跨行业融合机电一体化专业教学改革与研究

文/广州珠江职业技术学院 何 靖 潘德模

一、引言

机电一体化技术作为集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科于一体的交叉学科,早在20世纪70年代就已兴起,经过多年的发展已被人们广泛接受和普遍应用,是现代工业制造业的重要组成部分。机电一体化技术专业作为高职教育传统专业是一个主要面向制造业的宽口径热门专业,培养掌握机械加工技术、电工电子技术、检测技术、液压与气动、电气控制技术、自动生产线技术及机电设备维修等基本知识,具备机电一体化设备操作、安装、调试、维护和维修能力,从事自动生产线等机电一体化设备的安装调试、维护维修、生产技术管理、服务与营销以及机电产品辅助设计与技术改造等工作的高素质技术技能人才。

近年来,信息技术重大变革开启了工业4.0智能化时代的篇章,也引发了我国传统制造业的革命。大数据、物联网、云计算、移动互联网等科技手段在整个产业生态中得到了广泛应用,并与产业链深度融和,掀起了传统制造业结构优化与创新升级的浪潮,行业边界逐渐模糊化,跨界融合成为发展的主流,推动了整个制造业对跨界融合创新型技术技能人才的需求,要求其具有复合知识结构、开阔视野,能够洞察新信息、掌握新方向,具有较强的创新思维、意识与能力,能够助力企业的数字化转型。

广东省作为我国工业制造大省,是中国智造的主战场,也是制造业转型升级的前沿阵地。在广东省朝向世界高端制造产业链进发的时代背景下,广东省经济社会发展对相应的高技能人才提出了更大的需求与更高的标准。2023年发布的《中共广东省委广东省人民政府关于新时代广东高质量发展的若干意见》明确指出,为深入贯彻习近平总书记关于推动高质量发展的重要论述精神,将着力发展先进制造业,打造梯次型产业格局,争创国家先进制造业集群,加快制造业产业链数字化改造,促进中小企业数字化转型,完善促进制造业高质量发展的法规政策和标准体系,大力弘扬“工匠精神”,实施制造业当家“十百千万”人才专项行动,强化制造业人才支撑。

综上所述,在技术、政治、经济社会发展层面,我省制造业发展被赋予新的时代特征,机电一体化技术作为制造业关键技术也被赋予新的内容,不再局限于传统机械加工、自动控制领域的应用,预测其未来将在新一代信息技术、高级数控设备和机器人、航空航天设备、海洋工程及船舶设备、先进轨道交通装备、新能源汽车、电力装备、生物医药及高性能医疗器械、农业机械等多行业多领域全面应用,朝光机电一体化、智能化、柔性化、微型化、仿生物化等方向进发,随之而来的则是就业市场对于机电一体化技术人才需求标准的根本性改变。在当下新经济形态和新技术环境背景下,针对高职机电一体化专业技术人才的培养应重新探索专业与职业的匹配,布局育人模式与路径,尤其是对课程体系进行全方位思考,围绕新技术、新岗位的要求,对现行的课程体系、教学内容、教学方式进行改革,与时俱进、超前谋划新时代机电一体化专业人才的培养工作。

本文以广州珠江职业技术学院机电一体化专业群为例,探索数字化驱动的教学改革方案,搭建以企业岗位需求为导向的“分层多元、跨界融通”的网状课程体系,构造基于工作过程的课程内容与环节,总结行之有效的教学模式,制订相关课程标准。

二、现状分析

在20世纪中后期,传统制造型工业发达国家急需将其经济模式向全球扩张和转移,使得国外发达国家职业教育蓬勃发展,形成了多元化的课程体系及教学模式,例如德国的双元制、澳大利亚的TAFE模式、加拿大的CBE模式以及美国的MES模式。我国在改革开放后陆续引入世界职业教育模式,2000年后,随着高校扩招和职业教育大发展,这些典型模式得到了我国职业教育课程论专家的大力推广。然而受到工业4.0对人类社会原有生产方式带来的巨大冲击,传统的职业教育模式在当下同样面临着全新挑战。

在数字化经济生态中,人工智能机器大量承担传统技能型工作,生产效率大幅提升、成本大幅下降,企业的用人环境发生了根本性转变,传统制造型企业纷纷升级换代,技术知识的融合性与迭代性特征在这些企业中得到了充分体现。在这种大环境下,传统职业教育模式存在的问题日益显现:譬如岗位能力需求分析滞留于静态化分析,考虑技术迭代性不够;课程内容设置过于单一,满足不了日益增长的复合性知识需求;课程目标制定太细太多,限制了课程内容的创造性等。总体而言,传统培养模式下的学生在智能装备应用、智能产线系统控制及智能工厂信息管理等方面存在明显知识短板。

