智能制造体系下职业教育人才培养的知与行

王晓慧 朱光苗 初航 张冬日

摘    要：根据先进制造业过渡转型需要，分析智能制造体系下高技能人才需求，以电气自动化专业“3+2”对口贯通分段人才培养方案为例，围绕人才培养目标、课程建设、创新实践能力培养、人才培养方案质量保障体系进行研究与实践，提出多学科交叉的专业结构和实践创新能力阶梯培养计划。分析了人才培养方案实施过程中存在的问题，并提出解决措施。

关键词：人才培养方案;电气工程;智能制造

随着全球工业体系迅猛发展，美国、德国、中国等制造业强国纷纷提出“工业互联网”“工业4.0”[1]“中国制造2025”等以智能制造为核心的“再工业化”发展战略，智能制造已经成为世界制造业发展的重要方向。实现由制造大国向制造强国的转变，已经成为新时期我国经济发展面临的重大课题。[2]人才培养是制造业转型发展的关键，如何顺应时代需求，培养“中国制造2025”所需要的复合型高素质技术技能型人才，探索中国制造从设计、管理到维护的人才培养体系，已成为推动制造业发展的重要动力和不可或缺方面。

人才培养是一个长期系统性工程，培养方案在人才培养过程中起着至关重要的引领作用。人才培养方案是对人才培养目标、人才培养过程、人才培养方法等方面的基本设计，是保证教学质量和人才培养规格的重要文件，是组织教学过程、安排教学任务、确定教学编制的基本依据，是教学管理的核心和主体。[3]人才培养方案决定人才培养的质量和标准，适合当前经济发展的人才培养方案是完成人才培养的重要途径。智能制造对劳动力的知识和技能水平提出了更高要求，而现有的人才培养方案从培养目标到课程建设都难以适应“工业4.0”时代需求，我国职业教育迫切需要调整人才培养方案，培养智能制造体系下的复合型高素质技术技能型人才。

一、智能制造体系下高技能人才需求

智能制造是一种高度网络连接、知识驱动的可持续发展制造模式。工业4.0背景下的智能制造指构建“智能工厂”，组织“智能生产”。[4]要实现智能制造企业必须解决战略和领导力、信息技术基础设施、员工技能三大核心问题。员工是企业的主体，员工具备的技能和知识结构将决定企业的运行和发展。

（一）工业转型驱动人才知识结构重构

智能制造需要人与技术的更好的交互，工厂规划人需要信息技术和生产技术知识，能分析大数据，做出生产决策。技工需要电子和机电一体化的实践经验，需要信息技术支持，能操作智能生产系统。管理者需要生产技术知识和管理、法律等多学科跨领域知识。智能制造体系下需要具备工厂产品设计、工厂管理、系统维护多维一体化工程师。因此，员工要熟悉智能制造技术，掌握信息技术、生产技术、数据科学技术和管理知识，具备多学科跨领域知识结构。

（二）高技能人才必备的能力分析

智能工厂中，机器人将完成大部分的简单劳动，但是复杂的任务仍然需要人机协作完成，员工要具有与机器人协同工作的能力。智能工厂里的劳动者不仅需要掌握技术技能，还需要分析大数据完善产品、优化生产，管理企业，完成企业后期技术服务，所以员工还要具备对智能系统的分析管理能力、解决问题的能力。智能工厂将采用模块化生产装置，可轻松进行重新配置，增强现实技术、生产模拟技术、云技术等新技术将会不断地应用到生产中，员工要具备不断地自我学习更新知识能力。智能工厂中，员工不再是执行重复性作业的技工，而是要作为跨学科团队的成员来参与解决问题，所以员工要有良好的社交能力、团队合作能力和创新能力。

二、职业教育人才培养方案的制定与实施

（一）调整培养目标

青岛大学的电气自动化专业“3+2”对口贯通分段培养项目是山东省重点试点项目。学生前三年在青岛港湾职业技术学院完成学习，以培养专业基础理论和技能实践为主，夯实专业基础和专业技能。后两年在青岛大学完成本科学习，为多学科跨领域专业提高和创新实践培养阶段，着重培养学生的创新能力、工程实践能力、信息管理能力。本科阶段培养方案的制定以市场为导向，以“智能制造”為核心，依托机器人行业，由智能制造企业参与制定。根据智能制造企业人才需求将培养目标调整为“培养具有创新能力和管理能力的复合型高素质技术技能型人才”。培养定位由原有的设备维护检修电气自动化工程师，调整为具备工厂产品设计、工厂管理、设备及系统操作、维护多维一体化工程师。

