關于“工業4.0”背景下中職數控專業教學改革的思考

陳俊英

摘要：為滿足“工業4.0”時代和中國制造轉型升級的需要，中職學校要進行數控技術應用專業教學的改革，重新定位培養目標，重構課程體系，創新教學模式，培養具有自學能力和創新能力的復合型技能人才。

關鍵詞：中職學校教學改革 數控專業教學 工業4.0

“工業4.0”即以智能制造為主導的第四次工業革命。智能制造已是世界制造業發展的大勢所趨。新的工業革命以信息通信技術和網絡空間虛擬系統一信息物理系統相結合為手段，使制造業向智能化轉型。研究顯示，用機器人替代人力可以使制造業的成本降低50%。我國制造企業的機器人使用已呈現爆發式增長的態勢。在我們參觀的三家企業——湛江寶鋼集團、湛江德利車輛部件有限公司和湛江明迪汽車零部件有限公司內部，很多生產環節已在使用機器，人，傳統的數控機床操作工正逐步被工業機器人替代。如湛江德利車輛部件有限公司機加一車間本田六班使用帶第七軸的發那科機器人生產線，效率比人工線提升60%。現代制造業加速推進機器人等智能設備的應用，勢必影響人力資源的結構和配置。人工智能讓大批勞動密集型職業面臨衰落。中職學校數控技術應用專業為制造業培養了大量技能型人才。在工業4.0背景下應如何培養適合現代企業所需的數控技術人才，已是中職學校面臨的新課題。

一、重新定位培養目標

目前，絕大多數中職學校把為企業培養一線操作工作為目標。學生畢業時考取中級技能證書，能操作數控機床，會簡單編程就可以了。然而，在工業4.0時代，企業不再需要單純數控機床操作工，而迫切需要的是既會操作數控機床，會數控加工工藝編制和CAD/CAM等編程軟件技術，又能從事機床調試和維護等工作，可以把自己的想法變成現實的具有綜合職業能力的高素質復合型技術人才。因此，在工業4.0背景下，中職數控技術應用專業教學必須重新定位培養目標，確定以培養具有綜合職業能力的復合型數控高級人才為目標;要更加重視智能制造、綠色制造等所需的通用能力以及文學素養、數字素養、信息素養、愛崗敬業、團隊合作、時間管理等多方面軟技能的培養;要注重學用相長、知行合一，使學生具備創新精神和實踐能力，增強學生的職業適應能力和可持續發展能力。

二、重構課程體系

工業4.0背景下，數控加工行業對人才培養規格和要求將發生重大調整。傳統的中職課程體系以技術為劃分學科課程的依據，已經不能滿足制造企業對復合型員工的需求。為適應智能制造時代的要求，中職學校需要重新構建可操作性強的數控技術專業課程體系。新的課程體系要注重對社會需求、知識體系和個性發展“三位一體”的有機整合，同時融入專業能力、方法能力和社會能力的培養。

（一）增設專業課程

培養學生專業技能的核心和載體是課程。專業課程的設置直接關系到學生的職業能力和后續發展。課程設置在保留原有制造業人才培養基本能力課程的基礎，上，要融合制造業未來發展趨勢的相關元素，增加前沿性強的現代制造業課程。

1.增加智能生產技術

“中國制造2025”提出，工業機器人及智能化生產線需深度研發，智能生產是數控加工必然趨勢。增加智能生產技術課程，建立與生產、物流管理、人機互動及3D技術融合的復合加工知識體系。

2.融入信息技術和自動化技術

智能制造是利用計算機的專家系統模擬制造領域的專家分析、判斷和決策的智能行為，并將智能行為和智能機器融合起來，貫穿于制造企業各系統，使企業運作實現高度柔性化和集成化，從而代替人類勞動。而這些智能機器是以自動力化技術為基礎。所以，為適應智能制造崗位需求，數控技術專業課設置，應融入信息技術和自動化技術。

