索性實驗，將自己的想法應(yīng)用到實踐當(dāng)中。即將建成的材料先進(jìn)分析與表征實驗室，將引進(jìn)掃描電鏡和X射線衍射儀等高端分析測試設(shè)備，學(xué)生可在出校門之前熟練掌握材料先進(jìn)分析測試設(shè)備的使用方法，滿足企業(yè)對高水平技能人才的需求。依托較為完善的實驗平臺，我系學(xué)生連續(xù)多年參加“全國大學(xué)生金相技能競賽”，與全國的本、專科材料學(xué)子同臺競技且獲獎等次屢創(chuàng)新高。此外，學(xué)生還可以依托完善的實驗平臺參加“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”和“江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目”等，進(jìn)一步推進(jìn)創(chuàng)新能力的提升。

(二)優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)置，主動融入專業(yè)群建設(shè)

面對智能制造迅猛發(fā)展的趨勢，高職院校的專業(yè)設(shè)置必須同步進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，與智能制造產(chǎn)業(yè)、行業(yè)領(lǐng)域的人才需求相匹配。教育部《創(chuàng)新行動計劃(2015—2018年)》指出：優(yōu)化院校布局、調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)；建立產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整驅(qū)動專業(yè)設(shè)置與改革、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動課程改革的機(jī)制；重點服務(wù)“中國制造2025”，主動適應(yīng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造需要，圍繞強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)、提升產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展制造業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)調(diào)整專業(yè)、培養(yǎng)人才。因此，有別于零散、封閉的傳統(tǒng)制造類專業(yè)設(shè)置模式，智能制造背景下高職院校專業(yè)的調(diào)整是一個動態(tài)變化的過程，根據(jù)市場動態(tài)和產(chǎn)業(yè)需求來調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，以此提升所培養(yǎng)人才的適應(yīng)性和競爭力。

依照“專業(yè)基礎(chǔ)相通、技術(shù)領(lǐng)域相近、職業(yè)崗位相關(guān)、教學(xué)資源共享”的原則[5]，智能制造背景下，高職院校材料專業(yè)教學(xué)應(yīng)當(dāng)打破現(xiàn)有的專業(yè)界限，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，構(gòu)建涵蓋數(shù)控技術(shù)、機(jī)械制造及自動化、電氣自動化技術(shù)、材料成型與控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)集群來拓寬學(xué)習(xí)領(lǐng)域，改變單一專業(yè)知識面較窄的局限性。而材料專業(yè)的人才，不僅要具備材料成型與控制技術(shù)基本理論知識，了解新材料制備的技術(shù)和發(fā)展方向，同時還要具備跨專業(yè)、跨學(xué)科的知識背景，以及工程實踐能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。因此，新的課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)包含與智能制造相關(guān)的元素，與此同時，在教學(xué)方法和教學(xué)模式上可以引入“項目式教學(xué)”，合理安排理論課程和實踐內(nèi)容，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)“學(xué)中做、做中學(xué)”，根據(jù)智能制造的崗位需求來培養(yǎng)高技能的復(fù)合型人才。

(三)探索虛擬仿真教學(xué)模式，補(bǔ)充教學(xué)硬件短板

目前，材料類專業(yè)實踐教學(xué)的開展主要以傳統(tǒng)的校內(nèi)實驗、實訓(xùn)室等為依托，分為課程設(shè)計、金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等。由于材料專業(yè)本身的特殊性，專業(yè)課中的部分實驗具有溫度高、能耗大、危險性高和重復(fù)性高等特點，現(xiàn)有的實驗條件很難保證每位學(xué)生都能親自操作。此外，對于生產(chǎn)的全流程和特殊條件下材料表現(xiàn)出的現(xiàn)象，學(xué)生也很難親身感受。在此背景下，針對材料專業(yè)實驗開展虛擬仿真教學(xué)，已成為培養(yǎng)實踐型人才的重要補(bǔ)充手段。近年來，經(jīng)過前期充分的市場調(diào)研，學(xué)院已經(jīng)啟動虛擬仿真平臺建設(shè)，將引進(jìn)鑄造、焊接、鍛壓、沖擊、硬度、金相等多種虛擬仿真教學(xué)資源，供材料成型專業(yè)以及數(shù)控專業(yè)群其他專業(yè)的學(xué)生使用。學(xué)生通過實踐，既能熟悉相應(yīng)仿真軟件的操作，熟悉模擬流程，又能身臨其境感受生產(chǎn)實際，避免“試錯”帶來的高成本，提升操作水平和工藝設(shè)計的能力。

