智能制造下人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

［摘 要］ 在智能制造產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)模式下的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式已經(jīng)很難適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才的需求，因此探索一種適應(yīng)新形勢(shì)下的工程教育人才培養(yǎng)平臺(tái)具有重要意義。立足地方高校服務(wù)新興產(chǎn)業(yè)的需求，依托機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化和機(jī)器人工程三個(gè)專(zhuān)業(yè)特色，重組校內(nèi)資源，建設(shè)了以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為核心的跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)與跨學(xué)科微課程群，解決地方高校傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的轉(zhuǎn)型和智能制造相關(guān)專(zhuān)業(yè)建設(shè)的難題，為地方高校培養(yǎng)跨學(xué)科高素質(zhì)應(yīng)用人才提供案例。

［關(guān)鍵詞］ 智能制造；跨學(xué)科；實(shí)踐平臺(tái)

［基金項(xiàng)目］ 2022年度山東省高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目“智能制造背景下地方高校高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)與實(shí)踐”（M2022362）

［作者簡(jiǎn)介］ 胡麗娜（1972—），女，山東萊西人，學(xué)士，青島城市學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院副教授，主要從事數(shù)控技術(shù)應(yīng)用研究。

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）17-0036-04 ［收稿日期］ 2023-03-08

引言

2013年，德國(guó)提出了“工業(yè)4.0”概念；2015年5月，我國(guó)提出“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，使“智能化”成了最熱的詞之一［1］。目前，我國(guó)正在加速建立健全智能制造產(chǎn)業(yè)體系，智能制造將成為未來(lái)新的工業(yè)革命一個(gè)重要的切入點(diǎn)及增長(zhǎng)點(diǎn)，進(jìn)而直接影響到國(guó)際制造業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局。持續(xù)推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)教育，加大教育工作力度，是高等教育和科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的趨勢(shì)和要求，從而推動(dòng)地方高校加強(qiáng)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，為我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力的人才支撐和智力保障。智能制造背景下地方高校高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)，正是以滿(mǎn)足新興產(chǎn)業(yè)要求、應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)轉(zhuǎn)型和智能制造相關(guān)專(zhuān)業(yè)建設(shè)難題而提出的一項(xiàng)有益嘗試。該創(chuàng)新平臺(tái)依托機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化和機(jī)器人工程三個(gè)專(zhuān)業(yè)，發(fā)揮內(nèi)部資源整合、學(xué)科專(zhuān)業(yè)交叉融合的優(yōu)勢(shì)，形成新的教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)和微課程群新課程體系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)新形勢(shì)下智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)

智能制造背景下高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)，著重實(shí)現(xiàn)學(xué)生跨專(zhuān)業(yè)綜合培養(yǎng)，形成鮮明特色的人才培養(yǎng)典型案例。主要內(nèi)容如下。

（一）課程體系建設(shè)

深挖跨專(zhuān)業(yè)綜合項(xiàng)目與機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)器人工程三個(gè)專(zhuān)業(yè)課程相關(guān)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)分解歸類(lèi)，制作典型案例，應(yīng)用到各章節(jié)的教學(xué)中，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立微課程群，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，拓寬專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。

（二）開(kāi)放性綜合訓(xùn)練

依托跨專(zhuān)業(yè)綜合項(xiàng)目，結(jié)合學(xué)院師資力量，創(chuàng)建實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，開(kāi)發(fā)開(kāi)放性綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，以滿(mǎn)足不同專(zhuān)業(yè)、不同層次學(xué)生對(duì)于實(shí)踐教學(xué)的需求，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)習(xí)項(xiàng)目，全面培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力。

（三）考核與評(píng)價(jià)方法

推動(dòng)教學(xué)理念、模式、評(píng)價(jià)等一體化改革，將全過(guò)程考核作為課堂教學(xué)改革的主抓手。教學(xué)模式從注重知識(shí)傳授的“以教學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”；培養(yǎng)方式從“灌輸式”轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴健€(gè)性化學(xué)習(xí)；學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)從死記硬背、“期末一考定成績(jī)”轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立思考、“全過(guò)程性考核”。

