姚年春,何玉林,张 闽

(江苏财经职业技术学院 智能工程技术学院,江苏 淮安 223003)

0 引言

《中国制造2025》将机器人技术和新一代信息技术列入了十大关键技术领域,这一信息为我国的自动化技术行业发展和人才需求的变化指明了新的方向。从“制造大国”到“智造大国”,职业院校在技能人才培养方面,必须构建全新的培养路径和标准。目前,智能制造专业群人才培养规格与产业链的需求存在一定的差异,项目法教学内容与岗位匹配度有差异,同时人才培养质量的评价体系有差异。针对这些问题,江苏财经职业技术学院智能工程技术学院,立足服务淮安区域智能制造产业,坚持校企协同、产教融合,探索并构建了依托“五新育人”“岗课证赛”实践教学开展能力培养的人才培养新模式,并提出了智能制造专业群电气自动化技术专业人才培养方案。

1 智能制造背景下电气自动化专业定位的依据

1.1 社会经济发展对自动化技术高技能人才的需求

智能制造系统中智能化的实现离不开自动化技术,目前苏北地区制造业仍处于工业3.0和工业4.0同时发展的阶段,对于制造业企业来讲,生产系统的智能化是实现智能制造的关键技术。在智能制造生产过程中,机械技术是运动的设计,相当于四肢和躯体;电气提供运动的电力能量,相当于心脏;信息技术判断信号下达命名,相当于大脑,管理负责整个智能生产线的协调运作。智能制造背景下,企业急需电气自动化技术方面的高技能复合型人才[1]。

电气自动化技术涉及信息通信、电力电子等领域,综合性强,在制造业中应用广泛,电气自动化技术包括发电厂的自动化、输配电电网的自动化、供配电自动化等领域。目前,我国正处于电气自动化技术高速发展阶段,急需大量的高素质技术技能型人才。针对企业需求,高职院校必须将专业教学和企业实际需求相结合,培养适合企业发展的教学团队,完善教学基础设施,实现创新型人才培养模式,提升学生毕业后的实际竞争能力。

1.1.1 操作技能智能化的需求

传统的制造只需要工艺和技术,分工很明显。而智能制造体现在生产全过程的自动化和智能化,要求操作人员与系统和设备之间达到最大程度的契合,这就要求操作人员具有更强的技能,必须全面了解产品的生产系统,熟悉各类智能操作软件,保证设备的正常运行。同时,为了保证智能生产线的持续可靠稳定运行,操作人员还应掌握生产线的安装、调试和维护等流程。由于生产线的智能化系统随着科技的进步也将不断升级改造,操作人员也必须有专业的知识和更高水平的操作技能,因此智能制造急需更高标准的高素质复合型人才。

1.1.2 职业技能复合化的需求

智能制造改变了传统的工作模式,传统的制造模式下一个岗位一个人,而智能制造模式下一个人顶替了多个人的工作,担任多种角色,胜任多种工作任务,这就要求操作人员具备多种工作技能应对不同岗位的工作需求,及时判断设备自动化系统的故障。此外,操作人员除具备上述的技术素养外,还必须具备一定的职业素养。

1.1.3 人机协同化的需求

智能制造实现了生产过程的有效衔接,不但需要人与人之间的协作分工,更需要人与机器之间的协调运作。智能制造生产过程中,人与机器处于同一个工作网络中,必须保证人与设备间的沟通协作,通过共享信息高效完成制作任务。

1.2 区域经济特点的需求

职业院校培养人才的宗旨是为地方区域经济的发展服务,提供大量的技术技能型人才。地方经济的发展,必须依靠当地的科技人才和技能人才的科研与创新,调整地方产业结构,提供科技理论依据和技术支持服务,确保经济增长的可持续发展。淮安市政府深入落实省政府的决策部署,全面打造建设长三角北部地区的现代化中心城市——绿色高地、枢纽新城。淮安电力行业在开发新能源方面取得了较大的进展,与此同时电网的建设、电力设备的设计与研发应用,也将需求大量的电气自动化技术人才。

2 智能制造背景下职业院校电气自动化技术人才培养的现状

2.1 职业院校技能型人才培养取得的成效

当前,我国职业教育迅速发展,职业技能人才培养质量也在不断提升,我国已建成全世界规模最大的职业教育体系,为国家的经济发展提供了人力资源和智力支撑。根据2019年政府工作报告,高职大规模扩招100万人,进一步推动了我国职业教育普及化进程。

