人工智能背景下高職制造類專業(yè)的發(fā)展路徑

摘 要：人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。在人工智能大力發(fā)展的背景下，高職教育要抓住機(jī)遇，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前高職制造類專業(yè)存在專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)實(shí)際不匹配、教學(xué)資源建設(shè)未完善、教師人工智能應(yīng)用水平較低等問(wèn)題。從頂層設(shè)計(jì)、專業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智慧校園建設(shè)、實(shí)訓(xùn)基地搭建、教學(xué)資源建設(shè)、人工智能培訓(xùn)、多元評(píng)價(jià)體系構(gòu)建、課程思政實(shí)施等方面探索了人工智能背景下高職制造類專業(yè)的發(fā)展路徑。

關(guān)鍵詞：人工智能 高職 制造類專業(yè)

“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略的提出，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，將信息化與工業(yè)化結(jié)合，發(fā)展智能制造。利用工業(yè)機(jī)器人、大型數(shù)控機(jī)床、增材制造等高端裝備進(jìn)行生產(chǎn)，需要大量兼具實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的人才，對(duì)職業(yè)教育人才培養(yǎng)提出了新的要求。2017年，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出我國(guó)人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段，要加快培養(yǎng)人工智能高端人才，加強(qiáng)人工智能基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、運(yùn)行維護(hù)等方面專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)，對(duì)高職制造類專業(yè)的專業(yè)設(shè)置具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。2021年，教育部發(fā)布《關(guān)于實(shí)施第二批人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)試點(diǎn)工作的通知》，明確提出教師要適應(yīng)人工智能的技術(shù)變革，積極有效開(kāi)展教育教學(xué)。2023 年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》，明確提出要大力實(shí)施國(guó)家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)，在人工智能背景下，高職制造類專業(yè)要抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，利用好人工智能，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 人工智能技術(shù)的內(nèi)涵

人工智能簡(jiǎn)稱AI，是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、圖像識(shí)別和專家系統(tǒng)等，可分為弱人工智能、強(qiáng)人工智能和超級(jí)人工智能等三種[1]。

2 人工智能背景下高職制造類專業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)實(shí)際不匹配

目前高職院校開(kāi)展的大多是基于傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)置的教學(xué)改革，采用傳統(tǒng)的學(xué)科分類方法。隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)型，增材制造設(shè)備能根據(jù)數(shù)據(jù)模型打印異形零件，工業(yè)機(jī)器人能代替人工進(jìn)行機(jī)械加工、焊接、裝配等工作。落后于時(shí)代發(fā)展，機(jī)械性重復(fù)、低技能專業(yè)的崗位將會(huì)被智能化覆蓋，增加了增材制造造型設(shè)計(jì)師、增材制造設(shè)備操作員、增材制造質(zhì)檢工程師、工業(yè)機(jī)器人編程調(diào)試工程師、工業(yè)機(jī)器應(yīng)用工程師，工業(yè)機(jī)器人電氣工程師等一系列新崗位。我國(guó)職業(yè)技能人才存在高級(jí)技工少，復(fù)合型技工少，智能制造領(lǐng)域存在高技能人才短缺的現(xiàn)象，對(duì)高職院校制造類專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的要求[2]。從我國(guó)2021年版高職專業(yè)目錄來(lái)看，制造類專業(yè)智能機(jī)電技術(shù)、新增增材制造技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)等專業(yè)，但專業(yè)人才培養(yǎng)方案很多還沿用之前的內(nèi)容設(shè)置，總體上還是滯后于新職業(yè)的發(fā)展要求。在課程設(shè)置上創(chuàng)新不足，仍以《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《金屬工藝學(xué)》、《工程力學(xué)》等傳統(tǒng)專業(yè)課為主。教材多采用傳統(tǒng)的圖片加文字的靜態(tài)化展示的形式，活頁(yè)式教材等新形態(tài)教材使用較少。

