智能制造背景下高职院校材料成型与控制技术专业教学改革研究

秦 涛

(无锡职业技术学院，江苏 无锡 214121)

在“中国制造2025”战略实施的大背景下，我国逐渐由制造业大国向制造业强国转变，装备制造业的智能化、柔性化和集成化水平逐步提升。与此同时，一些新兴技术，如增材制造、智能制造等，也在苏南及长三角地区不断兴起。这就要求一线技术工人不仅具备扎实的专业基础理论知识，而且应具备熟练的操作技能和分析问题、解决问题的能力。对智能制造而言，所涉及的专业知识技能既分散又综合，这就对高职院校复合型技能人才的培养提出了新的要求和挑战。随着工业技术水平的发展和国家相关战略目标的调整，智能化、信息化装备逐渐在制造业企业中普及，新的模式要求技术工人具备对整个生产过程控制和分析的能力。对材料专业的毕业生而言，这个能力包含从最初原材料的选材、材料性能的分析、热加工工艺的选择及参数的调整等方面。因此，在新的时代背景下，智能制造与材料相复合的人才培养在制造业技能人才培养中占据举足轻重的地位。

传统模式下高职院校对智能制造产业链人才的培养，已难以适应智能制造业的快速发展对高技能人才的需求，复合型人才资源的匮乏严重制约了智能制造产业链的发展。笔者通过企业走访、调研发现，部分从事铸造、热处理、热加工检测和金相检验等智能设备的岗位人员均为企业通过社会培训机构进行短期培训或者跨岗位临时培训成为智能设备系统操作人员，此举不仅造成员工专业知识缺乏系统性，而且会使岗位人员流动性大，间接增加企业培训和用人成本。目前，各高职院校都在逐步优化材料成型与控制技术专业人才培养方案，探索构建满足职业岗位新需求的专业课程体系，以期提升人才的专业技术水平和综合技能来满足企业不断更新的岗位需求。

一、高职材料成型与控制技术专业人才培养中存在的问题

近年来，省内外众多兄弟院校纷纷进行了专业课程体系、教学模式等方面的探索研究[1]，也有一些院校开展了针对服务属地智能制造发展进行的专业建设改革探索[2]。然而，就高职材料成型与控制技术专业课程、教学和创新能力的培育而言，如何满足智能制造对人才的需求，尚存在一些较为突出的问题。

(一)培养创新型人才的基础设施不够完善

材料类专业具有较强的实践性，大部分专业课程要求学生具备一定的实操能力。目前学校的传统教学模式仍以课堂理论教学为主，辅以实验课。在此过程中，以教师讲解演示、学生被动听课为主，这种传统的知识灌输的授课方式收效甚微。同时，实验设施的更新换代较慢、维修保养不能及时跟进，导致部分实验器材出现精度下降、失灵等问题，影响了实践教学的开展效果。此外，课程实验大多以热处理、金相组织观察和力学性能测试等基础性实验为主，且用于学生创新性探索的材料制备型设备少之又少，这极大限制了学生创新训练的发挥，不利于学生创新思维的培养。

(二)培养复合型人才的专业设置调整尚不到位

学生在校期间主要学习与本专业相关的课程以及专业基础课，无论是知识面还是专业技能都比较单一，早已不能满足现代智能制造企业对复合型人才的需求。尽管各高职院校已经意识到这个局限性，并逐步开始调整专业人才培养方案以适应现代制造业的转型升级，然而受学制、体制和时间的限制，对复合型人才的培养虽略有成效，但对人才市场需求变动的敏感度不够，难以做出快速的反应和调整，远远跟不上智能制造给我国制造业发展带来的快节奏转变。

(三)校企合作机制不够健全

校企合作是指企业与高职院校之间建立的一种人才培养的合作模式，将社会发展和市场需求作为指导纲领，培养社会所需的高素质人才和市场所需要的高技能人才[3]。随着产业结构不断升级，企业和高职院校都认识到了校企合作的重要意义，但依然面临着“校企合作动力欠缺”这样棘手的问题。究其原因，一方面，当前的人才培养仍以高职院校为主体，缺少用人单位的深度参与，使培养的人才很难与行业、企业的岗位需求有效衔接。只有企业深度参与高职院校的人才培养，才能充分发挥企业的主观能动性，同时，学校也能及时调整人才培养方向，企业也能保证“未来”的技能人才的实力水平，在这种双重保障下，才能有效提升学生的专业技能和职业素养，校企合作之路才能更宽、更远。此外，还可以建立学校与企业之间多元的合作机制，例如，通过鼓励高职院校教师深入企业顶岗锻炼，以提升“双师素质”；同时，高职院校也可为企业一线职工提供技术技能培训，丰富校企合作的内涵和教育价值。

