“互聯(lián)網(wǎng)+”與高職機電一體化專業(yè)課程體系融合研究

劉強兵

（平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院，744000，甘肅平?jīng)觯?/p>

信息技術(shù)的不斷發(fā)展、快速迭代、滲透與融合正在推動新一輪的工業(yè)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，以信息化帶動工業(yè)化，將是具有中國特色的跨越發(fā)展之路。通過技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展中國家可以在新的起點上彎道超車，邁入信息化工業(yè)時代。

《中國制造2025》 是由國務(wù)院簽發(fā)的全面推進實施制造強國的戰(zhàn)略文件。制造業(yè)是興國之器、強國之本，但與世界先進水平相比，中國制造業(yè)在創(chuàng)新力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、信息化等方面有待提高。對于職業(yè)教育來說就是要適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展潮流，運用信息化手段對傳統(tǒng)教育實施改革，以提質(zhì)量、促內(nèi)涵為重心，促進教學(xué)體制變革[1]。平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院作為甘肅地區(qū)2016 年新興的一所職業(yè)院校，緊扣文件內(nèi)涵，結(jié)合甘肅地區(qū)制造類產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，研究如何將“互聯(lián)網(wǎng)+”與學(xué)院機電一體化專業(yè)體系相融合以探索課程體系創(chuàng)新，對職業(yè)院校制造類專業(yè)課程體系改革有借鑒作用，可以推動高職教育創(chuàng)新發(fā)展。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下社會對機電一體化專業(yè)人才需求的變化

在“互聯(lián)網(wǎng)+”大背景下，中國要實現(xiàn)從制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品科技含量和自主知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新能力必須得到提升。在機遇與挑戰(zhàn)并存的態(tài)勢下，中國制造業(yè)不斷朝著制造數(shù)字化、管理科學(xué)化、技術(shù)智能化方向發(fā)展，服務(wù)個性化與人性化的高端人才引領(lǐng)的制造業(yè)已初具規(guī)模。

在工業(yè)化背景下，企業(yè)車間生產(chǎn)已實現(xiàn)自動化和智能化，因此對工作人員在機械操作、電氣控制等方面有更高的要求——要熟練掌握數(shù)字控制體系和仿真應(yīng)用平臺，產(chǎn)品設(shè)計人員更需要具備較高的計算機操作水平和編程軟件應(yīng)用能力。對管理人員而言，不僅要熟悉管理學(xué)和心理學(xué)知識，而且要具備應(yīng)用信息化技術(shù)進行管理的能力。因此，未來的工業(yè)生產(chǎn)對人員的綜合素養(yǎng)要求非常高。

傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)過程分為三個層面，即工程層面、技術(shù)層面和技能層面。工程層面是設(shè)計與規(guī)劃，技術(shù)與技能層面是生產(chǎn)一線設(shè)備的維護及操作。但在智能制造過程中，各層面工作之間相互融合，從而使工作結(jié)構(gòu)呈扁平化趨勢。這種“一人多能”的工作內(nèi)容需要的是理論與實踐融會貫通的復(fù)合型技術(shù)人員，但人才技能水平的螺旋式上升是一個漫長而復(fù)雜的過程，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高職裝備制造類專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改變將非常利于為智能制造提供人才儲備。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下制造類專業(yè)課程體系現(xiàn)狀

目前國外還未出現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”這個名詞，但國外互聯(lián)網(wǎng)及信息化在工業(yè)中的應(yīng)用水平遠超國內(nèi)。比如早在1961 年，新澤西首府特倫頓，世界第一臺工業(yè)機器人安裝運行于通用汽車生產(chǎn)線。20 世紀30 年代傳統(tǒng)制造類專業(yè)課程體系逐步形成，其內(nèi)容主要為大綱和構(gòu)架設(shè)置、可實施化等方面，而最新的課程體系主要是關(guān)于課程交互、項目化和E-learning（即通過互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)和相關(guān)服務(wù)）學(xué)習(xí)方式等方面[2]。