机电一体化专业从其诞生之日起就是一门涉及多学科领域的交叉复合型学科,具有一定的学习难度,其相关领域任何学科技术的迭代都对机电一体化专业技术的更新起到推波助澜的作用,传统职业教育模式存在的弊端在机电一体化专业显现尤为突出,种种矛盾正在倒逼高职机电一体化专业教学的改革。

三、跨行业融合机电一体化专业教学改革

工业4.0背景下拥有机、电、控制、网络、信息化等多方面“复合”技术技能的人才成为企业用人首选,相应地推进数字化转型背景下的跨行业融合机电一体化专业教学改革成为高职人才培养目标的优选项:通过依托校企合作数字化工厂式实训教学平台的建设,实现专业链与产业链接轨,制定数字化驱动的产学互动协同育人人才培养方案,以培养数智型技术人才为目标开展教学模式改革,研究组建跨行业融合高职机电一体化专业课程体系,同时,结合学生创新创业平台运行深化学科知识、行业知识的交叉融合,全方位提升学生的综合职业能力(专业能力、方法能力、社会能力),以适应当今制造业智能化、数字化发展趋势。

1.“分层多元、跨界融通”网状课程体系的构建

综合考虑珠三角产业集群分布特点及我校毕业生近年就业情况,采取企业走访、人才需求及技能需求问卷调查、近2年毕业生信息反馈等多渠道调研高职机电一体化专业毕业生重点就业行业信息以及新业态下工业企业对机电一体化专业技术人才的具体需求。调研范围主要涵盖机械工业、电子信息、汽车、家电、医药健康等典型产业集群,侧重于具有鲜明技术融合特征的高端机械装备、工业物联网通信设备、新能源汽车、智能家电、高性能医疗器械等行业。调研分析结果显示机电一体化专业毕业生主要从事岗位有零部件智能制造与智能装配工艺员、智能装备自动化生产线运维、机器人生产线维修与操作、质量检验、技改人员、机电产品设计及开发技术人员、控制系统安装与调试人员、工业自控设备技术支持与销售等。按照职业能力↔知识需求互推逻辑模型对跨行业融合课程进行遴选,将其与重点行业职业能力需求对标(图1)。

图1 职业能力知识需求互推逻辑模型

明确机电一体化专业人才培养目标应在原有基础之上依托校企合作平台培养掌握数字化设计与制造、智能控制系统与工程相关理论知识与软硬件,能够适应并成为智能制造产业需要的高级技能型应用型人才。相应的重点针对课程体系开发设计环节进行改革,重组公共课、专业课、实践课,选取精要的必要的跨行业知识对原有课程内容进行横向整合,同时按照基础-核心-拓展的递进关系进行纵向延伸,推进智能制造相关课程学习:弱化原有传统机械、电气两类课程的边界、强化课程内容之间的立体交融,增设人机交互、智能控制、虚拟仿真、逆向工程、企业信息化系统应用等相关板块代表性课程,形成内容连贯、衔接合理、结构紧凑的分层网状课程体系(图2),使学生所选课程既有针对专业方向的系统性与复合性,又具备个性化特征,把学生获取知识的路径从原有的单一线性模式调整为从中心向四周辐射的模式,使其从多维度获得启发,从而激发创新潜能。

图2 课程体系框图

2.建立专业课程标准范例

在课程体系基础之上,对相关课程内容进行优化,选择目标明确、现实可行、有教育意义和典型性的工作任务为载体设计课程内容,以现代电气控制安装与调试为例,建立基于工作过程的完整课程教学方案,该课程融合了不同行业领域的知识,为机电一体化专业核心课程。通过调研分析企业实际岗位需求对该课程实施过程中的教学内容、形式、进程重新展开有机整合,在实际教学中再进一步与企业沟通、优化课程内容,使得学生在完成工作任务的过程中实现能力培养目标。

四、结语

跨行业融合高职机电一体化专业教学改革方案,高度关注工业4.0智能化时代技术融合与产业升级对企业用人标准的影响,与当前区域经济社会发展方向及产业结构调整趋势保持一致,最终落脚于课程体系的开发与设计端的调整与优化,着力于推进智能制造相关课程学习,通过建立“分层多元、跨界融通”的网状课程体系,辅以工作过程为导向的课程开发理论,应用案例、思维导图等行动导向教学方法,以期紧紧把握时代进步的脉搏,赋予教学内容以新的生命与活力,最大程度发挥该课程体系的综合优势。

通过研究与探索跨行业融合高职机电一体化教学改革,促进机电一体化专业办学水平与办学质量的提高,融入我省高质量发展战略,培养面向多产业集群、面向更新岗位的复合型创新型专业技术技能人才,强化制造业人才支撑,助力工业企业数字化转型。