(四)深化校企合作，構(gòu)建互惠共贏的校企合作機(jī)制

國家“雙高”計劃明確提出，健全培養(yǎng)機(jī)制，鼓勵企業(yè)和行業(yè)與學(xué)校開展共同培養(yǎng)和共同建設(shè)[6]。校企合作是實行“雙高計劃”的基本原則之一，也是培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的重要途徑。因此，高職院校應(yīng)與企業(yè)進(jìn)行多方位、多層次的合作，強(qiáng)化企業(yè)的參與度，簽署長期合作協(xié)議，讓企業(yè)無后顧之憂，成為人才培養(yǎng)的重要參與者，在招生、培養(yǎng)、就業(yè)等環(huán)節(jié)充分聽取行業(yè)、企業(yè)的意見和建議，根據(jù)崗位職責(zé)來制訂人才培養(yǎng)方案，更新教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)過程中融入當(dāng)今企業(yè)主流的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，精準(zhǔn)把握社會需求，培養(yǎng)能夠“零距離上崗”的高技能人才。校企合作的主要目的是服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)，我院作為無錫高職院校中唯一開設(shè)材料成型與控制技術(shù)專業(yè)的學(xué)校，60多年來為無錫和蘇南地區(qū)的企業(yè)培養(yǎng)了大量的鑄造、熱處理技術(shù)技能人才。同時，我系也與無錫威孚高科、一汽鑄造和蠡湖葉輪等一批知名企業(yè)建立了深度的合作關(guān)系，對我院材料成型與控制技術(shù)專業(yè)及時調(diào)整教學(xué)模式和人才培養(yǎng)方案起到了積極的促進(jìn)作用。

(五)著力提升師資隊伍建設(shè)，聘請行業(yè)專家

高職院校師資隊伍建設(shè)是一項長期性工作。首先，從學(xué)校層面，高職院校需制訂師資隊伍建設(shè)長遠(yuǎn)規(guī)劃，從學(xué)校長遠(yuǎn)發(fā)展的角度統(tǒng)籌推進(jìn)師資隊伍建設(shè)。其次，要注重人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，特別是高層次技能大師型人才、學(xué)科帶頭人的引進(jìn)，有針對性地提升專業(yè)學(xué)科水平。同時，通過交流合作、委托培養(yǎng)等方式來提升校內(nèi)專任教師的專業(yè)技術(shù)水平，為高職教師的個人發(fā)展開通綠色通道，大力培養(yǎng)具有影響力的學(xué)科帶頭人，并通過“青藍(lán)工程”等形式建立起新老教師之間的紐帶，充分發(fā)揮骨干教師的“傳、幫、帶”作用，助力青年教師快速成長。最后，建立完善的考核機(jī)制，通過對教師進(jìn)行職業(yè)道德、教學(xué)水平、專業(yè)技能和教科研等方面的考核，可以全面了解教師的不足之處，對分類培訓(xùn)教師提供指導(dǎo)建議，有針對性地引導(dǎo)教師提升自我，同時實現(xiàn)師資隊伍的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[7]。