目前，我國高職裝備制造類專業(yè)課程體系，基本是按照雙證并軌、典型技術(shù)、能力與素養(yǎng)、工學(xué)對接這四條設(shè)置的。雙證并軌指依據(jù)專業(yè)課程體系及畢業(yè)后的崗位工作內(nèi)容加入雙證培訓(xùn)及考核相關(guān)內(nèi)容，即在與原來相同的學(xué)習(xí)期限內(nèi)不僅要完成規(guī)定學(xué)分還要進行職業(yè)技能培訓(xùn)，經(jīng)學(xué)校和校外培訓(xùn)機構(gòu)共同鑒定后獲得社會普遍認可的職業(yè)技能等級證書，按照此指導(dǎo)路線再進一步設(shè)計與完善教學(xué)思路與過程；典型技術(shù)是指裝備制造類專業(yè)及每個子專業(yè)對學(xué)生有基礎(chǔ)的技能要求，課程體系的內(nèi)容必須按照專業(yè)對人才的培養(yǎng)需求在一些典型行業(yè)能夠完成技術(shù)覆蓋；能力與素養(yǎng)通常是指完成某一種工作需具備的綜合素質(zhì)，課程體系建設(shè)必須致力于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，將解決問題能力的提升貫穿于專業(yè)技能培養(yǎng)中；工學(xué)對接是指依據(jù)“典型技術(shù)”及“能力與素養(yǎng)”，在課程體系中銜接好課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與就業(yè)崗位所需技能，使學(xué)生由學(xué)習(xí)狀態(tài)快速過渡到工作狀態(tài)[3]。

現(xiàn)階段課程體系的研究主要在精品課程開發(fā)、校企合作與產(chǎn)教融合、實訓(xùn)教學(xué)與技能大賽、雙師型教師培養(yǎng)等方面，而基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的課程體系研究較少。由此可見，信息化與裝備制造類專業(yè)課程體系融合的研究雖已起步，但對“互聯(lián)網(wǎng)+”關(guān)聯(lián)因素的研究尚不成熟。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下制造類專業(yè)課程體系改革的必要性

技能型人才是推進信息化時代發(fā)展的必然要素，職業(yè)院校要想順應(yīng)社會發(fā)展需求，人才培養(yǎng)方案與課程體系建設(shè)必須緊隨高科技企業(yè)發(fā)展步伐，為此，平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院與匯博、天煌等多家企業(yè)有著深度合作。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、區(qū)塊鏈、工業(yè)機器人、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、虛擬仿真等是任何領(lǐng)域都無法避開的話題[4]。智能生產(chǎn)系統(tǒng)可以將這些領(lǐng)先技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，信息化又將這些技術(shù)有機融合在一起。

機電設(shè)計、數(shù)控機床、電機拖動、PLC 編程等課程是制造類專業(yè)的主修課程，這些課程體系已不能滿足信息化時代高速發(fā)展的需求。如何持續(xù)升級，將“互聯(lián)網(wǎng)+”制造業(yè)核心技術(shù)融入現(xiàn)有課程體系是高職課程改革必須做到的。

4 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下機電一體化技術(shù)專業(yè)課程體系改革

以往機電一體化專業(yè)課程體系改革重點在于知識和技能的邊緣擴充，以及學(xué)習(xí)技巧與方法的革新，并沒有融入時代要素。信息化時代的到來促使知識傳播力度不斷加大，智能生產(chǎn)設(shè)備普及率更高，工業(yè)和制造業(yè)不斷轉(zhuǎn)型和升級。

平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院緊緊圍繞近年來甘肅地區(qū)制造業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，深挖工業(yè)化和信息化元素對產(chǎn)業(yè)調(diào)整的影響作用，在人才培養(yǎng)方案中凸顯綜合化技能人才培養(yǎng)目標，不斷探求如何在教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容中利用“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來紅利，持續(xù)追求課程體系與信息化的密切融合。

4.1 技能大賽與企業(yè)需求相融合

技能大賽一方面可展示教育教學(xué)成果，有利于工匠精神的培養(yǎng)，另一方面可使校企之間減小鴻溝，學(xué)生素養(yǎng)可在競賽中不斷得到提升，為企業(yè)及協(xié)會與高校之間的交流提供可行的渠道，有利于企業(yè)為社會持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)的人才保障。