（二）跨学科课程体系构建

课程建设是人才培养方案中的一个重要环节，直接关系到人才培养目标的实现。人才培养目标的变化，会对课程建设产生相应的影响。根据工业转型过渡的需要，课程建设以智能制造技术、信息技术为核心，切实落实宽口径、厚基础、高素质的原则，突出学生工程实践能力的培养。课程构建以专业基础课基石，以专业必修课为主体，以技能课为重点， 以选修课为补充，以网络自修课为拓展，辅之以学术讲座等多种方式有机结合的课程体系。以“3+2”对口贯通分段培养的本科阶段培养为例，人才培养课程体系包括理论教学和实践教学两个部分，具体如图1所示。理论教学由学科基础课、专业必修课、专业选修课和网络自修课四部分组成。学科基础课包含工程数学、电路原理;专业必修课包含自动控制原理、电力电子技术、毕业设计、课程设计;专业选修课包含智能控制技术及其应用、智能装置、工控网络技术、微机原理与接口技术、计算机控制技术、工业机器人、人机界面监控、电机学、机电传动与控制、Matlab与机电系统仿真、工程制图、计算机辅助设计与制造、组态控制技术、先进的控制与优化技术、虚拟现实技术、机电一体化技术、电子CAD、机电设备数字控制、先进制造技术。由此可见，在专业选修课中增加了智能类和信息技术类选修课的门类，更加注重学生信息技术能力的培养。

“智能制造”模糊了管理者、设计者与制造者之间的界限， 多领域跨学科知识结构成为智能制造体系下的人才特征。学习德国提出的“学院立方体”模式，为学生开设网络自修课程，拓展学生专业知识结构，提高学生自学能力。目前，德国的学院立方体采用非正规、非正式教育的培养方式，提供工业4.0领域的18门课程，内容涉及大数据分析、制造和物流过程、信息安全及数据保护等。[5]网络自修课程由校园网络平台课程和企业网络平台课程两部分组成。校园网络课程平台提供工业管理、管理系统中的计算机应用、质量控制、信息安全、大数据分析、物联网、企业法等跨学科课程，企业网络平台根据企业需要提供在线学习课程并发布空缺岗位的类型。网络自修课考核合格，计入学生学习总学分。通过网络自修课程，将不同学科课程有机组合，实现学科间的知识相互融会贯通。

（三）职业素养与创新实践能力培养

1.科技创新阶梯计划。实践教学是大学生能力培养的关键，通过实践教学培养学生的动手能力、解决问题能力、科技创新能力。实践教学立足专业特色和人才培养规律，实施大学生科技创新“阶梯计划”。科技创新“阶梯计划”细化为：“大学生科技创新基础能力培养模块”“大学生科技创新专业素质拓展模块”“大学生科技创新能力成长推进模块”三个部分，如表1所示，三个模块呈金字塔形逐层递进，确保学生能力逐步提升。“大学生科技创新基础能力培养模块”利用报告、培训、宣讲、比赛等手段，转变学生的思维模式，激发学生的创新意识，建立科技创新思维，培养项目展示能力。通过“大学生科技创新专业素质拓展模块”学生学习专业知识和技能，提升信息技术处理能力，逐步将创意变成三维模型、3D模型和实物模型，培养创新意识实现能力。“大学生科技创新能力成长推进模块”通过学生参与项目、参加比赛、参加团队等方式，学生真刀实枪演练，推动了学生科研能力、创新能力快速成长。在完成项目过程中，学生参与项目讨论和产品制作，逐渐培养出学生协作能力、管理能力。近三年，电气自动化专业“3+2”贯通培养学生参加全国各种竞赛，共获得一等奖4项，二等奖11项，三等奖6项，大大提高了学生学习积极性和主动性。大学生科技创新“阶梯计划”的实施，推进了专业技术技能和信息技术的深度融合，为学生在智能制造体系下提高自我学习能力、科技创新能力、实践能力提供了有力保障。

2.现代学徒制企业实习。多元模式下的现代学徒制企业实习是实践环节的重要组成部分。现代学徒制将传统学徒培训与现代教育培训相交替，通过项目化的管理模式，由企业与学校协调实施，共同管理。学校与企业共同制定学生实践能力提升计划。学生到企业顶岗实习，熟悉智能制造企业的运行模式、生产管理及质量管理方法，学习新技术、新工艺、新设备的应用，锻炼提升专业技能和信息物理系统的操作能力。

