人工智能背景下高职制造类专业的发展路径

摘 要：人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。在人工智能大力发展的背景下，高职教育要抓住机遇，提高人才培养质量。目前高职制造类专业存在专业设置与产业实际不匹配、教学资源建设未完善、教师人工智能应用水平较低等问题。从顶层设计、专业结构优化、智慧校园建设、实训基地搭建、教学资源建设、人工智能培训、多元评价体系构建、课程思政实施等方面探索了人工智能背景下高职制造类专业的发展路径。

关键词：人工智能 高职 制造类专业

“中国制造2025”国家战略的提出，推动我国制造业由劳动密集型向技术密集型转变，将信息化与工业化结合，发展智能制造。利用工业机器人、大型数控机床、增材制造等高端装备进行生产，需要大量兼具实践能力和创新精神的人才，对职业教育人才培养提出了新的要求。2017年，中共中央、国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出我国人工智能发展进入新阶段，要加快培养人工智能高端人才，加强人工智能基础研究、应用研究、运行维护等方面专业技术人才培养，对高职制造类专业的专业设置具有重要的指导价值。2021年，教育部发布《关于实施第二批人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知》，明确提出教师要适应人工智能的技术变革，积极有效开展教育教学。2023 年，国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，明确提出要大力实施国家教育数字化战略行动，在人工智能背景下，高职制造类专业要抓住机遇，迎接挑战，利用好人工智能，提高人才培养质量。

1 人工智能技术的内涵

人工智能简称AI，是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，该领域的研究包括机器人、语言识别、自然语言处理、图像识别和专家系统等，可分为弱人工智能、强人工智能和超级人工智能等三种[1]。

2 人工智能背景下高职制造类专业面临的挑战

2.1 传统专业设置与产业实际不匹配

目前高职院校开展的大多是基于传统专业设置的教学改革，采用传统的学科分类方法。随着人工智能时代的到来，传统劳动密集型产业向技术密集型转型，增材制造设备能根据数据模型打印异形零件，工业机器人能代替人工进行机械加工、焊接、装配等工作。落后于时代发展，机械性重复、低技能专业的岗位将会被智能化覆盖，增加了增材制造造型设计师、增材制造设备操作员、增材制造质检工程师、工业机器人编程调试工程师、工业机器应用工程师，工业机器人电气工程师等一系列新岗位。我国职业技能人才存在高级技工少，复合型技工少，智能制造领域存在高技能人才短缺的现象，对高职院校制造类专业人才培养提出了新的要求[2]。从我国2021年版高职专业目录来看，制造类专业智能机电技术、新增增材制造技术、智能机器人技术等专业，但专业人才培养方案很多还沿用之前的内容设置，总体上还是滞后于新职业的发展要求。在课程设置上创新不足，仍以《机械制造基础》、《金属工艺学》、《工程力学》等传统专业课为主。教材多采用传统的图片加文字的静态化展示的形式，活页式教材等新形态教材使用较少。

2.2 人工智能背景下的高职教育处于探索阶段，教学资源建设未完善

将人工智能融入高职教育，不仅需要调整专业配置，培养智能制造、工业机器人方向的专业人才，还需要建设应用人工智能的基础条件，主要包括智慧校园、智能制造实训基地、人工智能教学资源等。当前职业院校的管理模式多采用传统的组织结构，仍采用从上到下的派发式工作模式，教务、人事、财务工作智能化程度较低，工作效率和人力资源利用率受限[3]。尽管许多高职院校开发了智慧校园软件，但仅仅具备学生查看课表及考试成绩，教师调停课，教务统计课时等基础功能，不能进行校内外全数据、全策略、全业务的监控、优化和管理。一些职业院校使用数据平台和管理系统收集了大量数据，但对数据缺乏智能化分析，不利于生成对学生的客观评价和学习报告，导致对职业教育教学活动的指导效果欠佳。实训基地建设滞后，如许多职业院校增材制造类专业的实训内容仍为车工、焊工、钳工，而对UG、Solidworks等建模软件的操作课程设置不足，SLA（光固化立体成型）、SLS（选择性激光烧结成型）、FDM（熔融沉积成型）等增材制造设备配置不足，教学内容脱离产业实际，影响职业教育育人效果。基于VR/AR（虚拟现实/增强现实）技术、大数据、云计算等人工智能相关教学资源建设未完善，影响教学实施。

