智能制造體系下職業教育人才培養的知與行

王曉慧 朱光苗 初航 張冬日

摘? ? 要：根據先進制造業過渡轉型需要，分析智能制造體系下高技能人才需求，以電氣自動化專業“3+2”對口貫通分段人才培養方案為例，圍繞人才培養目標、課程建設、創新實踐能力培養、人才培養方案質量保障體系進行研究與實踐，提出多學科交叉的專業結構和實踐創新能力階梯培養計劃。分析了人才培養方案實施過程中存在的問題，并提出解決措施。

關鍵詞：人才培養方案;電氣工程;智能制造

隨著全球工業體系迅猛發展，美國、德國、中國等制造業強國紛紛提出“工業互聯網”“工業4.0”[1]“中國制造2025”等以智能制造為核心的“再工業化”發展戰略，智能制造已經成為世界制造業發展的重要方向。實現由制造大國向制造強國的轉變，已經成為新時期我國經濟發展面臨的重大課題。[2]人才培養是制造業轉型發展的關鍵，如何順應時代需求，培養“中國制造2025”所需要的復合型高素質技術技能型人才，探索中國制造從設計、管理到維護的人才培養體系，已成為推動制造業發展的重要動力和不可或缺方面。

人才培養是一個長期系統性工程，培養方案在人才培養過程中起著至關重要的引領作用。人才培養方案是對人才培養目標、人才培養過程、人才培養方法等方面的基本設計，是保證教學質量和人才培養規格的重要文件，是組織教學過程、安排教學任務、確定教學編制的基本依據，是教學管理的核心和主體。[3]人才培養方案決定人才培養的質量和標準，適合當前經濟發展的人才培養方案是完成人才培養的重要途徑。智能制造對勞動力的知識和技能水平提出了更高要求，而現有的人才培養方案從培養目標到課程建設都難以適應“工業4.0”時代需求，我國職業教育迫切需要調整人才培養方案，培養智能制造體系下的復合型高素質技術技能型人才。

一、智能制造體系下高技能人才需求

智能制造是一種高度網絡連接、知識驅動的可持續發展制造模式。工業4.0背景下的智能制造指構建“智能工廠”，組織“智能生產”。[4]要實現智能制造企業必須解決戰略和領導力、信息技術基礎設施、員工技能三大核心問題。員工是企業的主體，員工具備的技能和知識結構將決定企業的運行和發展。

（一）工業轉型驅動人才知識結構重構

智能制造需要人與技術的更好的交互，工廠規劃人需要信息技術和生產技術知識，能分析大數據，做出生產決策。技工需要電子和機電一體化的實踐經驗，需要信息技術支持，能操作智能生產系統。管理者需要生產技術知識和管理、法律等多學科跨領域知識。智能制造體系下需要具備工廠產品設計、工廠管理、系統維護多維一體化工程師。因此，員工要熟悉智能制造技術，掌握信息技術、生產技術、數據科學技術和管理知識，具備多學科跨領域知識結構。

（二）高技能人才必備的能力分析

智能工廠中，機器人將完成大部分的簡單勞動，但是復雜的任務仍然需要人機協作完成，員工要具有與機器人協同工作的能力。智能工廠里的勞動者不僅需要掌握技術技能，還需要分析大數據完善產品、優化生產，管理企業，完成企業后期技術服務，所以員工還要具備對智能系統的分析管理能力、解決問題的能力。智能工廠將采用模塊化生產裝置，可輕松進行重新配置，增強現實技術、生產模擬技術、云技術等新技術將會不斷地應用到生產中，員工要具備不斷地自我學習更新知識能力。智能工廠中，員工不再是執行重復性作業的技工，而是要作為跨學科團隊的成員來參與解決問題，所以員工要有良好的社交能力、團隊合作能力和創新能力。

二、職業教育人才培養方案的制定與實施

（一）調整培養目標

青島大學的電氣自動化專業“3+2”對口貫通分段培養項目是山東省重點試點項目。學生前三年在青島港灣職業技術學院完成學習，以培養專業基礎理論和技能實踐為主，夯實專業基礎和專業技能。后兩年在青島大學完成本科學習，為多學科跨領域專業提高和創新實踐培養階段，著重培養學生的創新能力、工程實踐能力、信息管理能力。本科階段培養方案的制定以市場為導向，以“智能制造”為核心，依托機器人行業，由智能制造企業參與制定。根據智能制造企業人才需求將培養目標調整為“培養具有創新能力和管理能力的復合型高素質技術技能型人才”。培養定位由原有的設備維護檢修電氣自動化工程師，調整為具備工廠產品設計、工廠管理、設備及系統操作、維護多維一體化工程師。