二、創(chuàng)新平臺(tái)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

在創(chuàng)新平臺(tái)搭建中如何做到學(xué)科專(zhuān)業(yè)交叉融合，解決目前應(yīng)用型人才培養(yǎng)無(wú)法滿(mǎn)足智能制造產(chǎn)業(yè)需求的問(wèn)題。通過(guò)學(xué)科專(zhuān)業(yè)交叉融合，使創(chuàng)新平臺(tái)更有利于提高師生參與實(shí)踐的積極性，不斷提高師生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

在創(chuàng)新平臺(tái)實(shí)踐中如何組織訓(xùn)練與評(píng)價(jià)，解決學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力不足的問(wèn)題。創(chuàng)新平臺(tái)應(yīng)該具有一定的訓(xùn)練方式和評(píng)價(jià)方法，來(lái)完成對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的考核認(rèn)證，使畢業(yè)生適應(yīng)未來(lái)工作崗位的要求。

三、創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)方案

緊跟智能制造產(chǎn)業(yè)的步伐，地方高校要積極對(duì)接區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求，對(duì)其發(fā)揮支撐作用。地方高校要主動(dòng)推進(jìn)改革，積極探索跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科、創(chuàng)新性的工程教育方式與手段，探索智能制造相關(guān)專(zhuān)業(yè)融合發(fā)展、相互激勵(lì)機(jī)制。打造一個(gè)智能制造背景下地方高校高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科、多技能的智能培養(yǎng)新模式，平臺(tái)框圖如圖1。

（一）實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)：為學(xué)生提供跨專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目化實(shí)踐平臺(tái)，提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

此創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)依托數(shù)車(chē)智造單元2套、立加智造單元1套、車(chē)銑智造單元2套、柔性車(chē)銑智造單元4套，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)上下料改造項(xiàng)目2套，開(kāi)發(fā)智能制造實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐能力。

1.數(shù)車(chē)智造單元：由一臺(tái)馬扎克臥式數(shù)控車(chē)床，一臺(tái)FANUC六軸機(jī)械手臂、料倉(cāng)、在線(xiàn)檢測(cè)裝置組成。開(kāi)發(fā)的智能制造實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：機(jī)械手臂自動(dòng)上下料，在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，智能生產(chǎn)線(xiàn)的安裝與調(diào)試，數(shù)車(chē)智造單元的加工工藝及編程。

2.立加智造單元：由一臺(tái)DMG五軸加工中心，實(shí)現(xiàn)x、y、z、b、c五軸聯(lián)動(dòng)，將本單元實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。運(yùn)用CELOS應(yīng)用程序，可以有效準(zhǔn)備和處理任務(wù)單，讓學(xué)生學(xué)習(xí)連續(xù)的數(shù)字化工作流程，從生產(chǎn)計(jì)劃到生產(chǎn)和服務(wù)。

3.車(chē)銑智造單元：由一臺(tái)馬扎克臥式數(shù)控車(chē)床，一臺(tái)馬扎克立式加工中心，一臺(tái)FANUC六軸機(jī)械手臂、料倉(cāng)、在線(xiàn)檢測(cè)裝置組成。開(kāi)發(fā)的智能制造實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：智能生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用，智能生產(chǎn)線(xiàn)故障檢測(cè)，智能裝備設(shè)計(jì)，智能生產(chǎn)線(xiàn)二次開(kāi)發(fā)。使學(xué)生成為能夠在智能制造及相關(guān)領(lǐng)域從事智能制造系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)、調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)等方面工作的人才［2］。

4.柔性車(chē)銑智造單元：由一臺(tái)車(chē)銑復(fù)合機(jī)床、一臺(tái)桁架機(jī)械手自動(dòng)上下料數(shù)控磨床和一臺(tái)線(xiàn)下檢測(cè)臺(tái)組成。開(kāi)發(fā)的智能制造實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：數(shù)控車(chē)床多重刀具臺(tái)重疊設(shè)計(jì)，數(shù)控車(chē)床螺紋切削二次加工實(shí)現(xiàn)主軸分度功能，數(shù)控磨床的加工工藝。

