“中国制造2025”背景下的智能制造教学创新研究

郝飞

摘要：为适应经济体制改革和传统制造向智能制造转型升级的需求，本文以国家对智能制造人才需求为导向，从“中国制造2025”背景下的智能制造人才培养模式、教学平台建设、教学实施及评价三个方面具体阐述了智能制造教学创新研究。

关键词：中国制造2025 智能制造 教学创新研究

课题：本文系2018年产学合作协同育人项目“基于vR技术的《机电一体化技术应用》职业技能培训共享课程教学改革创新研究”（教高司函[2018]47号）研究成果。

制造业是国民经济的基础。当前我国传统制造正向智能制造转向升级。《中国制造2025》提出“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针。开展中国制造业发展质量和水平的重大战略部署，对高等教育、职业教育提出了新的要求。在智能制造的未来发展趋势和传统制造业转型升级的大背景下，我国面临的最大挑战是高端人才的匮乏和低端人才的过剩。传统的教育体系中的学科设置和教学理念是基于20世纪80年代工业需求制定的。过去的30年学科专业不断细分的教育模式难以培养能够驾驭日益复杂综合的制造业体系。“中国制造2025”的实践不仅仅对企业自身提出了挑战，而且对传统的教育体制提出了新挑战，智能制造大势所趋。天津职业技术师范大学在“中国制造2025”背景下，以智能制造人才发展要求为契机，坚持“双证书”高技能应用型职教师资人才培养模式，从智能制造教学平台建设、人才培养模式和教学方案实施及评价三个方面进行了智能制造教学创新研究，并得以实施。

一、智能制造教学平台建设

智能制造教学平台是完全符合对“中国制造2025”智能制造人才的培养条件，也融合了职业教育人才需求理念，并且结合学校特色而研发的以高技能、高水平人才质量培养为目标的综合性教学平台。

智能制造教学平台根据机电一体化、机械制造、计算机通信、电子信息、自动化、人工智能领域的工程生产设备设计而建成，其涵盖机器人、工业网络、运行控制、可编程序控制、传感检测与测量、液压与气动、计算机控制、软件工程、控制工程及数控加工等课程。这些专业技术课程深度融合，再根据国际技术标准开发了新型综合教学平台。以下从单元组成和功能特点两个方面进行详细阐述。

1.智能制造教学平台的单元组成

智能制造教学平台主要由监控与调度、物流仓库、产品生产线、产品加工与制作、机器人装配、机器人搬运、产品视觉检测、AGV（AutomatedGuided Vehicle）导航群等模块组成。

2.智能制造教学平台的功能特点

智能制造教学平台具有使用灵活、高效节能、安全防护、全智能网络化等功能特点。

（1）全方位数据调度功能。实现从数字化立体仓库对加工物料出库、生产线运输、数控加工、机器人搬运、产品装配、产品视觉检测和AVG运载协同合作运行等智能化处理。

（2）个性化实训教学功能。建设的智能制造平台各个组成单元可独立分布运行，可以根据专业领域单独进行实训教学，也可以分层次分模块进行教学，如机器人智能装配单元可作为机器人领域学员单独实训教学，实现了实训平台灵活、实用、节能环保及共享等特点。

（3）信息网络化监管功能。智能制造的全过程数据信息进行可视化管理，如物流管理信息、网络下单信息、电子看板监视功能等，支持客户网络下单进行个性化定制产品，全自动完成客户需求。

（4）全自动柔性制造功能。平台整合数控车床、数控铣床、物流仓库、装配机器人、搬运机器人、视觉质量检测、产品生产线等单元，实现工厂全自动加工产品，体现智能制造的智慧性。

（5）体感化虚拟现实功能。VR（Virtual Reality）虚拟现实功能，动态画面和真实体感融合在三维环境中;AR（Augmented Reality）增强现实功能，实时地将视觉拍摄全景及位置跟踪进行数据图像处理，实现智能制造教学平台虚拟和现实全景互动。

二、智能制造人才培养模式

“中国制造2025”大背景下，智能制造改变了制造业的生产方式、人机关系和商业模式，进而改变了人在产品全生命周期中各环节的角色。职业教育作为人才培养基地对人才的培养也提出了新的条件、新的要求。以下从课程体系建设、训练方案、产教融合协同育人机制三个方面进行分析“新工科”智能制造人才培养模式。

