面向智能制造的大學生創新能力培養體系研究

王 宇

（渤海船舶職業學院，遼寧興城125105）

遼寧省大力實施創新驅動發展戰略，實現“制造大省”向“制造強省”轉變，以解決制造業創新能力、產業結構、信息化水平缺乏競爭力的問題。創新驅動、智能化升級改造需要領先水平人才的引進和工程技術人才的培養。電氣工程系智能控制技術專業、電氣自動化專業是面向遼寧省智能產業的深度融合設置的。其專業實驗平臺的建設需要針對遼寧省高端裝備、制造過程、工業產品智能化等領域的薄弱環節，以“嵌入式技術應用”為方向，完善實驗教學體系，整合實驗教學資源，開設綜合性、創新性實驗項目，緊密聯系企業，針對智能制造關鍵技術協同創新，培養學生實踐能力和創新意識。[1]

1 智能制造相關專業教育存在的問題

當前，我國高等職業教育正處于智能制造革命的風口浪尖。智能制造的發展對勞動密集型產業中以加工、制造類型為主的技能型低端崗位帶來巨大沖擊，在大量低技術含量崗位消失的同時，依托于智能制造的新技術、新產業、新崗位應運而生，如智能設備的生產、安裝、調試、維修、保養等以及軟件服務、數據管理、測試驗證崗位，人才需求缺口巨大。原有的專業設置都是基于傳統產業，已經落伍于智能制造產業的發展，必須盡快抓住機遇進行調整，不僅要大力弘揚企業家精神，更要精心培育精益求精的工匠精神。

1.1 教師的知識水平以及創新意識需進一步提高

自動化類的課程涵蓋的知識面非常廣，同時具有很強的工程實踐特性，強調動手，而且自動化技術發展也很快，要求教師與學生大量地學習新的知識，教師的知識水平和創新意識決定學生創新能力的開發。因此應培養教師的實踐能力，特別是創新意識的培養，只有教師對學生的良好引導，學生的創新能力才能被激發出來。

1.2 專業課程的定向設置需進一步優化

現在各專業人才培養都嚴格按照本專業的培養方案進行，從不逾越本院系或本專業去開設其他院系或專業的管理方法和專業知識，導致學生間學術交流少。另外，選修課的開設得不到學生的認可，重視程度不夠[1]。這就需要優化選修課程，使學生認真對待，提高學生興趣，不能使課程的設置禁錮學生創新能力的開發。

1.3 面向創新教育的教學機制需進一步完善

現有教學模式理論和實踐教學不能很好融合，實踐教學受專業培養方案和運行機制限制，不能提升學生的學習興趣，不能夠在學生需要的時候開放；實踐教學內容沒有兼顧培養創新意識和創新能力。這導致學生創新意識和創新能力薄弱。

2 面向智能制造的創新能力培養實踐體系建設目標

智能制造將給職業崗位帶來質的變化，與職業崗位緊密聯系的高職教育專業發展建設也將因之而變化。即由傳統制造業向高端制造業轉變，由單一專業技能向專業融合復合技能培養轉變。

電氣工程系專業設置中，與智能制造結合緊密的專業有電氣自動化技術專業和智能控制技術專業。其培養目標就是要培養適應高端制造業崗位需要的高素質技術技能人才，要以此為前提搭建實踐體系，突出融合要求，融合智能制造要素。滿足智能制造需要的人才，必然是具備多種能力的跨學科、跨專業的復合型人才[1-2]。因此，原有適合培養窄口徑、專門人才的專業細分培養方案，已不能適應智能制造人才的培養要求。專業建設符合企業需求，學以致用，最好有實力雄厚的企業（用人企業、設備企業）參與；專業建設做大做強，最好有多所院校參與；最好是由政府主導把企業、學校強有力地組織在一起，把企業學校的課程、培訓等內容在網絡平臺上展示，把政府引導的資源庫建設等內容在平臺上展示。從而快速形成有力的成果，并把建設經驗與成果迅速共享。利用網絡平臺去推廣，以利益引導更多的人來使用，包括學分共享、實訓室共享、大賽組織等。因此，首先就要集聚電氣自動化技術專業和智能控制技術專業制訂專業群實踐體系培養模式，適應培養要求，依托并拓展專業群，推動人才培養由專門化向復合型轉變。

3 面向智能制造的創新能力培養實踐平臺建設方案

智能制造相關專業實踐平臺的建設要依據理實一體教學體系構建，突出面向智能制造工程實踐的特色，按照學生的成長需要，建立階段化、層次化、模塊化的實踐教學體系，設計硬件資源和實訓項目，建立智能制造相關專業統一的創新訓練平臺[3-4]。

