智能制造專業課程體系的構建與實施

黃振賢

（江蘇省太倉中等專業學校，江蘇 太倉215400）

德國的“工業4.0”、美國的工業互聯網和中國的“中國制造2025”等國家戰略，均以構建智能工廠、實現智能制造為最終目的。職業教育承擔著為經濟社會發展培養技術技能人才的重要任務，但智能制造專業的構建尚無先例。2018 年經教育部批準，同濟大學等4所高校首次開設智能制造專業，隨后，各級各類職業學校也開始了智能制造專業課程體系構建的探索。筆者所在學校地處長三角區域，智能制造產業發展較快，學校與德國手工業協會合作，開設工業機器人、工業機電工等智能制造專業。課程體系作為專業建設的核心環節，地位尤其重要。

一、智能制造專業課程體系的構建依據

（一）理論研究層面

實現智能制造需要有3 大支撐，一是機器對機器（Machine to Machine，M2M）技術，即設備的智能化、可控制性，二是物聯網（Internet of Things，IoT）技術，即數據的即時采集、高速傳輸等，三是各類應用軟件，如企業資源計劃系統（ERP）、產品生命周期管理（PLM）、供應鏈管理（SCM）等。可見，智能制造與傳統制造相比，具有更寬廣的工作范圍，需要跨領域的協作。面對智能制造，德國學者費利克斯·勞耐爾（Felix Rauner）提出專業知識的概念，以解釋工作過程中存在的全盤性的問題解決能力，他認為專業知識的屬性是一種設計和決策知識，需要扎實的理論知識功底為基礎，以確保分析、判斷與決策的過程科學；國內學者徐國慶則認為，智能化時代職業教育的核心要構建從中職到專業學位的一貫制人才培養體系，要以“工作系統分析”和“職業能力研究”相結合的方法進行課程開發[3]。隨著智能制造的發展，一線勞動者的工作也將從簡單重復型向系統復合型轉變，傳統的學科知識和單一技能有所淡化，基于生產過程的系統化知識體系和復合技能愈加重要。

（二）實踐調研層面

為更好滿足企業對智能制造人才的需求，面向蘇州和太倉地區具有一定智能制造影響力的企業（如：蘇州富強科技有限公司、蘇州匯川技術有限公司等），以及具有較好合作經歷的德國手工業協會所管理的企業，進行了一項針對智能制造的調研。主要結論有：

1.企業需要勞動者更高的知識層次

在“公司目前較緊缺員工”的選項中，57%的企業選擇了“具有生產、維修等技術的技術工人”，36%的企業選擇了“產品開發和設計人員”，僅有7%的企業選擇了“具有較高職業素養的操作工”，如圖1所示。在另外一項“最關注的員工通用能力”選項中，有9 家企業選擇了“使用工具進行零部件裝配”，有8 家企業選擇了“控制原理等基礎知識”，有7 家企業選擇了“制造、材料等基礎知識”，而只有3-4 家企業分別選擇了圖紙“識讀”和“繪制”，如圖2 所示。傳統制造類企業對操作工需求量較大，對產品開發設計人員需求較少，對“原理”或“基礎知識”的需求較少，對圖紙“識讀”和“繪制”需求較大，但隨著智能制造的不斷發展，在制造業務逐步由機器人取代后，企業對勞動者的要求也從“操作工”變成了“開發者”，對勞動者知識層次的要求更高了。

圖1企業目前較緊缺員工

圖2 企業最關注的員工通用能力

2.企業需要勞動者更全的知識體系

在一項“企業對智能制造崗位的人員要求”的選項中，有7 家企業選擇了“電子原理、編程技術”，有5 家企業選擇了“傳感器、物聯網控制”，有5 家企業選擇了“收集整理生產數據”，而“管理系統使用和維護”僅2 家企業選擇，如圖3 所示。在“企業認為學校應該教授的課程”的選項中，“智能儀器技術”、“工業機器人”和“電氣控制技術”分別有7 家企業選擇，“物聯網技術”有6 家企業選擇，“計算機控制”和“機械制圖”有5 家企業選擇，“智能計劃管理（MES）”、“機械基礎”等有4 家企業選擇，如圖4 所示。因調研企業本身均具有一定的制造業基礎，為了更好的實現智能制造，企業對勞動者的要求更多的集中到了程序設計、物聯網和數據處理等方面，甚至已經逐步滲透到智能生產管理系統層面，對勞動者知識體系的要求更加全面。

