面向智能制造的大学生创新能力培养体系研究

2019-10-10王宇

船舶职业教育 2019年4期

王宇

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

辽宁省大力实施创新驱动发展战略，实现“制造大省”向“制造强省”转变，以解决制造业创新能力、产业结构、信息化水平缺乏竞争力的问题。创新驱动、智能化升级改造需要领先水平人才的引进和工程技术人才的培养。电气工程系智能控制技术专业、电气自动化专业是面向辽宁省智能产业的深度融合设置的。其专业实验平台的建设需要针对辽宁省高端装备、制造过程、工业产品智能化等领域的薄弱环节，以“嵌入式技术应用”为方向，完善实验教学体系，整合实验教学资源，开设综合性、创新性实验项目，紧密联系企业，针对智能制造关键技术协同创新，培养学生实践能力和创新意识。[1]

1 智能制造相关专业教育存在的问题

当前，我国高等职业教育正处于智能制造革命的风口浪尖。智能制造的发展对劳动密集型产业中以加工、制造类型为主的技能型低端岗位带来巨大冲击，在大量低技术含量岗位消失的同时，依托于智能制造的新技术、新产业、新岗位应运而生，如智能设备的生产、安装、调试、维修、保养等以及软件服务、数据管理、测试验证岗位，人才需求缺口巨大。原有的专业设置都是基于传统产业，已经落伍于智能制造产业的发展，必须尽快抓住机遇进行调整，不仅要大力弘扬企业家精神，更要精心培育精益求精的工匠精神。

1.1 教师的知识水平以及创新意识需进一步提高

自动化类的课程涵盖的知识面非常广，同时具有很强的工程实践特性，强调动手，而且自动化技术发展也很快，要求教师与学生大量地学习新的知识，教师的知识水平和创新意识决定学生创新能力的开发。因此应培养教师的实践能力，特别是创新意识的培养，只有教师对学生的良好引导，学生的创新能力才能被激发出来。

1.2 专业课程的定向设置需进一步优化

现在各专业人才培养都严格按照本专业的培养方案进行，从不逾越本院系或本专业去开设其他院系或专业的管理方法和专业知识，导致学生间学术交流少。另外，选修课的开设得不到学生的认可，重视程度不够[1]。这就需要优化选修课程，使学生认真对待，提高学生兴趣，不能使课程的设置禁锢学生创新能力的开发。

1.3 面向创新教育的教学机制需进一步完善

现有教学模式理论和实践教学不能很好融合，实践教学受专业培养方案和运行机制限制，不能提升学生的学习兴趣，不能够在学生需要的时候开放；实践教学内容没有兼顾培养创新意识和创新能力。这导致学生创新意识和创新能力薄弱。

2 面向智能制造的创新能力培养实践体系建设目标

智能制造将给职业岗位带来质的变化，与职业岗位紧密联系的高职教育专业发展建设也将因之而变化。即由传统制造业向高端制造业转变，由单一专业技能向专业融合复合技能培养转变。

电气工程系专业设置中，与智能制造结合紧密的专业有电气自动化技术专业和智能控制技术专业。其培养目标就是要培养适应高端制造业岗位需要的高素质技术技能人才，要以此为前提搭建实践体系，突出融合要求，融合智能制造要素。满足智能制造需要的人才，必然是具备多种能力的跨学科、跨专业的复合型人才[1-2]。因此，原有适合培养窄口径、专门人才的专业细分培养方案，已不能适应智能制造人才的培养要求。专业建设符合企业需求，学以致用，最好有实力雄厚的企业（用人企业、设备企业）参与；专业建设做大做强，最好有多所院校参与；最好是由政府主导把企业、学校强有力地组织在一起，把企业学校的课程、培训等内容在网络平台上展示，把政府引导的资源库建设等内容在平台上展示。从而快速形成有力的成果，并把建设经验与成果迅速共享。利用网络平台去推广，以利益引导更多的人来使用，包括学分共享、实训室共享、大赛组织等。因此，首先就要集聚电气自动化技术专业和智能控制技术专业制订专业群实践体系培养模式，适应培养要求，依托并拓展专业群，推动人才培养由专门化向复合型转变。