要想培養(yǎng)高職業(yè)能力的學(xué)生，教師隊伍素養(yǎng)的提升是關(guān)鍵[5]。教師在企業(yè)內(nèi)部頂崗培訓(xùn)，有助于教師對企業(yè)文化及行業(yè)發(fā)展趨勢的深層理解，能在實操中不斷提升專業(yè)技術(shù)水平并促進對工匠精神的培養(yǎng)。院校鼓勵青年骨干教師跟隨行業(yè)帶頭人開展課題研究是教師能力提升的又一重要途徑。

技能大賽的主辦方多為行業(yè)協(xié)會及拔尖院校。企業(yè)深入了解院校為大賽的舉辦提供了保障，同時為校企合作提供了平臺。大賽中優(yōu)秀的比賽團隊往往會吸引企業(yè)與之主動合作，教師可在此期間提升業(yè)務(wù)水平和認知能力，并以此調(diào)整教學(xué)計劃，使學(xué)生最大限度地滿足企業(yè)的崗位需求。合作企業(yè)也可向院校派遣優(yōu)秀員工傳授先進理念與技能，這對院校的創(chuàng)新教學(xué)很有幫助。

融賽于課可使學(xué)生隱性素養(yǎng)與顯性素養(yǎng)得到充分整合。大賽對學(xué)生所要求的核心能力強調(diào)對學(xué)生崗位能力的培養(yǎng)。事實證明，以技能大賽為依托，通過日常教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工匠精神可使學(xué)生真正具有良好的職業(yè)素養(yǎng)。

4.2 教學(xué)體系信息化

機電一體化專業(yè)教學(xué)體系信息化包含兩方面，一是建設(shè)具有現(xiàn)代信息化特征的課程體系，二是課程教學(xué)信息化。

建設(shè)信息化課程體系是指將“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下制造業(yè)的核心技術(shù)融入傳統(tǒng)機電一體化專業(yè)體系。機電一體化專業(yè)的傳統(tǒng)核心技術(shù)，一是信息處理技術(shù)，主要指單片機、PLC 及通信技術(shù)；二是機械制造技術(shù)，如機械設(shè)計、機械制造——這是該專業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，其發(fā)展?jié)摿薮?；三是傳感器技術(shù)，“一器多感”是近年來機電設(shè)備的顯著特征，這也意味著設(shè)備集成化與智能化“質(zhì)”的突破；四是自動控制與傳動技術(shù)，包括氣、液、磁傳動及人工智能控制技術(shù)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下傳統(tǒng)核心技術(shù)所涵蓋的課程體系需要被新技術(shù)更新、替代及整合。

平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化專業(yè)課程體系中，具體內(nèi)容有三大類，分別是公共基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程。公共基礎(chǔ)課程主要為語文、數(shù)學(xué)、英語、計算機基礎(chǔ)等，是所有專業(yè)必修的。裝備制造類專業(yè)（包括機電一體化專業(yè)）的專業(yè)基礎(chǔ)課主要為C 語言程序設(shè)計、電工電子技術(shù)、機械原理、機械制圖與CAD 繪圖、液壓與氣液傳動等。專業(yè)課程主要是機器視覺系統(tǒng)、數(shù)控機床加工、可編程控制器、工業(yè)機械人、觸摸屏、傳感器技術(shù)、自動生產(chǎn)線、單片機原理等。