3.增加多軸數控技術內容

在智能制造中，多軸聯動技術是現代數控機床的核心技術。出于工業4.0智能制造的需要，數控技術專業課程中必須增加多軸數控技術內容和與機床系統相適應的編程軟件課程。

4.增加數控機床故障診斷診斷與維修課程現代制造企業需要不再是單一的機床操作工，而是具有產品設計、生產操作、設備管理和維修等領域基本知識和基本技能的復合型人才。應在數控技術專業課程中增加數控機床故障診斷與維修課程，培養學生維護、維修、調試和檢測數控機床的能力，使學生在具備操作高級數控機床能力的基礎上，能夠對數控機床常見故障進行診斷與排除。

5.增加3D打印課程

現在許多智能制造生產線都已采用3D掃描自動化數據輸入方式，且隨著3D打印機普及，其應用領域也在不斷擴展。3D打印技術成為現代工科類職業教育不可缺少的課程。

（二）調整“2+X”課程結構

為了滿足多元化發展需求，中職學校應改以就業為導向的課程結構為“2+X”課程結構，即前兩年所有學生學習共同課程，第三年根據學生就業、升學、創業等不同的發展需求，提供不同的課程模塊給學生選擇。這種課程結構更加開放，學生有更多的選擇機會和發展空間。

三、創新教學模式

人工智能時代，學生獲取知識的方式多樣化，可利用手機網絡隨時隨地在線學習、觀看視頻教程、查詢資料、共享信息等。因此，教師應更多關注學生的認知特點，通過多種教學活動和教學過程幫助學生構建所需的知識體系。相比傳統的知識傳授方式，教師更應重視激發學生自主學習的興趣，充分調動學生積極性。職業教育是教育與職業互相融合的教育，具有鮮明的跨界性，所以職業教育必須采用與實踐生產對接教學模式。數控技術專業可采用以產品加工過程為導向的項目教學模式。這種教學模式是以企業真實的加工產品為教學項目，全程模擬智能制造生產過程，按“企業化”管理模式實施專業教學，將專業教學與企業生產相融合，實現專業學習與生產過程相互滲透，以市場需求為導向，以產品生產為任務驅動，使學生“在學習中工作，在工作中學習”，在學習專業知識的同時，其技術操作、設備維護、過程管理等方面的綜合職業能力得到全面的提高。

隨著VR和AR技術的發展，數控技術專業教學中一些用傳統教學手段和多媒體教學均已落伍。復雜知識點和枯燥內容的教學可采用VR/AR技術來實現。借助VR/AR技術，不但可以詳細而形象地講解復雜知識點，還可以對關鍵點進行注解;對于一些枯燥的原理性內容，用虛擬現實手段動態逼真地呈現，無疑會提高基礎差、厭學心理嚴重的中職學生的學習興趣，并使他們深刻印象。

數控技術專業設備投入高，尤其是智能制造核心——多軸數控設備，價格更加昂貴。大部分職業院校只能配套普通數控車床、數控銑床、三軸加工中心，這跟不，上現代企業的發展步伐，培養出的學生專業技能達不到現代企業要求。數控實訓教學可通過利用VR/AR技術建立的虛擬實訓平臺實現。在虛擬環境下，學生既可模擬數控機床，仿真操作，完成零件編程和加工，又可以在虛擬環境下對機床進行設備調試、檢修等不同場景的操作。虛擬實訓平臺的“設備”與“部件”多是虛擬的，可以隨時生成新的設備、新的工件，可解決傳統數控實訓所面臨的機床不足、成本高、場地資源限制等問題。數控加工是一個耗材的過程，VR/AR技術的應用還能降低實訓耗材、設備損耗等費用，減少學校的實訓開銷，同時還增加實訓安全性。

四、結論

“工業4.0”“中國制造2025”時代的到來，既為中職學校數控技術專業發展提供了重要機遇，也給中職學校數控技術專業教學帶來了不小的挑戰。中職學校必須適應時代需求，重新定位培養目標，重構智能制造背景下的課程體系，開創新的教學模式，深度融合企業先進生.產技術、智能制造技術元素，為職業教育的發展注入時代氣息，方能培養出符合“中國制造2025”發展戰略需求、具有自學能力和創新能力的復合型技能人才。

（作者單位：湛江機電學校）