2.3 制造类专业教师应用人工智能开展教学的水平较低

为实现“中国制造2025”人才培养目标，职业院校在工匠精神的培育、开展创新创业教育、探索现代学徒制和1+X人才培养模式等方面开展了许多工作，但对教师的人工智能技术培训和人工智能实践教学培训重视程度较低。教师作为高职院校的教学主体，为适应人工智能时代的教育教学，需要兼具信息素养和创新思维。高职院校制造类专业教师，多为从高校毕业的硕博士，其具有较强的理论知识水平而实践技能较差。部分教师的教育理念陈旧，对人工智能、新工科、互联网+等职业教育发展新路径不了解，没有建立系统的数字化意识，对人工智能的认知不足，应用人工智能开展教学的水平较低[4]。对超新学习通、蓝墨云班课等信息化平台的使用仅限于签到及作业批改。不会应用ChatGPT、文心一言等人工智能系统进行课程设计，不会使用智慧职教、中国大学慕课等慕课平台实施教学，不会应用相关软件系统开展虚拟仿真实训教学与实践。

3 人工智能背景下高职制造类专业的发展路径

3.1 加强顶层设计，完善制度建设

人工智能背景下高职制造类专业的建设是一项系统工程，需要高职院校的管理部门、制造类专业及相关企业的密切配合。管理部门要发挥顶层设计的作用，出台《智慧校园建设规划》、《人工智能教学资源建设方案》、《智能制造实训基地标准》、《教师人工智能应用技能培训方案》、《教师人工智能应用技能考核标准》等制度性文件，从制度设计入手，明确各方责任和分工。制造类专业要结合人工智能的背景和相关企业的实际情况，制定制造类专业人才培养方案，由专业骨干教师起草制造类专业课程教学标准，将人工智能的应用融入课程教学标准中。

3.2 融入人工智能，优化专业结构设置

为了将人工智能更好的融入高职教育，培养兼具数字智能和工匠精神的复合人才，高职院校要优化专业设置，淘汰易于被机器取代的低技能专业，更新原有专业，设立智能科学与技术、工业机器人、智能制造等新的与人工智能相关的专业[5]。根据产业发展实际重新设置人才培养方案，结合职业技能等级标准重新编写专业教学标准，加入《人工智能应用教程》《智能制造基础》《机器学习》《人工智能伦理学》等人工智能相关课程，构建数字化课程体系。2020年9月，教育部等九部委印发《职业教育提质培优行动计划（2020-2023）年》，提出要加强活页式、工作手册式、融媒体等教材建设。高职院校要推动包括数字化资源、工作任务书、功能插页、教材活页等新型架构的活页式教材建设，提高教材的信息化程度。

3.3 调整管理模式，建设智慧校园

为转变高职院校效率低下的传统管理模式，要从组织架构扁平化、办事流程简单化、资源配置合理化、教学管理动态化、教学评价智能化等方面进行改进，建设智慧校园。搭建云平台，共享组织内的人力资源，并按需进行组合，采用任务制工作模式，教师进行自主决策。采用智能软件进行请假销假、报账申请、课题申报、竞赛审批、职称评定等常规业务的办理，简化复杂的审批流程，提高工作效率。通过大数据摸清学院教学管理投入、教学基础设施建设、后勤收支等情况，整合学院在管理、教学和后勤等方面资源配置的情况。通过依托超新学习通、蓝墨云班课等智能化软件进行分析和运算，对学生学习行为、教师教学行为、教学实施过程进行动态管理，针对出现的问题进行客观评价，以便及时采取措施。

3.4 深化校企合作，搭建智能制造实训基地

人工智能背景下的高职制造类专业注重对学生实践能力和创新精神的培养，要搭建智能制造实训基地，为学生创造良好的实践条件。搭建“政、产、学、研、用、创”六位一体的协同创新平台，由企业专家作为技术顾问，与高职院校骨干教师协同合作，整合产业和高校资源。利用高档数控机床、3D打印机、工业机器人等制造业高端装备，搭建智能制造生产线、机器人工程中心、增材制造研究中心等实践教学平台。结合人工智能和虚拟现实技术，创建基于数字孪生技术的虚实结合的仿真实训基地，模拟真实的工作场景，让学生进行沉浸式实训模拟，能够使学生深化对专业知识的理解，提高分析问题和解决问题的能力[6]。