2.2 人工智能背景下的高職教育處于探索階段，教學(xué)資源建設(shè)未完善

將人工智能融入高職教育，不僅需要調(diào)整專業(yè)配置，培養(yǎng)智能制造、工業(yè)機(jī)器人方向的專業(yè)人才，還需要建設(shè)應(yīng)用人工智能的基礎(chǔ)條件，主要包括智慧校園、智能制造實(shí)訓(xùn)基地、人工智能教學(xué)資源等。當(dāng)前職業(yè)院校的管理模式多采用傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，仍采用從上到下的派發(fā)式工作模式，教務(wù)、人事、財(cái)務(wù)工作智能化程度較低，工作效率和人力資源利用率受限[3]。盡管許多高職院校開(kāi)發(fā)了智慧校園軟件，但僅僅具備學(xué)生查看課表及考試成績(jī)，教師調(diào)停課，教務(wù)統(tǒng)計(jì)課時(shí)等基礎(chǔ)功能，不能進(jìn)行校內(nèi)外全數(shù)據(jù)、全策略、全業(yè)務(wù)的監(jiān)控、優(yōu)化和管理。一些職業(yè)院校使用數(shù)據(jù)平臺(tái)和管理系統(tǒng)收集了大量數(shù)據(jù)，但對(duì)數(shù)據(jù)缺乏智能化分析，不利于生成對(duì)學(xué)生的客觀評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)報(bào)告，導(dǎo)致對(duì)職業(yè)教育教學(xué)活動(dòng)的指導(dǎo)效果欠佳。實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)滯后，如許多職業(yè)院校增材制造類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容仍為車工、焊工、鉗工，而對(duì)UG、Solidworks等建模軟件的操作課程設(shè)置不足，SLA（光固化立體成型）、SLS（選擇性激光燒結(jié)成型）、FDM（熔融沉積成型）等增材制造設(shè)備配置不足，教學(xué)內(nèi)容脫離產(chǎn)業(yè)實(shí)際，影響職業(yè)教育育人效果?；赩R/AR（虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等人工智能相關(guān)教學(xué)資源建設(shè)未完善，影響教學(xué)實(shí)施。

2.3 制造類專業(yè)教師應(yīng)用人工智能開(kāi)展教學(xué)的水平較低

為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”人才培養(yǎng)目標(biāo)，職業(yè)院校在工匠精神的培育、開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、探索現(xiàn)代學(xué)徒制和1+X人才培養(yǎng)模式等方面開(kāi)展了許多工作，但對(duì)教師的人工智能技術(shù)培訓(xùn)和人工智能實(shí)踐教學(xué)培訓(xùn)重視程度較低。教師作為高職院校的教學(xué)主體，為適應(yīng)人工智能時(shí)代的教育教學(xué)，需要兼具信息素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。高職院校制造類專業(yè)教師，多為從高校畢業(yè)的碩博士，其具有較強(qiáng)的理論知識(shí)水平而實(shí)踐技能較差。部分教師的教育理念陳舊，對(duì)人工智能、新工科、互聯(lián)網(wǎng)+等職業(yè)教育發(fā)展新路徑不了解，沒(méi)有建立系統(tǒng)的數(shù)字化意識(shí)，對(duì)人工智能的認(rèn)知不足，應(yīng)用人工智能開(kāi)展教學(xué)的水平較低[4]。對(duì)超新學(xué)習(xí)通、藍(lán)墨云班課等信息化平臺(tái)的使用僅限于簽到及作業(yè)批改。不會(huì)應(yīng)用ChatGPT、文心一言等人工智能系統(tǒng)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，不會(huì)使用智慧職教、中國(guó)大學(xué)慕課等慕課平臺(tái)實(shí)施教學(xué)，不會(huì)應(yīng)用相關(guān)軟件系統(tǒng)開(kāi)展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)與實(shí)踐。

3 人工智能背景下高職制造類專業(yè)的發(fā)展路徑

3.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，完善制度建設(shè)

人工智能背景下高職制造類專業(yè)的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要高職院校的管理部門、制造類專業(yè)及相關(guān)企業(yè)的密切配合。管理部門要發(fā)揮頂層設(shè)計(jì)的作用，出臺(tái)《智慧校園建設(shè)規(guī)劃》、《人工智能教學(xué)資源建設(shè)方案》、《智能制造實(shí)訓(xùn)基地標(biāo)準(zhǔn)》、《教師人工智能應(yīng)用技能培訓(xùn)方案》、《教師人工智能應(yīng)用技能考核標(biāo)準(zhǔn)》等制度性文件，從制度設(shè)計(jì)入手，明確各方責(zé)任和分工。制造類專業(yè)要結(jié)合人工智能的背景和相關(guān)企業(yè)的實(shí)際情況，制定制造類專業(yè)人才培養(yǎng)方案，由專業(yè)骨干教師起草制造類專業(yè)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，將人工智能的應(yīng)用融入課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中。

