“雙高”背景下的高職院校專業實驗室集群建設

單以才， 駱德云， 武 凱， 徐 堅， 段向軍， 舒平生

（1.南京信息職業技術學院機電學院，南京210023；2.南京理工大學機械工程學院，南京210023）

0 引 言

2018 年1 月31 日，教育部印發的《教育部2018年工作要點》要求啟動“中國特色高職院校建設計劃”，旨在建設一批高水平高職院校和專業，培養一流的技術技能人才，簡稱“雙高”建設。專業實驗室對高職院校培養工匠涵育型技術技能人才至關重要。開展高水平專業實驗室建設，不僅有助于塑造學生的“技術”品質，支撐專業群高水平建設，增強高層次師資凝聚力，而且還能激發校企合作的動力與創新。尤其在當前中國特色高職院校的關鍵特征和建設路徑尚待明晰的態勢下，如何在現役專業實驗平臺建設管理的基礎上，科學建構高水平專業實驗室是一個值得探究的現實問題［1-2］。

1 當前專業實驗室助力“雙高”建設的困境

1.1 難以支撐高水平專業（群）建設

“本科院校談學科，高職院校論專業”。創建高水平專業（群），是高職院校專業建設的“新標桿”，也是“雙高”建設的核心所在。隨著產業集群和職業分化日益加劇，高職專業布局正逐步由“離散型”轉向“集群型”［3］。專業群建設是一項探索性的系統工程。組群時，往往先確立一個或兩個核心專業，再根據產業鏈和崗位群吸納相關支撐專業，具體工作需涉及人才培養模式、專業、師資、教學、實驗實訓基地、校企合作等多個子項的協同建設，同時緊隨產業結構調整不斷開設新專業、升級或淘汰老專業。可見，專業群建設又是一項耗資巨大的持續建設工程。作為耗費投入的重點環節，傳統專業實驗室的“離散型”建設模式，即由二級分院根據專業課程設置實驗室，很難實現資源建設集約化、共享最大化，顯然難以支撐“雙高”背景下專業（群）高水平建設。

1.2 難以支撐高質量師資隊伍建設

高質量師資隊伍是創建中國特色高職院校和專業的根本保障，只有集聚高質量教師才能培養一流的技術技能人才，產出一流的應用型研究成果。“一流的研究成果要依托一流的實驗基地，一流的實驗基地需具備一流的設備和師資”［4］。受辦學定位長期局限于技能型人才的培養，高職院校用于應用研究的實驗平臺幾乎空白。此類平臺的缺失，使具備研究能力的教師也難有施展拳腳的機會，導致高職院校留不住高水平教師。此外，高職院校實驗隊伍由于未得到應有重視，一直存在結構不合理、水平低下的現象。尤其對于先進設備，常因其強大功能得不到充分使用而造成資源浪費。這些現象都成為目前專業實驗室貢獻高質量研究成果的“絆腳石”。綜上所述，研究型實驗平臺和高水平實驗隊伍的缺失，使得“雙高”背景下高職院校聚集高質量師資隊伍的能力明顯不足。

1.3 難以支撐高端產教融合實訓基地建設

“產教融合”是中國特色的職業教育模式。我國政府制定了產教融合的基本制度框架，鼓勵學校多與當地標桿企業合作，建立高端產教融合實訓基地，以便專業精準服務產業。經多年的探索實踐，“產教融合”在學生的實踐教學和就業上取得顯著成效。盡管如此，高職院校仍普遍感到企業合作乏力、缺乏熱情。究其原因，市場競爭迫使企業不斷對產品和設備轉型升級，這對基地更新設備的周期提出很高要求，其周期短、耗資大，令合作企業更渴望產教融合基地能具有自我升級、保持可持續發展的能力。由于至今學校缺失具有開發技術和產品能力的研究型實驗平臺，現有專業實驗平臺無法滿足“雙高”背景下高端產教融合基地對自我造血功能的要求［5］。

1.4 難以支撐復合型技術技能人才培養

近期，國家相繼頒布的“創新驅動發展”“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網＋”等戰略，迫切需要高職院校培養大量的復合型技術技能人才。此類人才對高職人才培養質量和培養規格所需具備“技術”品質的要求越來越高。實訓基地采用生產性設備，主要用于培養學生的操作技能，學生的“技術”品質則有賴于理論與實驗教學。受傳統觀念影響，實驗教學僅僅作為理論教學的一種輔助手段，其教學內容更多是對課程知識點的驗證性實驗，嚴重缺乏一些用于開發學生潛力、創新能力的綜合性、設計性和創新性項目［6］。用于實驗的設備，大多都是直接采購校外產品，僅使用實驗教學中所需功能，對其挖掘新功能的二次開發卻比較少，教師自主開發的實驗設備更少。當前現行的實驗設備和內容，顯然難以匹配“雙高”背景下復合型技術技能人才培養的要求。