首先，建立創新能力培養課程體系。利用專業群優勢，在課程體系上以“基礎—專業—拓展”的三級結構作為框架，配合學制實施創新能力培養課程體系。這樣使教學活動得到更大范圍的專業支持和資源共享。創新能力培養課程體系如圖1所示。

圖1 利用專業群優勢的創新能力培養課程體系結構

第二，搭建理實一體化實訓平臺。采取“自主開發+校企合作”形式，基于理實一體的教學模式思想，融合創新能力培養課程體系，搭建船舶智能控制綜合實踐平臺，滿足學生親身實訓體驗，并實現網上視頻共享功能。它們可以支撐智能制造所需的“ARM原理與實踐”“C/OS-II嵌入式操作系統原理與實踐”與“智能控制綜合實訓”等課程的實驗實訓，便于學生對ARM（微控制器）、C語言程序設計、電子線路、傳感器與控制算法的深入理解和掌握。智能控制平臺訓練小車如圖2所示。第三，提高教師創新能力。課程體系結構的改革和智能控制實訓平臺的搭建，都在執行過程中對教師的能力提出了新的挑戰[1]?，F在，教師都習慣于傳統教學模式和知識體系的教學，自身的知識結構也逐漸變得口徑越來越窄，不能滿足專業和知識融合要求下的教學需求。所以與南京理工大學計算機科學與工程學院開展校校合作，聘請智能科學與技術系副教授李倫波博士及其實驗室從事智能科學研究的團隊對教師創新教育能力開展培訓，從創新意識上進行引領，從專業能力上進行提高。

圖2 智能控制平臺訓練小車基本組成

第四，分類學員，突出優秀生培養體系。智能制造對學生的計算機C語言程序設計、單片機原理及應用、嵌入式系統、工業網絡技術等方面要求很高，就目前的學苗水平，很難保證整體達到適應智能制造需求的較高水平。因而，從學生群體中選出一批優秀學生，在日常實踐教學中、在以技能大賽為抓手開展創新培養中重點培養，并結合電子技術學會開展創新技能培訓，制訂培訓方案和日常運行機制，做到專業培養體系與創新實踐培養體系的有機融合[5]。圖3為電氣工程系學生開展創新技能訓練。通過前期運行，系優秀生代表學院參加2019年遼寧省光伏電子工程的設計與實施技能大賽，獲得了第1名和第4名的好成績，這說明按照搭建的體系和訓練平臺開展創新能力培養，有一定的引領作用。

圖3 優秀學生開展創新技能培訓

4 創新能力培養和教學方法思考

電氣工程系電氣自動化技術專業和智能控制技術專業等課程，對前期課程知識要求非常高，要培養創新能力，在教學中必須強調工程實踐特性和動手能力。為了提高創新能力培養的教學效率，使用LUTED教學模式是一個不錯的選擇。采用牛蹄（LUTED）式的教學模式，規劃90分鐘的課程，結合視頻（聽課）、動畫（學習理解）、討論、實訓、在線測試（手機平板）、測試講評總結等內容，把一個或幾個知識點、技能點講清楚。整個教學環節可以用“聽學練論評”來說明。

聽課：課堂授課的方式?？刹捎脤W校的混合式教學平臺，可以做得比課程更好，可以引入更多媒體。但是內容不能過于單一，否則學生學習意愿不強。

思學：是提供大量的項目化例程資源，把復雜問題簡單化，隱藏的問題清晰化，讓學生去理解、思考。

訓練：通過仿真技術和小車平臺的實操控制技術，可以實現設計、編程、調試、故障診斷、排除等訓練項目。還可以利用雙高建設中船舶電氣工程技術專業群建設的校企在線聯合體，聯盟學校、企業的實訓設備資源，實現網絡課件“軟”云與設備“硬”云的結合。

討論：實現類似于翻轉課堂的方式，引導學生主動參與討論。并通過提出問題、解決問題的方式逐步深入理解。學生之間討論，使知識更加容易記住，減輕教師負擔；與專家、高技能人員的討論，則更容易解決實際問題。

評測：包括測試與考試。在課程最后20分鐘，拿出10分鐘來測試。在網絡混合教學平臺上給出答題分析，教師可以了解答題分析、了解授課效果（手機掃描答題，同時可以作為考勤）?？荚嚧螖挡幌?，但是都有記錄。

5 結論

智能制造目前仍然是一個未達到的目標，要真正實現智能化，不僅要完成已有技能的傳授，而且還要盡可能地開展創新能力培養。這就需要企業的深入參與，認識到從企業獲取資源的重要性，加強校企合作共建實訓基地，真正實施現代學徒制，才能夠更好地面向智能制造開展創新教育。