結(jié)合信息化技術(shù)課程建設(shè)的規(guī)范，對專業(yè)課程進行歸納整理，使其整齊劃一。隨著CAD 繪圖技術(shù)的普及，機械制圖中手繪工程大圖的課時量必須大幅縮減。專業(yè)課程可結(jié)合本校實際進行如下調(diào)整：數(shù)控機床加工與PLC 技術(shù)通常是兩門課程，它們采用不同的實訓(xùn)設(shè)備，但在機電專業(yè)技能大賽中通常需要用PLC 對數(shù)控機床編程，PLC 實訓(xùn)中加入數(shù)控機床操作并作為重點章節(jié)，此時課程就會顯得更加完善和與時俱進；視覺系統(tǒng)、無線射頻識別、條形碼技術(shù)等雖都屬于傳感器類，但都是工科類專業(yè)課，不能與傳感器應(yīng)用技術(shù)課程劃等號，需要獨立設(shè)置課程及設(shè)立相應(yīng)課程實訓(xùn)室；工業(yè)機器人種類繁多，在平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院分為工業(yè)機器手、視覺機器人、焊接機器人、噴繪機器人等，在安排機器人課程時不能籠統(tǒng)安排為“工業(yè)機器人”一門課程，必須細分為不同的機器人課程或同一機器人課程細分為具有可操作性的實訓(xùn)項目，讓每一類設(shè)備都能物盡其用；很多設(shè)備都具有物理硬件與虛擬仿真互通的功能，尤其在自動生產(chǎn)線、工控系統(tǒng)等課程中顯得尤為明顯，這些課程關(guān)鍵在于對硬件與仿真接口原理的理解上，因此有必要加大該類課程的課時量，將其設(shè)備的組裝與維護也加入課程內(nèi)容。

其他未涉及的工業(yè)信息化相關(guān)課程，比如手工焊接、互換性與測量技術(shù)等，或者由于專業(yè)課課時量的問題將一些可自行完成的項目加入其中的課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，可供學(xué)生組成興趣團體或成立比賽小組之類輔修，增強學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力。通過上述將必修與輔修相結(jié)合的專業(yè)課程體系，可實現(xiàn)專業(yè)技術(shù)與信息技術(shù)的融合。

課程教學(xué)信息化同樣包含兩方面內(nèi)容，一是建設(shè)制造類專業(yè)課程教學(xué)資源庫，二是充分利用好虛擬仿真技術(shù)。

課程教學(xué)資源庫的建設(shè)，是課程信息資源建設(shè)的重要體現(xiàn)。其創(chuàng)建方式主要包括自建教學(xué)資源庫與引進相關(guān)教學(xué)資源兩類。這些教學(xué)資源庫主要包括專業(yè)教學(xué)資源庫、精品資源共享課和精品在線開放課程等。不論是自建課程還是引用課程，都需要課程平臺的支撐，比如愛課程、智慧職教、云課堂、學(xué)習(xí)通等，在這些平臺上各大院校都可發(fā)布和共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。以平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院為例，學(xué)院購買了學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺，平時教師可利用該平臺實施線上教學(xué)、布置作業(yè)、發(fā)布考試等。在創(chuàng)建課程時可自行添加資源，也可直接引用現(xiàn)成的精品課程或根據(jù)自身需要對其他精品課程作修改后添加。

教學(xué)資源庫里的課程一般是本校名師或骨干教師為上課而籌備的教學(xué)資源，經(jīng)平臺審定后成為優(yōu)質(zhì)資源[6]；或參加相關(guān)平臺課程競賽而成為精品課程。通常情況下，裝備制造類專業(yè)通用性強，但大部分資源明顯帶有創(chuàng)作者的教學(xué)思路且專業(yè)側(cè)重不同，使用時需作補充和調(diào)整。

充分利用虛擬仿真技術(shù)就是將大部分實操、實訓(xùn)教學(xué)轉(zhuǎn)為軟件、AI 模擬訓(xùn)練。這樣不僅可以解決實訓(xùn)資源緊缺、價格昂貴的問題，利用仿真資源基本可以做到人手一臺，完美破解一人做多人看的窘境；仿真系統(tǒng)的初始化操作還使資源可以無限次重復(fù)使用，較完美地解決了零件丟失、部件損壞等難題。