我院材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教師隊伍經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已逐漸形成老中青配置合理、團(tuán)結(jié)協(xié)作的師資團(tuán)隊。學(xué)院為教師發(fā)展提供了良好的平臺和氛圍，多位 “雙師型”教師積極參與企業(yè)橫向課題科技攻關(guān)。同時，為了緊跟當(dāng)前企業(yè)發(fā)展前沿，拓寬專業(yè)課程的授課渠道，我系還從江蘇一汽鑄造、無錫威孚高科和無錫蠡湖葉輪等知名大型企業(yè)聘請了具有豐富工作經(jīng)驗的企業(yè)(高級)工程師作為兼職教師，既能給專業(yè)學(xué)生傳授當(dāng)前企業(yè)主流的生產(chǎn)工藝，分析前沿發(fā)展趨勢，也是對本專業(yè)師資隊伍的一個有力補(bǔ)充。同時，我系專任教師去相關(guān)企業(yè)實踐基地參加“雙師型”教師培訓(xùn)，深入落實校企合作的多元化目標(biāo)，了解企業(yè)的發(fā)展動向和專業(yè)設(shè)備的更新?lián)Q代趨勢，實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)，全方位提升材料專業(yè)教師的教學(xué)能力和整體素質(zhì)。

三、教學(xué)改革的成效

(一)建設(shè)成果豐碩，師生廣泛受益

2022年“金蘋果”高職院校分專業(yè)類競爭力排行榜中，無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料成型與控制技術(shù)專業(yè)排名全國第2，較2020年上升1位。同時，無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院主編的“十三五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材《機(jī)械工程材料及成形工藝》(第4版)獲首屆全國教材建設(shè)獎職業(yè)教育與繼續(xù)教育類特等獎，并已建成國家級精品資源共享課“工程材料及成形工藝基礎(chǔ)”。學(xué)生多次在全國大學(xué)生金相技能大賽、全國有色金屬行業(yè)院校技能大賽、江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”等賽事中獲獎。隨著實踐教學(xué)條件的不斷改善，學(xué)生積極參與各類科研項目，以第一作者發(fā)表論文、申請專利等，教師的教學(xué)技能和學(xué)生的專業(yè)技能都得到了提升。

(二)畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量不斷提升

通過加強(qiáng)校企合作，我系與部分大型國有企業(yè)和外資企業(yè)建立了密切的聯(lián)系，積極與企業(yè)建立訂單班、現(xiàn)代學(xué)徒制等培養(yǎng)模式，共建實訓(xùn)基地。近年來，畢業(yè)生到科研院所、大中型國有企業(yè)和三資企業(yè)就業(yè)的比例顯著提升，如中航工業(yè)航空動力控制系統(tǒng)研究所、無錫威孚高科技股份有限公司、中國一汽、無錫華潤燃?xì)庥邢薰镜戎髽I(yè)。與此同時，畢業(yè)生轉(zhuǎn)本深造的質(zhì)量也在不斷提升，每年都有30%的學(xué)生進(jìn)入本科學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)。

(三)創(chuàng)新實驗平臺服務(wù)全院師生

材料成型與控制技術(shù)專業(yè)的自身特點決定了實踐能力在人才培養(yǎng)過程中的重要性。即將建成的材料虛擬仿真平臺，將有效解決材料制備及實驗中存在的設(shè)備復(fù)雜、周期長、投資大和危險性高等問題，協(xié)助學(xué)生提高實驗內(nèi)容的認(rèn)知程度，提升實踐教學(xué)質(zhì)量。同時，材料虛擬仿真平臺還將服務(wù)機(jī)械制造及自動化專業(yè)、數(shù)控技術(shù)專業(yè)和模具專業(yè)等相近專業(yè)的基礎(chǔ)課與專業(yè)課教學(xué)，為理論授課和實踐教學(xué)提供實驗輔助，實現(xiàn)專業(yè)間的互聯(lián)互補(bǔ)，有效融合教學(xué)資源，為社會培養(yǎng)與時俱進(jìn)的復(fù)合型技能人才。