圖3 企業對智能制造崗位的人員要求

圖4 企業認為學校應該教授的課程

3.企業需要勞動者更好的職業素養

在一項“企業對員工的崗位能力需求”選項中，企業認為非常重要和重要的職業素養前3 項分別是：團隊協作能力（92.86%）和獨立解決問題能力（92.86%），社會交往能力（85.71%）和產品質量控制能力（85.71%），以及創新能力（78.57%）。智能制造依靠大數據、信息化，串聯起更多的部門和企業，對勞動者的團隊協作、社交溝通和質量控制等方面必然提出更高的要求。獨立解決問題和團隊協作看似有矛盾，但隨著智能制造的不斷發展，單個勞動者需要負責和管理更大的生產區域，因此勞動者必須具有更好的獨立解決問題能力。實現個性化生產是智能制造的一個重要體現，勞動者在設計和生產過程中的創新將有助于企業提升制造水平，縮短制造周期。

表1企業對員工的崗位能力需求矩陣

綜上所述，智能制造背景下，社會對技術技能人才的標準和需求都有別于傳統，制造類專業的很多工作崗位會由過去較為簡單重復的裝配者、操作者向更高層次的生產系統的規劃者、決策者轉變。因此，智能制造背景下的人才培養也將由“專業”轉向“復合”。

二、智能制造專業課程體系的構建原則

哈佛大學麥克利蘭（David McClelland）教授的素質冰山模型，將勞動者個體素質分為水面之上的顯性部分和水面之下的隱性部分。與冰山模型相對應，職業能力中的關鍵能力即為隱性部分，專業能力即為顯性部分。通常認為關鍵能力對應職業素養課程，專業能力包括行業通用能力和職業特定能力，分別對應專業平臺課程和專業方向課程。

（一）以協作和創新為要素，構建職業素養課程

首先，要幫助學生樹立正確的價值觀念和勞動意識。智能制造具有高度的定制和服務特性，需要從業者更好的服務意識，因此，勞動者需要樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，養成誠實守信、遵法守紀、熱愛勞動的品格。其次，要培養學生良好的協作和交流能力。智能制造具有市場化和開放化特征，需要多個部門甚至多個企業的協作，因此，需要勞動者能有效協作和高效溝通。最后，要鍛煉和開發學生的創新思維能力。學校應設置相應的創新課程，通過科學的方法培養學生的創新能力，培養勞動者自主學習和終身學習的意識，滿足個人和社會的持續發展需求。

（二）以全面和復合為要素，構建專業平臺課程

從理論研究和實際調研情況來看，實現智能制造至少需要智能設備、物聯網和系統管理軟件三方面的知識。宏觀方面，國家和地區的職業教育主管部門應合理規劃中職、高職和應用大學的智能制造專業課程體系，根據學生基礎和認知特點，形成難易程度不同的縱向課程體系；微觀方面，學校（如：中職學校）也應根據自身辦學優勢和本地區經濟社會發展需求，形成側重點不同的橫向課程體系。智能制造專業的平臺課程應適當拓展知識的廣度，著力構筑知識的關聯性，以全面和復合為要素，使學生掌握夠用和適用的專業基礎知識，構建關聯知識體系。以筆者所在學校為例，工業機器人和工業機電工專業均開設了機械、機電、電子和計算機相關課程。