1.交叉学科深度融合的课程体系

智能制造融合多门专业学科，所培养的人才不仅要掌握跨学科专业理论知识，还要掌握智能制造工程技术能力。学校以“双师型”职教师资和高技能应用型人才为培养目标，开发研究智能制造教学需要的专业知识深度融合的一体化课程体系。如自动化专业领域学生重点开设自动控制技术、工业网络技术、机电一体化技术、机器人技术，而其他的课程可以适当减小难度或者作为素质拓展课程进行授课。

2.职业技能层次递进的训练方案

天津职业技术师范大学坚持以“本科+技师”“双师型”硕士研究生为人才质量培养为目標的办学特色，响应国家对智能制造人才的培养要求。根据智能制造课程体系和国家职业技能专业建设标准制定了符合新时代智能制造教学的职业技能训练培养方案。设计的训练方案是根据学科领域的知识掌握水平在原有学科领域层次递进式培养智能制造人才，围绕专业核心应用能力的培养，推行逐级递进式教学法。

（1）融合协同育人的培养机制。在智能制造课程体系和递进式训练方案的基础上，学校坚持“动手动脑，全面发展的”办学理念，深入研究适应新时代的智能制造产学融合协同育人的培养机制，主要从工程案例和“双师型”导师两个方面进行阐述。

（2）产教融合的工程案例。为了适合智能制造市场需求，学校进行产教融合协同育人，支持师生创新创业，生产与教学、产业与教育全过程密切结合的人才培养模式。特别在“中国制造2025”智能制造人才需求侧做了深入研究与探析，实现以解决生产实践问题为导向、企业深度参与人才的全方位培养。在教学中，以智能制造工程案例为依托，实现人才培养，整个过程都是以企业的工程案例为标准进行全方位教学。

（3）产教融合的“双师型”导师。智能制造教学实现企业生产与学校人才培养的良好对接，重在“双师型”导师队伍建设。学校在基于职业技能等级制的理论实践一体化“双师型”师资队伍基础上，探索新时代“中国制造2025”背景下的智能制造方面专业知识深度融合的复合型高技能应用型“双师型”导师队伍建设。目前响应教育部、人社部对产教融合的战略部署，和企业协同开发国家智能制造人才培养方案，其中最重要的是培养一批具有匠心的新时代“双师型”导师。学校国家级实验示范中心“突出产学结合，深化综合改革，推进模式创新，培养高层次技能人才”的基本理念，对推进学校人才培养与企业紧密合作、不断提高人才培养质量具有重要意义。

三、智能制造的教学实施及评价

学校搭建智能制造教学工厂，旨在根据教学平台和人才培养模式培养新时代智能制造高质量人才，本着学校特色培养应用型、双证书、高技能人才。学校根据专业领域分层次培养智能制造人才，坚持以学生为中心的一体化任务驱动教学和全过程精细化科学评价进行教学实施及评价。为提高人才质量培养，学校进行深入研究和优化智能制造教学实施及评价方法。

1.智能制造一体化教学实施及评价

智能制造一体化教学实施过程以学员对系统的认知、操作、装调、编程及维护为主线，进行职业性一技术性一知识性一技能性知行合一的一体化教学。坚定学校办学理念;培养应用型高级专门人才，创新研究职业技能递进层次的一体化教学模式。例如，机电一体化类技能类高级等级机电一体化装调技术是满足对智能制造生产线的基础操作，整机调试和维护应用，达到企业对智能制造中机电一体化高技能应用型人才需求的职业技能实训要求。采用考勤、情感行为表现、知识技能掌握、实训考核、实训报告、职业素养与能力的全过程任务驱动一体化考核，全方位激发学生的学习兴趣，达到学校育人目标，取得职业技能资格证书，满足智能制造人才需求。

2.智能制造体感式教学实施及评价

为了让其他领域学生及老师了解智能制造专业技术，作者又进行教学改革开展素质扩展课程和研究实践体感式教学方法，让学习者身临其境体验智能制造教学工厂。体感式教学坚持以学生为中心，发挥场景感受优势，让学习者全方位感受智能制造教学平台，了解无人网络化数字制造工厂的发展空间和优势地位，逐步培养学生学习专业的兴趣，逐步将智能制造技术内化于心。基于体感式教学的素质扩展课程同时让不同领域学习者发挥个人专业优勢和创新能力，组建学习研究团队，将多领域知识相融合培养智能制造高技能人才，符合智能制造技术及人才培养的内在体现。

四、小结

智能制造深度融合多领域专业知识。职业教育学校肩负培养新时代智能制造人才的历史使命，要不断进行教学创新改革研究，解决“中国制造2025”智能制造人才需求问题，解决智能制造多领域专业技术深度融合问题。本次智能制造教学改革得以实施，效果很好，可为诸多院校智能制造课程改革与实施提供参考。