3.2 融入人工智能，優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)置

為了將人工智能更好的融入高職教育，培養(yǎng)兼具數(shù)字智能和工匠精神的復(fù)合人才，高職院校要優(yōu)化專業(yè)設(shè)置，淘汰易于被機(jī)器取代的低技能專業(yè)，更新原有專業(yè)，設(shè)立智能科學(xué)與技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、智能制造等新的與人工智能相關(guān)的專業(yè)[5]。根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際重新設(shè)置人才培養(yǎng)方案，結(jié)合職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)重新編寫(xiě)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，加入《人工智能應(yīng)用教程》《智能制造基礎(chǔ)》《機(jī)器學(xué)習(xí)》《人工智能倫理學(xué)》等人工智能相關(guān)課程，構(gòu)建數(shù)字化課程體系。2020年9月，教育部等九部委印發(fā)《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020-2023）年》，提出要加強(qiáng)活頁(yè)式、工作手冊(cè)式、融媒體等教材建設(shè)。高職院校要推動(dòng)包括數(shù)字化資源、工作任務(wù)書(shū)、功能插頁(yè)、教材活頁(yè)等新型架構(gòu)的活頁(yè)式教材建設(shè)，提高教材的信息化程度。

3.3 調(diào)整管理模式，建設(shè)智慧校園

為轉(zhuǎn)變高職院校效率低下的傳統(tǒng)管理模式，要從組織架構(gòu)扁平化、辦事流程簡(jiǎn)單化、資源配置合理化、教學(xué)管理動(dòng)態(tài)化、教學(xué)評(píng)價(jià)智能化等方面進(jìn)行改進(jìn)，建設(shè)智慧校園。搭建云平臺(tái)，共享組織內(nèi)的人力資源，并按需進(jìn)行組合，采用任務(wù)制工作模式，教師進(jìn)行自主決策。采用智能軟件進(jìn)行請(qǐng)假銷假、報(bào)賬申請(qǐng)、課題申報(bào)、競(jìng)賽審批、職稱評(píng)定等常規(guī)業(yè)務(wù)的辦理，簡(jiǎn)化復(fù)雜的審批流程，提高工作效率。通過(guò)大數(shù)據(jù)摸清學(xué)院教學(xué)管理投入、教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、后勤收支等情況，整合學(xué)院在管理、教學(xué)和后勤等方面資源配置的情況。通過(guò)依托超新學(xué)習(xí)通、藍(lán)墨云班課等智能化軟件進(jìn)行分析和運(yùn)算，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為、教師教學(xué)行為、教學(xué)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，以便及時(shí)采取措施。

3.4 深化校企合作，搭建智能制造實(shí)訓(xùn)基地

人工智能背景下的高職制造類專業(yè)注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，要搭建智能制造實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)踐條件。搭建“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、創(chuàng)”六位一體的協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，由企業(yè)專家作為技術(shù)顧問(wèn)，與高職院校骨干教師協(xié)同合作，整合產(chǎn)業(yè)和高校資源。利用高檔數(shù)控機(jī)床、3D打印機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等制造業(yè)高端裝備，搭建智能制造生產(chǎn)線、機(jī)器人工程中心、增材制造研究中心等實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。結(jié)合人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建基于數(shù)字孿生技術(shù)的虛實(shí)結(jié)合的仿真實(shí)訓(xùn)基地，模擬真實(shí)的工作場(chǎng)景，讓學(xué)生進(jìn)行沉浸式實(shí)訓(xùn)模擬，能夠使學(xué)生深化對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[6]。

3.5 加大科技投入，完善人工智能教學(xué)資源

人工智能相關(guān)教學(xué)資源，能增加課堂信息容量，增強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，主要包括教學(xué)環(huán)境、教學(xué)平臺(tái)、學(xué)習(xí)資源等。與傳統(tǒng)黑板加板書(shū)的教學(xué)環(huán)境不同，智能化的教學(xué)環(huán)境由內(nèi)置電子白板功能的觸控投影機(jī)一體機(jī)、無(wú)線麥克、音箱、拾音器、問(wèn)答器、配套控制軟件構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)交互式課堂教學(xué)。教學(xué)平臺(tái)主要包括超新學(xué)習(xí)通、藍(lán)墨云班課等，能進(jìn)行課前任務(wù)發(fā)布、課中任務(wù)實(shí)施、課后知識(shí)拓展，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行全過(guò)程評(píng)價(jià)[7]。教學(xué)資源主要包括VR/AR（虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)、虛擬仿真、微課、視頻、動(dòng)畫(huà)等，高職院校要組建包括教學(xué)資源制作團(tuán)隊(duì)、專業(yè)骨干教師、企業(yè)專家的教學(xué)建設(shè)團(tuán)隊(duì)，建設(shè)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)，完善人工智能教學(xué)資源。