3.5 加大科技投入，完善人工智能教学资源

人工智能相关教学资源，能增加课堂信息容量，增强教学互动性，提高学生学习积极性，主要包括教学环境、教学平台、学习资源等。与传统黑板加板书的教学环境不同，智能化的教学环境由内置电子白板功能的触控投影机一体机、无线麦克、音箱、拾音器、问答器、配套控制软件构成，可实现交互式课堂教学。教学平台主要包括超新学习通、蓝墨云班课等，能进行课前任务发布、课中任务实施、课后知识拓展，并对教学效果进行全过程评价[7]。教学资源主要包括VR/AR（虚拟现实/增强现实）技术、虚拟仿真、微课、视频、动画等，高职院校要组建包括教学资源制作团队、专业骨干教师、企业专家的教学建设团队，建设专业教学资源库，完善人工智能教学资源。

3.6 开展人工智能培训，提高教师人工智能教学水平

人工智能背景下的高职教育对教师的技术素养提出了更高的要求，高职院校要提升教师对人工智能的认知，让教师认识到，虽然“机器换人”是时代的大趋势，但创造性、逻辑思维、爱国主义、工匠精神等人类独有的特点无法被人工智能取代，教师仍是教学的主体，要将人工智能作为一种新的技术工具来辅助教学。高职院校应采用校内讲座、校外培训、网络平台等方式开展关于人工智能技术的培训，使教师了解人工智能教学产品的特点及使用方法，并利用其开展教学及评估[8]。发挥体制机制的激励功能，将人工智能技术的应用情况纳入教学考核要求，开展“人工智能教学应用比赛”、“信息化教学大赛”并对获奖者予以奖励，调动教师利用人工智能技术开展教学的积极性。

3.7 改革考核方式，建设多元评价体系

将人工智能融入高职制造类专业人才培养中，涉及众多的渠道、主体和资源，传统以卷面成绩为主要方式的考核方式，难以全面评价人才培养质量。要基于大数据和云计算等技术，建设多元评价体系，从院校、教师、学生等方面进行综合评价。教育主管部门要对院校的人工智能工作组织开展情况进行监督管理，并定期开展检查工作，保障实施质量。采用院校监督、教师互评、学生评价的三方评价的方式，对教师人工智能教学情况进行综合评价。利用蓝墨云班课、超新学习通等信息化教学平台，对学生的课前预习、课堂学习、课后拓展情况进行过程化评价。

3.8 实施课程思政，提升人才培养格局

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，要坚持立德树人，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，其他各门课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。制造类专业教师要利用学习强国、红星网分享我国在高端制造业、载人航天、高铁工程、深海工程方面取得的成果，激发学生民族自豪感，坚定爱国理想信念。利用信息化教学平台播放央视纪录片《大国工匠》，结合火箭“心脏”焊接人高凤林、蛟龙号载人潜水器首席装配钳工顾秋亮、国产大飞机首席钳工胡双钱等大国工匠的事迹，培养学生敬业、精益、专注、创新的工匠精神，提升人才培养格局。

4 小结

将人工智能应用于教学中是当前职业教育的发展趋势，教师要适应人工智能的技术变革，积极有效开展教育教学。高职院校要加强顶层设计，从制度设计入手，明确各方责任和分工。融入人工智能，优化专业结构设置，构建数字化课程体系，推动活页式教材建设。调整管理模式，建设智慧校园，采用智能软件进行常规业务的办理和教学实施过程的管理。深化校企合作，搭建智能制造实训基地，完善人工智能教学资源。开展人工智能培训，组织人工智能教学应用比赛，提高教师人工智能教学水平。改革考核方式，建设多元评价体系，从院校、教师、学生等方面进行综合评价。实施课程思政，培养学生敬业、精益、专注、创新的工匠精神。

基金项目：南充职业技术学院2024年度立项项目《人工智能背景下高职制造类专业的发展路径》的阶段性成果，编号：RWB2403，主持人：李薇。

参考文献：

[1]胡彩云.人工智能视域下职业教育的变革路径研究[J].中国新通信，2023（11）：79-81.

[2]吕菲.人工智能背景下的职业教育应对与发展研究[J].继续教育研究，2023（2）：59-63.

[3]徐作栋.人工智能助推职业教育发展的路径研究[J].湖北开放职业学院学报，2023（1）：16-18.

[4]丁彦，张伟.人工智能在职业教育中的应用现状与问题分析[J].大学，2022（10）：185-188.

[5]吕菲，刘亚东.人工智能背景下的职业教育应对与发展研究[J].继续教育研究，2023（2）：59-63

[6]姚年春，何玉林，蒋道霞.人工智能对职业教育教学形态的挑战与实践[J].机械职业教育，2023（8）：40-45.

[7]吕慧慧.人工智能在职业教育中的应用[J].文教资料，2022（19）：144-147.

[8]王洋，顾建军.智能职业教育：人工智能时代职业教育的发展新路向[J].现代远距离教育，2022（1）：83-90.