(四)师资队伍力量薄弱，实践经验不足，教师职业幸福感不强

高职院校的师资建设存在不足应当引起重视。如教师队伍年龄结构不合理，随着一批批经验丰富的老教师逐渐退休，中青年骨干教师的缺乏愈加明显，出现“青黄不接”“断层”等现象；部分青年教师属于“校门进校门”，缺乏企业实践经验，对当下企业主流的生产方式和生产工艺不够了解，普遍存在理论水平较高但实践教学能力不强、技术研发能力较低和技能操作水平不精等问题[4]。从学校层面，很多高职院校对优秀人才的引入不能提供相匹配的岗位和薪酬待遇，以致很难吸纳到行业领军人物、技能大师或省级以上名师等高层次人才。此外，职业教育作为我国高等教育的重要组成部分，应当体现出“面向大众”的特点，这就要求高职院校教师知识和技能两手抓，同时，社会大众对高职院校教师的期望值也更高，这也是高职教师相较于普通高校教师更容易产生职业倦怠感的原因之一，进而影响他们的成就感和职业幸福感。

二、智能制造背景下高职院校材料成型与控制技术专业教学改革举措

(一)优化实践教学条件，助力学生创新能力提升

根据无锡职业技术学院(以下简称“我院”)材料成型及控制技术专业教学改革发展的趋势，结合学校提供的多元平台，材料专业学生可从技能大赛、创新创业项目等渠道，全面提升自身的实践能力以及创新水平。依托江苏省高水平骨干专业建设以及国家“双高校”数控专业群建设，我校材料系已建成了国内领先的MOTIC-DigiLab3金相分析实训室，学生在进行金相组织观察时，可与手机或实验室大屏互联，更加直观地观察金相组织和进行缺陷分析;更新了力学性能检测设备(硬度、冲击、压缩、拉伸等)，可让学生在平时的实训实验课中发现问题，尝试对现有的工艺进行改进，并通过材料成型模拟仿真软件进行优化分析，形成良性循环。同时，新型复合材料制备实验室也已经初步建成，学生可通过粉体磨制、冷等静压和微波烧结等工序进行相关新材料制备的探索性实验，将自己的想法应用到实践当中。即将建成的材料先进分析与表征实验室，将引进扫描电镜和X射线衍射仪等高端分析测试设备，学生可在出校门之前熟练掌握材料先进分析测试设备的使用方法，满足企业对高水平技能人才的需求。依托较为完善的实验平台，我系学生连续多年参加“全国大学生金相技能竞赛”，与全国的本、专科材料学子同台竞技且获奖等次屡创新高。此外，学生还可以依托完善的实验平台参加“挑战杯”“互联网+”和“江苏省大学生创新创业项目”等，进一步推进创新能力的提升。

(二)优化专业结构设置，主动融入专业群建设

面对智能制造迅猛发展的趋势，高职院校的专业设置必须同步进行转型升级，与智能制造产业、行业领域的人才需求相匹配。教育部《创新行动计划(2015—2018年)》指出：优化院校布局、调整专业结构；建立产业结构调整驱动专业设置与改革、产业技术进步驱动课程改革的机制；重点服务“中国制造2025”，主动适应数字化、网络化、智能化制造需要，围绕强化工业基础、提升产品质量、发展制造业相关的生产性服务业调整专业、培养人才。因此，有别于零散、封闭的传统制造类专业设置模式，智能制造背景下高职院校专业的调整是一个动态变化的过程，根据市场动态和产业需求来调整专业结构，以此提升所培养人才的适应性和竞争力。

依照“专业基础相通、技术领域相近、职业岗位相关、教学资源共享”的原则[5]，智能制造背景下，高职院校材料专业教学应当打破现有的专业界限，以产业需求为导向，构建涵盖数控技术、机械制造及自动化、电气自动化技术、材料成型与控制技术、智能控制技术、计算机应用技术等专业的专业集群来拓宽学习领域，改变单一专业知识面较窄的局限性。而材料专业的人才，不仅要具备材料成型与控制技术基本理论知识，了解新材料制备的技术和发展方向，同时还要具备跨专业、跨学科的知识背景，以及工程实践能力和团队协作能力。因此，新的课程体系和课程标准应当包含与智能制造相关的元素，与此同时，在教学方法和教学模式上可以引入“项目式教学”，合理安排理论课程和实践内容，使学生能够实现“学中做、做中学”，根据智能制造的岗位需求来培养高技能的复合型人才。

(三)探索虚拟仿真教学模式，补充教学硬件短板

目前，材料类专业实践教学的开展主要以传统的校内实验、实训室等为依托，分为课程设计、金工实习、生产实习和毕业设计等。由于材料专业本身的特殊性，专业课中的部分实验具有温度高、能耗大、危险性高和重复性高等特点，现有的实验条件很难保证每位学生都能亲自操作。此外，对于生产的全流程和特殊条件下材料表现出的现象，学生也很难亲身感受。在此背景下，针对材料专业实验开展虚拟仿真教学，已成为培养实践型人才的重要补充手段。近年来，经过前期充分的市场调研，学院已经启动虚拟仿真平台建设，将引进铸造、焊接、锻压、冲击、硬度、金相等多种虚拟仿真教学资源，供材料成型专业以及数控专业群其他专业的学生使用。学生通过实践，既能熟悉相应仿真软件的操作，熟悉模拟流程，又能身临其境感受生产实际，避免“试错”带来的高成本，提升操作水平和工艺设计的能力。