（二）跨學科課程體系構建

課程建設是人才培養方案中的一個重要環節，直接關系到人才培養目標的實現。人才培養目標的變化，會對課程建設產生相應的影響。根據工業轉型過渡的需要，課程建設以智能制造技術、信息技術為核心，切實落實寬口徑、厚基礎、高素質的原則，突出學生工程實踐能力的培養。課程構建以專業基礎課基石，以專業必修課為主體，以技能課為重點， 以選修課為補充，以網絡自修課為拓展，輔之以學術講座等多種方式有機結合的課程體系。以“3+2”對口貫通分段培養的本科階段培養為例，人才培養課程體系包括理論教學和實踐教學兩個部分，具體如圖1所示。理論教學由學科基礎課、專業必修課、專業選修課和網絡自修課四部分組成。學科基礎課包含工程數學、電路原理;專業必修課包含自動控制原理、電力電子技術、畢業設計、課程設計;專業選修課包含智能控制技術及其應用、智能裝置、工控網絡技術、微機原理與接口技術、計算機控制技術、工業機器人、人機界面監控、電機學、機電傳動與控制、Matlab與機電系統仿真、工程制圖、計算機輔助設計與制造、組態控制技術、先進的控制與優化技術、虛擬現實技術、機電一體化技術、電子CAD、機電設備數字控制、先進制造技術。由此可見，在專業選修課中增加了智能類和信息技術類選修課的門類，更加注重學生信息技術能力的培養。

“智能制造”模糊了管理者、設計者與制造者之間的界限， 多領域跨學科知識結構成為智能制造體系下的人才特征。學習德國提出的“學院立方體”模式，為學生開設網絡自修課程，拓展學生專業知識結構，提高學生自學能力。目前，德國的學院立方體采用非正規、非正式教育的培養方式，提供工業4.0領域的18門課程，內容涉及大數據分析、制造和物流過程、信息安全及數據保護等。[5]網絡自修課程由校園網絡平臺課程和企業網絡平臺課程兩部分組成。校園網絡課程平臺提供工業管理、管理系統中的計算機應用、質量控制、信息安全、大數據分析、物聯網、企業法等跨學科課程，企業網絡平臺根據企業需要提供在線學習課程并發布空缺崗位的類型。網絡自修課考核合格，計入學生學習總學分。通過網絡自修課程，將不同學科課程有機組合，實現學科間的知識相互融會貫通。

（三）職業素養與創新實踐能力培養

1.科技創新階梯計劃。實踐教學是大學生能力培養的關鍵，通過實踐教學培養學生的動手能力、解決問題能力、科技創新能力。實踐教學立足專業特色和人才培養規律，實施大學生科技創新“階梯計劃”。科技創新“階梯計劃”細化為：“大學生科技創新基礎能力培養模塊”“大學生科技創新專業素質拓展模塊”“大學生科技創新能力成長推進模塊”三個部分，如表1所示，三個模塊呈金字塔形逐層遞進，確保學生能力逐步提升。“大學生科技創新基礎能力培養模塊”利用報告、培訓、宣講、比賽等手段，轉變學生的思維模式，激發學生的創新意識，建立科技創新思維，培養項目展示能力。通過“大學生科技創新專業素質拓展模塊”學生學習專業知識和技能，提升信息技術處理能力，逐步將創意變成三維模型、3D模型和實物模型，培養創新意識實現能力。“大學生科技創新能力成長推進模塊”通過學生參與項目、參加比賽、參加團隊等方式，學生真刀實槍演練，推動了學生科研能力、創新能力快速成長。在完成項目過程中，學生參與項目討論和產品制作，逐漸培養出學生協作能力、管理能力。近三年，電氣自動化專業“3+2”貫通培養學生參加全國各種競賽，共獲得一等獎4項，二等獎11項，三等獎6項，大大提高了學生學習積極性和主動性。大學生科技創新“階梯計劃”的實施，推進了專業技術技能和信息技術的深度融合，為學生在智能制造體系下提高自我學習能力、科技創新能力、實踐能力提供了有力保障。

2.現代學徒制企業實習。多元模式下的現代學徒制企業實習是實踐環節的重要組成部分。現代學徒制將傳統學徒培訓與現代教育培訓相交替，通過項目化的管理模式，由企業與學校協調實施，共同管理。學校與企業共同制定學生實踐能力提升計劃。學生到企業頂崗實習，熟悉智能制造企業的運行模式、生產管理及質量管理方法，學習新技術、新工藝、新設備的應用，鍛煉提升專業技能和信息物理系統的操作能力。