2 專業實驗室集群建設的內涵與特征

由上述可知，高水平專業實驗室建設成功與否，對“雙高”的高水平專業（群）建設、高質量師資隊伍建設、高端產教融合實訓基地建設、復合型技術技能人才培養尤為重要。專業實驗室在過去高職各類專業建設投入中都占有較大比重［7］。經歷前期的兩輪教學水平評估、示范（骨干）學校等項目建設，專業實驗室規范建設基本到位，部分設備甚至達國際一流水平，對提升專業水平和人才培養質量起到了重要支撐作用。但從近幾年的運行績效來看，依托專業實驗室的一流成果卻與職業教育發達國家存在較大差距，“產出”與“投入”嚴重失衡。那么在新一輪“中國特色高職院校建設計劃”中，高職院校專業實驗室高水平建設的突破點在哪呢？

多年來，專業實驗室的建設與管理一直是高職院校探索實踐教學改革的著力點。程珊珊［8］針對不同類型實驗室開放的特點和影響因素，構建了分類導向的實驗室開放體系。嚴輝華［9］圍繞高職實驗隊伍存在結構紊亂、任務繁雜等問題，提出了優化隊伍結構、明確崗位內容等策略。賴麗花［10］在日常管理的基礎上，探索實訓設備精細化管理途徑。李建春等［11］從實驗室安全管理角度，提出政府監督、學校統管、院系協助、主管部門推進、師生參與的管理模式。賈振元［4］建議“雙一流”大學實驗室要大力加強設備、師資、管理機制三方面建設［4］。

高職專業實驗室源于本科實驗室，既要借鑒大學實驗室建設管理的成功經驗，又要依托高職教育生態圈探索復合自身特色的運行規律。通過專業改革反復實踐，專業集群建設被高職院校一致認為是服務區域性產業集群、破解職業教育發展難題的重要抓手［12-13］。然而，上述有關高職實驗室的研究成果大多是基于傳統“離散型”建設模式，難以滿足專業群“集群型”需求。專業實驗室若采取集群式建設，可有效整合存量資源，合理配置增量資源，在專業結構調整中既能有效解決新老專業實驗設備的協同升級，又能合理分解類似工業機器人、新能源汽車等新工科專業實驗室巨額投資，建造研究型實驗平臺；而且聚集群體專業實驗資源，改善實驗師資結構和水平，有助開發高質量的綜合性、設計性和創新性項目，進而切實保障新時代技術技能人才的培養質量。因此，專業實驗室集群對“雙高”建設大有裨益，理應成為高職院校創建特色高水平高職院校和專業的一種必然選擇。

集群概念源于生態學的族群，原意是指共生于同一棲所的生物族群［14］。群居環境聚集共生要素，集群有利于形成群體效應，產生1 ＋1 ＞2 的效果。專業實驗室集群建設，并不是簡單匯聚存量資源，而是應以系統性、全局性思維圍繞專業群建設大局進行統籌規劃，根據專業群所服務的產業鏈，科學壘建技術鏈和崗位群，依此整合優化專業實驗資源，建立全群共享的實驗室集群。它是高職院校實踐教學創新發展的必經階段，也是高水平高職院校應有的實驗室建設新思路，其特征包括集群建設的系統性、適應性、集約性和開放性4 個方面，也是集群建設的內涵所在。

3 專業實驗室集群建設策略

3.1 突破傳統專業實驗室建設理念桎梏

“調結構、提質量”，是現階段高等教育內涵發展的主題。高職院校為快速響應我國產業轉型升級節奏，主動建立專業動態調整機制。經歷“十二五”期間重點專業群建設，高職院校就專業與產業結構契合度都有了很大改善，但專業群資源配置與建設分散、共享度和利用率不高的問題依然比較突出，這與在專業群框架下建設共享資源的舊思路密切相關［15］。為扭轉這一狀況且實現資源共享最大化，根據相應產業鏈的技術鏈和崗位群，直接建立資源共享總線來服務專業群，如圖1 所示。該資源共享總線包括課程、師資、實驗實訓、校企合作平臺等。這種教學資源建設新思路是未來高職院校專業群建設的最佳抉擇，能很好貫徹產教融合指導思想，正逐步被推廣應用。

圖1 共享最大化的產業鏈與專業群對接網絡

鑒于上述共享最大化的教學資源建設新思路，結合當前實驗室建管困境和需求，高職院校首先要突破傳統建設理念的桎梏，即由傳統的“產業鏈——專業群——實驗室群”調至“產業鏈——實驗室群——專業群”。如圖2 所示，這種使實驗室群介于產業鏈與專業群之間的新理念，更易于突破專業間、部門間的壁壘和固有模式，便于開展專業實驗室集群建設，利于引導專業群精準吻合產業鏈。