5.數(shù)控機(jī)床自動(dòng)上下料改造項(xiàng)目：一組通過(guò)桁架機(jī)械手對(duì)數(shù)控車(chē)床自動(dòng)上下料，一組通過(guò)六軸機(jī)械手臂對(duì)數(shù)控車(chē)床自動(dòng)上下料。開(kāi)發(fā)的智能制造實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：數(shù)控機(jī)床機(jī)械升級(jí)改造，數(shù)控機(jī)床控制升級(jí)改造，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化升級(jí)改造，桁架機(jī)械手PLC編程。

（二）跨學(xué)科微課程群建設(shè)：拓寬學(xué)生專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力

此微課程群依托超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)案例化方式，將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化和機(jī)器人工程三個(gè)專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程資源以技術(shù)點(diǎn)歸納分類(lèi)重新整合作為跨學(xué)科教學(xué)初階單元案例及高階綜合案例，如典型夾具設(shè)計(jì)、典型零件數(shù)控加工、PLC電氣原理圖、典型機(jī)床PLC、電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、伺服電機(jī)拖動(dòng)、監(jiān)控與組態(tài)、通信、機(jī)器人編程等典型案例應(yīng)用到各個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)中，并將其制作成微課，建立微課程群，將企業(yè)需要的最新技術(shù)、工藝、手段、設(shè)計(jì)方法引入課堂，著力培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試的能力［3］。

四、創(chuàng)新平臺(tái)的培養(yǎng)模式

通過(guò)調(diào)研，德國(guó)工程人才培養(yǎng)模式強(qiáng)調(diào)以工程實(shí)踐需求為課程設(shè)置的首要條件，以應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)出為結(jié)果導(dǎo)向，在課程設(shè)置、教學(xué)大綱與教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法與手段、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面都有鮮明特色，要求學(xué)生具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)，能夠熟練應(yīng)用所學(xué)技能解決生產(chǎn)實(shí)際中的工程技術(shù)問(wèn)題，重視實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，值得借鑒。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)迫切需要提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于具備較強(qiáng)實(shí)踐能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才有著迫切需求，需要深入了解企業(yè)需求，學(xué)習(xí)借鑒德國(guó)工程人才培養(yǎng)模式，依托實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及微課程群，以橫向課題為驅(qū)動(dòng)力，培養(yǎng)跨學(xué)科、智能化高素質(zhì)人才。

（一）采取項(xiàng)目化案例式教學(xué)模式

打破原有的教學(xué)模式，采取項(xiàng)目化案例式教學(xué)模式，依托實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及微課程群，以跨學(xué)科綜合項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，圍繞典型案例知識(shí)點(diǎn)重組課程章節(jié)，在授課過(guò)程中每一章節(jié)都運(yùn)用跨學(xué)科案例，實(shí)施學(xué)科融合。

（二）打造專(zhuān)業(yè)融合教學(xué)團(tuán)隊(duì)

打破原有的教研室結(jié)構(gòu)，以微課程群重組教學(xué)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行課程案例專(zhuān)業(yè)交叉、課程設(shè)計(jì)互通課題、畢業(yè)設(shè)計(jì)、教科研項(xiàng)目及學(xué)生大賽，均實(shí)行專(zhuān)業(yè)融合式輔導(dǎo)。

（三）實(shí)施全過(guò)程性考核評(píng)價(jià)模式

1.更新課堂教學(xué)理念。打破以教師為中心、以講授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變教師教學(xué)觀念，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，促使教師成為課堂教學(xué)資源的提供者、課堂活動(dòng)的組織者、學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者；貫徹落實(shí)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，確立學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位，倡導(dǎo)主動(dòng)參與、積極探究、合作交流的學(xué)習(xí)方式。

2.優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容。以提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程體系。避免照本宣科，一本教材講到底，鼓勵(lì)教師開(kāi)發(fā)活頁(yè)式教材，及時(shí)把國(guó)際前沿學(xué)術(shù)發(fā)展、最新研究成果和現(xiàn)實(shí)案例等有機(jī)融入課堂教學(xué)。注重因材施教，針對(duì)不同學(xué)生特點(diǎn)，鼓勵(lì)教師選取不同教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)，努力為學(xué)生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)。