3.培養工匠精神。精益求精的工匠精神是現代學徒制的靈魂和核心所在。工程師只有在不斷創新中精雕細琢，設計獨具匠心，才能確保產品在國際制造業具有強有力的競爭力。學院從兩方面入手培養學生工匠精神，一方面，通過工匠精神的大討論，提高學生做事完成標準，逐步建立學生做大做強的勇氣和意識;另一方面，通過現代學徒制加強專業技能，培養學生把意識變為現實的能力，造就合格工匠，推動智能制造的可持續發展。

（四）建立人才培養方案質量保障體系

學院建立以就業出口為導向、以高素質技術技能型人才培養過程為主體的閉環式培養方案保障體系。在青島港灣職業技術學院通過嚴格的理論和實踐考試，選拔優秀生源，保證了生源的高質量。學院每年對學生就業數據進行統計、整理、分析，總結學生就業工作的特點和難點，為調整和優化人才培養方案提供參考依據。定期回訪學生就業企業，及時調整、修訂完善人才培養方案，加強師資隊伍建設。閉環式培養方案保障體系已成為人才培養質量控制的重要支撐。

三、人才培養方案實施中存在問題及對策

智能制造體系下電氣自動化專業“3+2”貫通分段人才培養方案實施過程中，在拓展學生的知識結構和培養學生的工程實踐能力方面取得較大進展，但是還存在如下三個方面的問題：（1）新形勢下的人才需求在專業建設、課程建設、學生管理等方面對師資隊伍建設提出更高的要求，部分教師難以達到要求。專業交叉和課程拓寬，需要培養跨學科復合型教師。（2）在學生實習、校企合作方面，企業為了獲得更高的生產效益，企業參與度低，部分企業不具有智能制造先進性。（3）缺少以智能制造為特色的實訓室，成為我國先進制造業發展的重要制約。[6]

為適應智能制造的發展要求，要加強師資隊伍的培訓，更新教師的知識結構，提高教師的創新意識和技術水平。建立人才海外引進計劃，新機制擴充雙師型教師。[7]聘請學科帶頭人和企業專家作為兼職教師，共建“復合型”教師隊伍。在選擇校企合作實習基地時，要充分考慮企業是否具備工業4.0的特點，企業和學校是否雙贏，達到可持續發展。擴充現代學徒制，國家應借鑒西方經濟發達國家現代學徒制的相關激勵措施，出臺鼓勵企業參與的現代學徒制的優惠政策。[8]完善學生到企業實習的安全責任機制，免去企業后顧之憂。數字化、網絡化、智能化是構建智能工廠，組織智能生產的核心技術和突破口，應盡快建設物聯網、機器人、云計算平臺等實訓室，使學生掌握這些新技術和新技能。

總之，智能制造是即將來襲的第四次工業革命，人才培養方案是推動制造業向智能制造發展的原動力。智能制造體系下電氣自動化專業“3+2”對口貫通分段人才培養方案，以建立多學科交叉知識結構和訓練創新實踐能力為本，培養目標符合智能制造的人才需求。培養方案實施過程中，能夠通過人才培養方案質量保障體系不斷優化完善人才培養方案。實踐表明，該方案能夠拓寬學生的知識結構，提高學生的創新實踐能力，培養學生的職業素養和創新思維，可推廣應用到其他專業在工業4.0背景下職業教育人才培養中。

參考文獻：

[1] 丁純，李君揚.德國“工業4.0”：內容、動因與前景及其啟示[J].德國研究， 2014（4）：49-66.

[2] 周濟.智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，26（9）：2273-2284.

[3] 朱健，劉巨欽.改革人才培養方案培養高素質應用型人才[J].中國高等教育， 2014（5）：59-60.

[4] 烏爾里希·森德勒.工業4.0：即將來襲的第四次工業革命[M].鄧敏，李現民，譯.北京：機械工業出版社，2014.

[5] 程曉蕾，張平華，智能制造工業4.0體系下的高層次人才培養模式研究[J].科教文匯，2015（7）：50-51.

[6] 王召鵬，徐通泉，周巧軍.工業4.0背景下實訓基地建設模式探索[J].實驗技術與管理，2015，32（12）：221-224.

[7] 中國教育科學研究院課題組.完善先進制造業重點領域人才培養體系研究[J].教育研究， 2016（1）：4-16.

[8] 趙鵬飛.現代學徒制人才培養的實踐與認識[J].中國職業技術教育， 2014（21）：150-154.

Abstract： Based on the needs of the advanced manufacturing industry transition transformation， this paper analyzed the intelligent manufacturing system under the high skill talented person demand， and take electrical automation major “3+2” talent cultivation program as an example. Research and practice were carried out around the objectives of talent cultivation， curriculum construction， innovative practical ability training， and quality assurance system of talent cultivation program. This paper also analyzed the problems existing in the implementation of the talent cultivation program and puts forward the solutions.

Key words： talent cultivation program; electric engineering; smart manufacturing

[責任編輯? ? 秦濤]