圖2 專業實驗室集群建設思路

3.2 加強高水平實驗設備集群建設

高職院校專業實驗設備高水平集群建設，并不是要求建設類似一流大學重大科研的先進設備，而是要統籌規劃存量資源與增量資源，通過集約化建設，充分發揮集群實驗平臺最大功效，為實踐教學、應用研究和技術開發提供高水平的優質服務。據其價值取向，一個高水平實驗設備群需包括基礎實驗平臺、升級實驗平臺、研究實驗平臺和自制實驗平臺4 類。①基礎實驗平臺，強化整合老專業實驗資源，適量添置新技術、新工藝設備，重點加大新專業基礎實驗平臺建設。②升級實驗平臺，避免老專業升級或淘汰時實驗設備過早被淘汰，應添加新技術元素，促進現有設備功能升級。③研究實驗平臺，除必須外購的整套實驗平臺，應倡導專業教師根據自身研究實力與特長，在所建的平臺中盡可能融入自身技術需求，以形成特色實驗平臺。④自制實驗平臺，根據自身教科研或培養學生創新能力的需求量身定制。

3.3 加強協作型實驗隊伍集群建設

集群實驗設備功能復雜化、技術多元化和服務多樣化，必須建設一流的協作型實驗隊伍團隊。一流的協作型實驗隊伍不僅實踐教學水平高，能開發高水平的創新型實驗項目，而且還能向應用研究和技術服務提供可靠的科學數據。其建設不僅要解決傳統實驗隊伍普遍存在師資結構不合理、實驗技術水平不高等問題，還將面臨“集群”所帶來的新問題和新要求。①人員配置，不斷吸引專業背景強和科研背景強的專業負責人以及創新能力強的青年教師進入實驗隊伍，還需從科研院所、行業企業招聘大師級的技術骨干。②水平提升，通過業務進修、企業實踐、學歷晉升、與企業共同開發技術開發與產品等渠道，加強“雙師”實驗隊伍建設，全面提升實驗教師理論實踐水平。③組織方式，以專業實驗平臺和重大教科研項目為載體，組合不同專業的骨干教師，建立多方位的實驗教學團隊和科研服務團隊。④管理機制，加強集群制度建設，創建良好的集群工作環境和制定合理的集群激勵機制。

3.4 加強集群運行管理機制建設

科學管理是發揮集群資源效益的最重要手段，因此如何建設集群運管機制顯得尤為關鍵。“重建設，輕管理”，是我國高校實驗室建設管理的通病。有些高職院校常因實驗設備管理不到位，導致設備因技術過時而被過早淘汰。實施專業實驗室集群建設，雖然徹底改變過去分散狀態，可有效解決過去實驗資源重復建設、管理不便等問題，但集群設備多樣化和人員復雜性，使其運行管理又面臨新的問題，如集群設備運行管理理念、實驗隊伍建設、教學內容組織、體制機制建設等。由于專業實驗室集群建設剛剛起步，與其配套的集群運管機制基本空白，必須強化集群運管機制建設，確保集群實驗資源發揮最大效益。

4 專業實驗室集群建設實踐

隨著“智能制造”被確立為制造業的主攻方向，智能制造類專業群成為了當前乃至未來相當長時期內工科類高職院校專業建設的工作重點。機電學院在“十二五”省級重點專業群建設基礎上，開啟了智能制造裝備技術專業群的探索與實踐。在資源建設上，依托已建立的先進制造技術實驗實訓基地，以建設江蘇省工業機器人4S中心產教融合平臺為契機，圍繞專業實驗室設備、師資、機制的集群建設取得不少實踐成效。

4.1 智能制造裝備技術專業群實驗室集群架構設計

“機器換人”是智能制造的終極目標之一，對工業機器人技術技能人才提出了井噴式需求。工業機器人是一種技術密集型機電產品，其技術技能人才的培養需要高職院校多個專業共同支撐［16］。機電學院以此為契機，主動瞄準工業機器人戰略性產業，依托自身專業資源，將原有的先進制造裝備技術專業群升級為以“機電一體化和工業機器人技術兩專業”為雙核的智能制造裝備技術專業群。通過構建由關鍵零部件制造、本體制造、系統集成、應用企業構成的工業機器人產業鏈，解析與其對應的技術鏈和崗位群，建立了智能制造裝備技術專業群的資源共享通道，見圖3。