仿真對實訓(xùn)設(shè)備比較昂貴或具有人身危險性的實訓(xùn)項目也是很好的解決方案。對于機電一體化專業(yè)，機器人和PLC 編程采用軟件仿真的方式是教學(xué)的必然選擇。再比如汽修專業(yè)作為與機電一體化同等重要的裝備制造類專業(yè)，汽修實訓(xùn)車間的四輪定位實訓(xùn)平臺，通常來說一個汽車實訓(xùn)車間只有1 到2 臺，再加上實操具有一定的難度，需要在電腦軟件上進行部署，又需在操作臺上進行精密的機械操作，稍有不慎車毀人傷。平?jīng)雎殬I(yè)技術(shù)學(xué)院購買浙江天煌的汽車實訓(xùn)仿真系統(tǒng)（包含四輪定位仿真），采用三維軟件進行全景模擬，細節(jié)豐富，工具齊全，操作代入感強，還可以電腦部署軟件對接，完全可以作為實操前的熱身訓(xùn)練，對四輪定位的實訓(xùn)臺起到了最大限度防護作用，學(xué)生能力得到最大提升。

信息技術(shù)下的實訓(xùn)仿真是對實訓(xùn)項目的極大補充和完善，每個人都可參與到實訓(xùn)中來，并使實訓(xùn)項目成本大幅降低，可探索性操作的實訓(xùn)器材放大了學(xué)生的操作靈活度，實操變得不再拘謹而是充滿樂趣。

4.3 構(gòu)建創(chuàng)新型課程體系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，機電一體化專業(yè)以“智能”為核心的課程體系可以很好地適應(yīng)時代發(fā)展的需要，課程信息化的內(nèi)涵即是培養(yǎng)全民在思想上、行動中都能自覺地做到重視信息、利用信息，將這種思維模式應(yīng)用在實際生產(chǎn)中不但可以組織生產(chǎn)的變革，構(gòu)建靈活多樣的供應(yīng)鏈，推動企業(yè)的柔性生產(chǎn)，而且可以動態(tài)感受消費者的需求，優(yōu)化產(chǎn)品與消費的銜接。

建設(shè)創(chuàng)新型國家是提高綜合國力的關(guān)鍵，也是解決當(dāng)前突出矛盾和問題的迫切需求[7]。職教院校作為培養(yǎng)技能人才的搖籃，應(yīng)將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力貫穿于職教全過程。尊重學(xué)生的獨立人格，傳授先進理念，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，是新時代教育工作者的使命。以項目為載體，以能力為本位，以學(xué)生為中心，以教師為主體，循序漸進，醞釀發(fā)酵，方可成才。

實施1+X 證書制度試點，校企合作、產(chǎn)教融合，雙元教學(xué)是高職教育人才培養(yǎng)的重要途徑。積極調(diào)動企業(yè)參與校企合作的積極性，利用企業(yè)工程師成熟的經(jīng)驗通過校企合作以“現(xiàn)代學(xué)徒制”的方式開展實訓(xùn)教學(xué)，使學(xué)生能盡快適應(yīng)崗位需求，縮短崗位適應(yīng)期，盡快進入角色，同時使企業(yè)和學(xué)校達到雙贏。

職業(yè)教育既要適應(yīng)社會的發(fā)展，又要促進人的發(fā)展，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的根本途徑是促進人的全面發(fā)展。如果素質(zhì)僅是對知識、能力的補充，這就不是素質(zhì)教育。應(yīng)做到知識與思想統(tǒng)一、理論與實踐統(tǒng)一、個性化與全面發(fā)展統(tǒng)一，優(yōu)化品行、領(lǐng)悟知識、熟練技能、開發(fā)智力、鍛煉能力及提升自主創(chuàng)新力。

5 結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已經(jīng)為高職課程改革賦予了全新的使命。課程改革在于培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和職業(yè)能力，培育一批能夠擔(dān)負起民族復(fù)興重任的有志青年。探索高職制造類專業(yè)課程改革須從我國國情出發(fā)，為制造業(yè)的繁榮作鋪墊，以支持國家發(fā)展戰(zhàn)略為出發(fā)點，以服務(wù)地方經(jīng)濟為歸宿，剖析“互聯(lián)網(wǎng)+”對制造業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用，培養(yǎng)新一代國家棟梁。