3.改革課堂教學(xué)方法。鼓勵(lì)教師打破死板、單一的課堂講授式和“灌輸式”教學(xué)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，采用混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、TBL（基于團(tuán)隊(duì)的教學(xué)方法）、PBL（基于問(wèn)題的教學(xué)方法）等靈活先進(jìn)的教學(xué)方法，進(jìn)行啟發(fā)式講授、互動(dòng)式交流、探究式討論，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力，使教和學(xué)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

五、創(chuàng)新平臺(tái)的能力培養(yǎng)

依托專(zhuān)業(yè)融合項(xiàng)目資源數(shù)車(chē)智造單元2套、立加智造單元1套、車(chē)銑智造單元2套、柔性車(chē)銑智造單元4套、數(shù)控機(jī)床自動(dòng)上下料改造項(xiàng)目2套創(chuàng)建實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，開(kāi)發(fā)智能制造實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生參加科創(chuàng)比賽提供平臺(tái)，提高學(xué)生跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生面向智能制造產(chǎn)業(yè)的實(shí)踐能力。

將機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融合運(yùn)用到創(chuàng)新平臺(tái)，通過(guò)分解歸類(lèi)項(xiàng)目中的技術(shù)知識(shí)點(diǎn)并將其制作成微課，建立微課程群，通過(guò)師生的雙向互動(dòng)，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)科專(zhuān)業(yè)融合的知識(shí)掌握，培養(yǎng)學(xué)生面向智能制造新技術(shù)發(fā)展所需求的理論知識(shí)能力。

通過(guò)創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)踐，為師生提供了一個(gè)互動(dòng)的平臺(tái)，是集教學(xué)、實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)于一體的多學(xué)科交叉融合的應(yīng)用平臺(tái)，不僅可以打造一支雙師型教師隊(duì)伍，而且可以培養(yǎng)面向智能制造產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的項(xiàng)目協(xié)作與溝通能力。

結(jié)語(yǔ)

智能制造背景下地方高校高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)踐，能夠完成機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)器人專(zhuān)業(yè)十幾門(mén)課程的微課程群建設(shè)，通過(guò)將專(zhuān)業(yè)課程融合在一起，授課過(guò)程中能夠進(jìn)一步完成各自知識(shí)點(diǎn)的拓展；能夠打造一支集機(jī)械、電氣技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)于一體的，理論專(zhuān)、實(shí)踐硬的“雙師型”教師隊(duì)伍，能夠培養(yǎng)一批電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才；使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)上千名學(xué)生受益，并對(duì)工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)起到推動(dòng)作用，同時(shí)將向其他工科專(zhuān)業(yè)進(jìn)行推廣，還可以向以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主要目標(biāo)的其他高校推廣，為其人才培養(yǎng)平臺(tái)的創(chuàng)新和發(fā)展提供一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

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The Construction of Innovative Talent Cultivation Platform in the Field of Intelligent Manufacturing

HU Li-na， WANG Xin-hui， XIE Li-hua， FAN Hui-ping

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Qingdao City University， Qingdao， Shandong 266106， China）

Abstract： In the context of the rapid development of the intelligent manufacturing industry， the traditional mode of engineering application-oriented talent training has been difficult to adapt to the needs of industrial development for talents， so it is of great significance to explore a talent training platform for engineering education to adapt to the new situation. Based on the needs of local colleges and universities to serve emerging industries， relying on the characteristics of mechanical design and manufacturing and its automation， electrical engineering and its automation and robotics engineering， this paper reorganizes the resources in the school， builds an interdisciplinary innovation practice platform and interdisciplinary micro-course group with the training of engineering practice ability as the core， to solve the problems of the transformation of traditional engineering majors and the construction of intelligent manufacturing-related majors in local colleges and universities， and provide cases for local colleges and universities to cultivate interdisciplinary high-quality applied talents.

Key words： intelligent manufacturing; interdisciplinary; practice platform