圖3 智能制造裝備技術專業群建設框架

分析上述工業機器人產業鏈可知，與其對接的技術鏈既要涵蓋工業機器人關鍵零部件和機械本體的制造技術與裝配工藝，又要包括工業機器人系統集成技術以及應用企業的機器人化生產工藝。因此，將智能制造裝備技術專業群實驗室統籌規劃為4 個子群，分別是工業機器人的關鍵零部件制造實驗室群、本體裝調實驗室群、系統集成實驗室群和典型應用實驗室群。其中，關鍵零部件制造實驗室群主要負責機器人主要零部件的加工與裝配實驗，如RV 減速器、諧波減速器、機器人本體等；本體實驗室群主要承擔工業機器人本體裝配、現場編程與調試等實驗；系統集成實驗室群主要負責機器人系統集成實驗，如機器視覺、機械設計、PLC、傳感器等；典型應用實驗室群主要負責工業機器人典型應用實驗，如搬運、焊接、分揀等。

4.2 高水平實驗設備集群建設

工業機器人是制造業皇冠上的明珠，其實驗設備一般較貴。集約化是建設高水平機器人實驗設備集群的一個必要手段。在工業機器人4S中心建設中，整合了機電、數控、模具等老專業基礎實驗平臺，重點增建了工業機器人技術專業基礎實驗設備；以“工業機器人＋”為升級手段，對老專業技術落后的實驗平臺引入機器人技術，實現了平臺功能升級，如運用機器人實現數控機床、SMT 生產線自動上下料；通過與信捷公司共建機器人故障診斷測試臺、與ABB公司共建機器人仿真實驗室等，支持教師自主建立機器人自動制孔系統等實驗平臺，以“校企共建、自制研制”等渠道，開展了研究型實驗平臺建設；在學院工程中心項目資助下，采取二次開發、自主研制等方式，建立自制的三坐標直角機器人、多功能機器人搬運工作站等多個實驗平臺。通過以上建設，機電學院以有限的項目資金，實現了工業機器人專業實驗室的集群建設。

4.3 協作型實驗隊伍集群建設

工業機器人是一種技術密集型產業，其實驗設備與技術涉及機械、材料、控制等多個學科領域，更需要組建一支專業結構全面、職稱構成合理、綜合業務能力強的協作型實驗隊伍。如《工業機器人典型工程應用》課程實驗平臺為蝶形獎品自動生成包裝線，由于該線涉及機器人、PLC 控制、機器視覺、涂膠膠接等技術，本實驗教學團隊以工業機器人技術專業為主體，聯合機電一體化、自動化、電子制造設備與技術等相關專業組成。在服務科研的實驗隊伍建設上，以關鍵項目為引領，合理聚集群內專業教師各自優勢，組成相關的科技創新服務團隊。近3 年來，智能制造技術裝備專業群實驗隊伍入選省“333 人才培養工程”第三層次培養對象2 名、省“青藍工程”中青年學術帶頭人1 名和優秀青年骨干教師4 名，還獲得校級以上的教科研項目10 余項，發表中文核心以上論文100 余篇，申報國家發明專利150 余項，承接企業課題10 余項，累計到賬經費300 多萬元。具有“雙師”素質的教師占88%，形成了一支適應培養高水平技術技能人才需求，創新教育水平高、科研背景強、多專業研究方向的師資隊伍，有力保證了人才培養質量。

4.4 集群運管機制建設

設備管理上，學院利用信息化技術建立了專業實驗室集群管理平臺，由分院成立的實驗實訓中心統一管理，既要統籌安排每個專業實驗室教學，還要對實驗設備做好日常保養和維護工作，同時給學術研究和技術開發提供服務。師資管理上，基于實驗平臺所涉及的相關技術，聚集專業群內專業知識扎實的教師，組成實驗師資團隊為教科研服務。教學管理上，依據基礎實驗相似性和專業實驗差異性，采取基礎共享、專業分立、拓展互選的原則，建立了由基礎實驗課、專業實驗課、拓展實驗課構成的專業群實驗教學體系，開展了翻轉課堂、項目式、行動導向等形式多樣的實驗教學改革。上述的系列集群管理機制，為智能制造技術裝備專業實驗室正常運管提供了有力保障。

5 結 語

集群建設難在“集群”。高職院校推行專業實驗室集群建設，需要以專業群發展戰略為邏輯起點，從全局上進行整體性、系統性的變革，以突破傳統建設理念的桎梏。機電學院在省級先進制造技術實驗實訓基地的基礎上，以建設工業機器人4S中心產教融合平臺為契機，進行了智能制造裝備技術專業群實驗室集群建設實踐，以適應產業鏈的技術鏈和崗位群為紐帶，實現集群實驗室的協同升級，在設備、師資、教學、管理建設上初步探索出一套集群機制，對國內高職院校即將全面啟動“雙高”背景下的高水平實驗實訓基地建設，具有一定的示范效應和參考價值。