3 面向智能制造的创新能力培养实践平台建设方案

智能制造相关专业实践平台的建设要依据理实一体教学体系构建，突出面向智能制造工程实践的特色，按照学生的成长需要，建立阶段化、层次化、模块化的实践教学体系，设计硬件资源和实训项目，建立智能制造相关专业统一的创新训练平台[3-4]。

首先，建立创新能力培养课程体系。利用专业群优势，在课程体系上以“基础—专业—拓展”的三级结构作为框架，配合学制实施创新能力培养课程体系。这样使教学活动得到更大范围的专业支持和资源共享。创新能力培养课程体系如图1所示。

图1 利用专业群优势的创新能力培养课程体系结构

第二，搭建理实一体化实训平台。采取“自主开发+校企合作”形式，基于理实一体的教学模式思想，融合创新能力培养课程体系，搭建船舶智能控制综合实践平台，满足学生亲身实训体验，并实现网上视频共享功能。它们可以支撑智能制造所需的“ARM原理与实践”“C/OS-II嵌入式操作系统原理与实践”与“智能控制综合实训”等课程的实验实训，便于学生对ARM（微控制器）、C语言程序设计、电子线路、传感器与控制算法的深入理解和掌握。智能控制平台训练小车如图2所示。第三，提高教师创新能力。课程体系结构的改革和智能控制实训平台的搭建，都在执行过程中对教师的能力提出了新的挑战[1]。现在，教师都习惯于传统教学模式和知识体系的教学，自身的知识结构也逐渐变得口径越来越窄，不能满足专业和知识融合要求下的教学需求。所以与南京理工大学计算机科学与工程学院开展校校合作，聘请智能科学与技术系副教授李伦波博士及其实验室从事智能科学研究的团队对教师创新教育能力开展培训，从创新意识上进行引领，从专业能力上进行提高。

图2 智能控制平台训练小车基本组成

第四，分类学员，突出优秀生培养体系。智能制造对学生的计算机C语言程序设计、单片机原理及应用、嵌入式系统、工业网络技术等方面要求很高，就目前的学苗水平，很难保证整体达到适应智能制造需求的较高水平。因而，从学生群体中选出一批优秀学生，在日常实践教学中、在以技能大赛为抓手开展创新培养中重点培养，并结合电子技术学会开展创新技能培训，制订培训方案和日常运行机制，做到专业培养体系与创新实践培养体系的有机融合[5]。图3为电气工程系学生开展创新技能训练。通过前期运行，系优秀生代表学院参加2019年辽宁省光伏电子工程的设计与实施技能大赛，获得了第1名和第4名的好成绩，这说明按照搭建的体系和训练平台开展创新能力培养，有一定的引领作用。

图3 优秀学生开展创新技能培训

4 创新能力培养和教学方法思考

电气工程系电气自动化技术专业和智能控制技术专业等课程，对前期课程知识要求非常高，要培养创新能力，在教学中必须强调工程实践特性和动手能力。为了提高创新能力培养的教学效率，使用LUTED教学模式是一个不错的选择。采用牛蹄（LUTED）式的教学模式，规划90分钟的课程，结合视频（听课）、动画（学习理解）、讨论、实训、在线测试（手机平板）、测试讲评总结等内容，把一个或几个知识点、技能点讲清楚。整个教学环节可以用“听学练论评”来说明。

听课：课堂授课的方式。可采用学校的混合式教学平台，可以做得比课程更好，可以引入更多媒体。但是内容不能过于单一，否则学生学习意愿不强。

思学：是提供大量的项目化例程资源，把复杂问题简单化，隐藏的问题清晰化，让学生去理解、思考。

训练：通过仿真技术和小车平台的实操控制技术，可以实现设计、编程、调试、故障诊断、排除等训练项目。还可以利用双高建设中船舶电气工程技术专业群建设的校企在线联合体，联盟学校、企业的实训设备资源，实现网络课件“软”云与设备“硬”云的结合。

讨论：实现类似于翻转课堂的方式，引导学生主动参与讨论。并通过提出问题、解决问题的方式逐步深入理解。学生之间讨论，使知识更加容易记住，减轻教师负担；与专家、高技能人员的讨论，则更容易解决实际问题。

评测：包括测试与考试。在课程最后20分钟，拿出10分钟来测试。在网络混合教学平台上给出答题分析，教师可以了解答题分析、了解授课效果（手机扫描答题，同时可以作为考勤）。考试次数不限，但是都有记录。