3.6 開(kāi)展人工智能培訓(xùn)，提高教師人工智能教學(xué)水平

人工智能背景下的高職教育對(duì)教師的技術(shù)素養(yǎng)提出了更高的要求，高職院校要提升教師對(duì)人工智能的認(rèn)知，讓教師認(rèn)識(shí)到，雖然“機(jī)器換人”是時(shí)代的大趨勢(shì)，但創(chuàng)造性、邏輯思維、愛(ài)國(guó)主義、工匠精神等人類獨(dú)有的特點(diǎn)無(wú)法被人工智能取代，教師仍是教學(xué)的主體，要將人工智能作為一種新的技術(shù)工具來(lái)輔助教學(xué)。高職院校應(yīng)采用校內(nèi)講座、校外培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等方式開(kāi)展關(guān)于人工智能技術(shù)的培訓(xùn)，使教師了解人工智能教學(xué)產(chǎn)品的特點(diǎn)及使用方法，并利用其開(kāi)展教學(xué)及評(píng)估[8]。發(fā)揮體制機(jī)制的激勵(lì)功能，將人工智能技術(shù)的應(yīng)用情況納入教學(xué)考核要求，開(kāi)展“人工智能教學(xué)應(yīng)用比賽”、“信息化教學(xué)大賽”并對(duì)獲獎(jiǎng)?wù)哂枰元?jiǎng)勵(lì)，調(diào)動(dòng)教師利用人工智能技術(shù)開(kāi)展教學(xué)的積極性。

3.7 改革考核方式，建設(shè)多元評(píng)價(jià)體系

將人工智能融入高職制造類專業(yè)人才培養(yǎng)中，涉及眾多的渠道、主體和資源，傳統(tǒng)以卷面成績(jī)?yōu)橹饕绞降目己朔绞剑y以全面評(píng)價(jià)人才培養(yǎng)質(zhì)量。要基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)，建設(shè)多元評(píng)價(jià)體系，從院校、教師、學(xué)生等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。教育主管部門要對(duì)院校的人工智能工作組織開(kāi)展情況進(jìn)行監(jiān)督管理，并定期開(kāi)展檢查工作，保障實(shí)施質(zhì)量。采用院校監(jiān)督、教師互評(píng)、學(xué)生評(píng)價(jià)的三方評(píng)價(jià)的方式，對(duì)教師人工智能教學(xué)情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。利用藍(lán)墨云班課、超新學(xué)習(xí)通等信息化教學(xué)平臺(tái)，對(duì)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后拓展情況進(jìn)行過(guò)程化評(píng)價(jià)。

3.8 實(shí)施課程思政，提升人才培養(yǎng)格局

習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上指出，要堅(jiān)持立德樹(shù)人，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，其他各門課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。制造類專業(yè)教師要利用學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)、紅星網(wǎng)分享我國(guó)在高端制造業(yè)、載人航天、高鐵工程、深海工程方面取得的成果，激發(fā)學(xué)生民族自豪感，堅(jiān)定愛(ài)國(guó)理想信念。利用信息化教學(xué)平臺(tái)播放央視紀(jì)錄片《大國(guó)工匠》，結(jié)合火箭“心臟”焊接人高鳳林、蛟龍?zhí)栞d人潛水器首席裝配鉗工顧秋亮、國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)首席鉗工胡雙錢等大國(guó)工匠的事跡，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新的工匠精神，提升人才培養(yǎng)格局。

4 小結(jié)

將人工智能應(yīng)用于教學(xué)中是當(dāng)前職業(yè)教育的發(fā)展趨勢(shì)，教師要適應(yīng)人工智能的技術(shù)變革，積極有效開(kāi)展教育教學(xué)。高職院校要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，從制度設(shè)計(jì)入手，明確各方責(zé)任和分工。融入人工智能，優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)置，構(gòu)建數(shù)字化課程體系，推動(dòng)活頁(yè)式教材建設(shè)。調(diào)整管理模式，建設(shè)智慧校園，采用智能軟件進(jìn)行常規(guī)業(yè)務(wù)的辦理和教學(xué)實(shí)施過(guò)程的管理。深化校企合作，搭建智能制造實(shí)訓(xùn)基地，完善人工智能教學(xué)資源。開(kāi)展人工智能培訓(xùn)，組織人工智能教學(xué)應(yīng)用比賽，提高教師人工智能教學(xué)水平。改革考核方式，建設(shè)多元評(píng)價(jià)體系，從院校、教師、學(xué)生等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。實(shí)施課程思政，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新的工匠精神。

基金項(xiàng)目：南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院2024年度立項(xiàng)項(xiàng)目《人工智能背景下高職制造類專業(yè)的發(fā)展路徑》的階段性成果，編號(hào)：RWB2403，主持人：李薇。

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