（三）以模塊和系統化為要素，構建專業方向課程

模塊是“雙元制”教育的重要載體，它是經專業大類、工作領域和工作任務分析后所產生的基本教學單元，它來源于崗位任務分析，通過課程內容的開發與整合，實現從工作體系到教育體系的過渡。智能制造技術是交叉綜合的技術，涉及制造活動的多個方面，如信息感知、智能決策等，智能制造技術和過程的復雜程度，需要勞動者掌握系統、完整的專業知識。以單一工作任務來組織的課程，在智能制造時代將呈現出碎片化的缺陷，為使學生獲得更為整體的能力，需要將完整的工作系統作為分析單元，構建專業方向課程。以筆者學校的工業機器人專業為例，借鑒德國手工業協會相關課程，共設置了“建立、調整和使用生產自動化和機器人信息技術系統”、“設計和實現用于生產過程的綜合機電一體化系統”、“使用項目管理法處理訂單”等10 個工作領域，以系統化的工作過程進行專業方向課程開發，培養學生獨立解決問題能力，更好適應企業崗位需求。

三、智能制造專業課程體系的實施關鍵

智能制造專業課程體系的實施必須有企業的深度介入。現代學徒制是成熟的技術技能人才培養方法，也是當前國際上職業教育人才培養方法改革的熱點。筆者學校所在的太倉地區德資企業眾多，學校積累了豐富的校企合作經驗，為現代學徒制的實施提供了有力保障。課程的實施主要依賴于雙師隊伍和雙元育人。

（一）雙師隊伍建設

雙師型教師的培養歷來是職業學校的重要任務。筆者所在的學校從2016年到2019年間實施了一項專業教師培養計劃，邀請德國手工業協會對66名專業教師分職業工種進行專項培訓。以工業機器人為例，將機電、電子、機械和計算機等4 個專業的老師組成學習小組，由1個德國老師和1個德語翻譯以項目教學法開展教學。在項目實施過程中，德國老師的“全能”給我們留下了深刻印象，他們能焊接、能編程、也能開銑床、刨床，而我們的專業老師往往只能完成項目的一部分。因為我們的老師是學科體系下的人才，而不是工作過程中的人才，我們的知識對于工作過程來說是零碎的、片面的，而不是系統的、完整的。所以，在國務院印發的《國家職業教育改革實施方案》中明確提出：對于新招聘教師，原則上從具有3 年以上企業工作經歷的人員中公開招聘，2020年起不再從應屆畢業生中招聘的要求；對于在職教師，要通過“雙師型”教師培養培訓基地實施教師素質提高計劃，要求每年至少1個月的企業或基地實訓，落實5 年一周期的全員輪訓制度。我校自2019年起，已啟動新教師企業招聘工作，同時也已建立中德（太倉）“雙師型”教師培養培訓中心，以培養具有德國ADA（Ausbildung der Ausbilder）證書的“雙師型”教師為目標，實施在職教師培訓工作，同時也正積極探索“企業講師”和“企業導師”制度，推動企業技術人員和學校教師的交流，推進雙師隊伍的建設。

（二）雙元模式育人

在《國家職業教育改革實施方案》中明確提出要堅持知行合一、工學結合，要借鑒“雙元制”模式，總結現代學徒制經驗，校企共同辦好職業教育。智能制造涉及更多的行業和企業，在人才培養過程中更離不開企業的深度參與。要實現雙元育人，首先要有政府和行業協會的支持，營造穩定的制度環境。筆者所在太倉地區先后出臺《關于深化產教融合加快“雙元制”教育發展的實施意見》等多個指導文件，實施“雙元制”人才培養專項扶持資金支持項目，為校企合作提供了強有力的支撐。其次，校企應共同制訂人才培養計劃，開發課程資源，實現校企雙主體協同育人。學校以傳授全面專業技術知識為主，企業提供工作情境，使學生深化專業技術知識，發展綜合職業能力，校企通過合理分配學習時間，確保知識的有效銜接和過渡。以筆者所在學校為例，我們正在積極推進基于互聯網的校企協同平臺開發，校企共同進行教學模塊安排等工作，以信息化手段助推“雙元制”教育。

根據《世界智能制造中心發展趨勢報告（2019）》統計，江蘇省共有79 個智能制造類產業園區，蘇州的智能制造指數在全國城市排名第八，太倉有300 多家以精密制造、智能制造聞名于世的德資企業。因此，立足地區經濟社會發展需求，通過構建并實施智能制造專業相關課程體系，培養一批具有智能制造視域的技術技能人才，是智能制造時代背景下職業學校刻不容緩的使命。