3.培养工匠精神。精益求精的工匠精神是现代学徒制的灵魂和核心所在。工程师只有在不断创新中精雕细琢，设计独具匠心，才能确保产品在国际制造业具有强有力的竞争力。学院从两方面入手培养学生工匠精神，一方面，通过工匠精神的大讨论，提高学生做事完成标准，逐步建立学生做大做强的勇气和意识;另一方面，通过现代学徒制加强专业技能，培养学生把意识变为现实的能力，造就合格工匠，推动智能制造的可持续发展。

（四）建立人才培养方案质量保障体系

学院建立以就业出口为导向、以高素质技术技能型人才培养过程为主体的闭环式培养方案保障体系。在青岛港湾职业技术学院通过严格的理论和实践考试，选拔优秀生源，保证了生源的高质量。学院每年对学生就业数据进行统计、整理、分析，总结学生就业工作的特点和难点，为调整和优化人才培养方案提供参考依据。定期回访学生就业企业，及时调整、修订完善人才培养方案，加强师资队伍建设。闭环式培养方案保障体系已成为人才培养质量控制的重要支撑。

三、人才培养方案实施中存在问题及对策

智能制造体系下电气自动化专业“3+2”贯通分段人才培养方案实施过程中，在拓展学生的知识结构和培养学生的工程实践能力方面取得较大进展，但是还存在如下三个方面的问题：（1）新形势下的人才需求在专业建设、课程建设、学生管理等方面对师资队伍建设提出更高的要求，部分教师难以达到要求。专业交叉和课程拓宽，需要培养跨学科复合型教师。（2）在学生实习、校企合作方面，企业为了获得更高的生产效益，企业参与度低，部分企业不具有智能制造先进性。（3）缺少以智能制造为特色的实训室，成为我国先进制造业发展的重要制约。[6]

为适应智能制造的发展要求，要加强师资队伍的培训，更新教师的知识结构，提高教师的创新意识和技术水平。建立人才海外引进计划，新机制扩充双师型教师。[7]聘请学科带头人和企业专家作为兼职教师，共建“复合型”教师队伍。在选择校企合作实习基地时，要充分考虑企业是否具备工业4.0的特点，企业和学校是否双赢，达到可持续发展。扩充现代学徒制，国家应借鉴西方经济发达国家现代学徒制的相关激励措施，出台鼓励企业参与的现代学徒制的优惠政策。[8]完善学生到企业实习的安全责任机制，免去企业后顾之忧。数字化、网络化、智能化是构建智能工厂，组织智能生产的核心技术和突破口，应尽快建设物联网、机器人、云计算平台等实训室，使学生掌握这些新技术和新技能。

总之，智能制造是即将来袭的第四次工业革命，人才培养方案是推动制造业向智能制造发展的原动力。智能制造体系下电气自动化专业“3+2”对口贯通分段人才培养方案，以建立多学科交叉知识结构和训练创新实践能力为本，培养目标符合智能制造的人才需求。培养方案实施过程中，能够通过人才培养方案质量保障体系不断优化完善人才培养方案。实践表明，该方案能够拓宽学生的知识结构，提高学生的创新实践能力，培养学生的职业素养和创新思维，可推广应用到其他专业在工业4.0背景下职业教育人才培養中。

参考文献：

[1] 丁纯，李君扬.德国“工业4.0”：内容、动因与前景及其启示[J].德国研究， 2014（4）：49-66.

[2] 周济.智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015，26（9）：2273-2284.

[3] 朱健，刘巨钦.改革人才培养方案培养高素质应用型人才[J].中国高等教育， 2014（5）：59-60.

[4] 乌尔里希·森德勒.工业4.0：即将来袭的第四次工业革命[M].邓敏，李现民，译.北京：机械工业出版社，2014.

[5] 程晓蕾，张平华，智能制造工业4.0体系下的高层次人才培养模式研究[J].科教文汇，2015（7）：50-51.

[6] 王召鹏，徐通泉，周巧军.工业4.0背景下实训基地建设模式探索[J].实验技术与管理，2015，32（12）：221-224.

[7] 中国教育科学研究院课题组.完善先进制造业重点领域人才培养体系研究[J].教育研究， 2016（1）：4-16.

[8] 赵鹏飞.现代学徒制人才培养的实践与认识[J].中国职业技术教育， 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

[责任编辑    秦涛]