(四)深化校企合作，构建互惠共赢的校企合作机制

国家“双高”计划明确提出，健全培养机制，鼓励企业和行业与学校开展共同培养和共同建设[6]。校企合作是实行“双高计划”的基本原则之一，也是培养高素质技能人才的重要途径。因此，高职院校应与企业进行多方位、多层次的合作，强化企业的参与度，签署长期合作协议，让企业无后顾之忧，成为人才培养的重要参与者，在招生、培养、就业等环节充分听取行业、企业的意见和建议，根据岗位职责来制订人才培养方案，更新教学内容，教学过程中融入当今企业主流的生产技术和工艺，精准把握社会需求，培养能够“零距离上岗”的高技能人才。校企合作的主要目的是服务地方经济，我院作为无锡高职院校中唯一开设材料成型与控制技术专业的学校，60多年来为无锡和苏南地区的企业培养了大量的铸造、热处理技术技能人才。同时，我系也与无锡威孚高科、一汽铸造和蠡湖叶轮等一批知名企业建立了深度的合作关系，对我院材料成型与控制技术专业及时调整教学模式和人才培养方案起到了积极的促进作用。

(五)着力提升师资队伍建设，聘请行业专家

高职院校师资队伍建设是一项长期性工作。首先，从学校层面，高职院校需制订师资队伍建设长远规划，从学校长远发展的角度统筹推进师资队伍建设。其次，要注重人才的引进和培养，特别是高层次技能大师型人才、学科带头人的引进，有针对性地提升专业学科水平。同时，通过交流合作、委托培养等方式来提升校内专任教师的专业技术水平，为高职教师的个人发展开通绿色通道，大力培养具有影响力的学科带头人，并通过“青蓝工程”等形式建立起新老教师之间的纽带，充分发挥骨干教师的“传、帮、带”作用，助力青年教师快速成长。最后，建立完善的考核机制，通过对教师进行职业道德、教学水平、专业技能和教科研等方面的考核，可以全面了解教师的不足之处，对分类培训教师提供指导建议，有针对性地引导教师提升自我，同时实现师资队伍的结构优化[7]。

我院材料成型与控制技术专业教师队伍经过近几年的发展，已逐渐形成老中青配置合理、团结协作的师资团队。学院为教师发展提供了良好的平台和氛围，多位 “双师型”教师积极参与企业横向课题科技攻关。同时，为了紧跟当前企业发展前沿，拓宽专业课程的授课渠道，我系还从江苏一汽铸造、无锡威孚高科和无锡蠡湖叶轮等知名大型企业聘请了具有丰富工作经验的企业(高级)工程师作为兼职教师，既能给专业学生传授当前企业主流的生产工艺，分析前沿发展趋势，也是对本专业师资队伍的一个有力补充。同时，我系专任教师去相关企业实践基地参加“双师型”教师培训，深入落实校企合作的多元化目标，了解企业的发展动向和专业设备的更新换代趋势，实现终身学习，全方位提升材料专业教师的教学能力和整体素质。

三、教学改革的成效

(一)建设成果丰硕，师生广泛受益

2022年“金苹果”高职院校分专业类竞争力排行榜中，无锡职业技术学院材料成型与控制技术专业排名全国第2，较2020年上升1位。同时，无锡职业技术学院主编的“十三五”职业教育国家规划教材《机械工程材料及成形工艺》(第4版)获首届全国教材建设奖职业教育与继续教育类特等奖，并已建成国家级精品资源共享课“工程材料及成形工艺基础”。学生多次在全国大学生金相技能大赛、全国有色金属行业院校技能大赛、江苏省大学生创新创业项目、“互联网+”等赛事中获奖。随着实践教学条件的不断改善，学生积极参与各类科研项目，以第一作者发表论文、申请专利等，教师的教学技能和学生的专业技能都得到了提升。

(二)毕业生就业质量不断提升

通过加强校企合作，我系与部分大型国有企业和外资企业建立了密切的联系，积极与企业建立订单班、现代学徒制等培养模式，共建实训基地。近年来，毕业生到科研院所、大中型国有企业和三资企业就业的比例显著提升，如中航工业航空动力控制系统研究所、无锡威孚高科技股份有限公司、中国一汽、无锡华润燃气有限公司等知名企业。与此同时，毕业生转本深造的质量也在不断提升，每年都有30%的学生进入本科学校继续学习。

(三)创新实验平台服务全院师生

材料成型与控制技术专业的自身特点决定了实践能力在人才培养过程中的重要性。即将建成的材料虚拟仿真平台，将有效解决材料制备及实验中存在的设备复杂、周期长、投资大和危险性高等问题，协助学生提高实验内容的认知程度，提升实践教学质量。同时，材料虚拟仿真平台还将服务机械制造及自动化专业、数控技术专业和模具专业等相近专业的基础课与专业课教学，为理论授课和实践教学提供实验辅助，实现专业间的互联互补，有效融合教学资源，为社会培养与时俱进的复合型技能人才。