目前,职业教育已基本形成了与现代产业相适应的专业布局模式,培养了许多高素质高技能劳动者,为区域经济发展培养出大批留得住的技能人才,一批大国工匠、能工巧匠和技能大师服务于区域的经济建设,职业教育体系不断完善,试点院校有20所。同时,职业培训工作也为职工和学生的技能提升提供了高效服务。从专业布局与现代产业布局上看,装备制造大类、电子信息大类和财经大类专业均达到10%上。

职业院校广泛开展了校中厂、厂中校、订单培养和现代学徒制等人才培养模式,形成了产教协同的格局和校企共同育人的局面[2]。

2.2 职业院校人才培养存在的问题

智能制造核心技术方面的物联网、大数据、自动化等新一代信息技术,贯穿于产品的设计、制造、柔性管理和产品服务的整个生命周期,与工业化、信息化进行了深度融合。随着智能制造的发展,原有的绝大部分手工劳动已被自动化设备所取代,企业对自动化设备的调试、运行和维护及工业机器人等技术性较强的岗位人才需求增加,传统的自动化人才培养方式无法满足智能制造技术的需要,不能满足企业对自动化人才的技术要求[3]。

2.2.1 人才培养制度和标准体系不健全

主要体现在职业教育学习成果的认定标准尚待确立、双证融通职业教育制度等有待建立。行业标准需要及时更新,不能滞后于职业教育的实践需求。教材建设、信息化安全建设等需要统一的标准。职业院校培养的人才与智能制造业的人才需求还存在差距,专业设置与区域经济的结合力差,课程设置未能跟上智能制造发展的步伐。智能制造相对传统企业,在生产模式上发生了翻天覆地的变化,智能制造融合了电气、机械、云计算、大数据以及物联网等多个技术,对高职学生而言,需要集技术技能、服务管理及创新能力于一身。然而,目前高职院校的师资水平、课程体系、智能化的教学设备以及校企合作模式都难以完全满足企业的人才需求,导致自动化专业毕业生无法适应企业的相关技术改造、工艺更新等转型升级对人才的能力需求。

2.2.2 技术技能培养模式单一

职业院校培养的是技术技能型人才,技能培养是重点;传统的技能培养,都是与专业核心课程同步的一周或两周的课程设计和实训方式,第六学期为顶岗实习。目前,顶岗实习虽然有订单班、校企合作单位,开始阶段学生从事与自己专业相关的工作,但是后期基本是由学生自己联系企业,校企合作的质量不尽如人意。电气自动化专业人才培养目标,主要是培养学生面向发电、钢铁、化工、装备制造及其相关产业的电气控制系统及设备的安装、调试、运行、维护等技术改造,技能培养模式单一会影响后期学生服务社会的能力。

2.2.3 实训基地的软硬件条件不够完善,师资能力有待提高

职业院校通过现代学徒制、校企合作等方式,提高电气自动化学生的专业实践能力、操作能力和创新能力,可以帮助学生明确后期就业岗位的性质和技能要求,让学生明白学习的重点。但是在学生培养过程中,一些院校出现了实训基地的软硬件条件不完善的现象,实训设备参差不齐,校企合作或产业学院虽然签订了相关协议,但在实际的实训过程中,却存在很多的问题,导致企业从利益的角度出发,很难在财力和技能工匠派出方面提供帮助。另外,职业院校教师虽然在学历层次和理论知识的储备上具有优势,但是技能水平和实践经验缺乏,无法完全胜任学生的技能指导和企业的实践指导,师资力量缺乏真正意义上的“双师型”;学校教师本身对先进技术技能的应用缺乏足够的认识,而专职的实践教师理论知识又有所欠缺,导致理论知识与实践能力脱节的现象。

3 智能制造背景下电气自动化技术人才培养模式的创新实践

从制造到智造,社会急需服务于智能制造生产的高素质自动化类技能型人才,自动化技术水平的高低决定了企业生产过程的自动化程度和产品的质量。人机界面、可编程控制技术、变频调试、现场总线、伺服控制以及自动检测等技术,已经在智能生产线上广泛使用,因此探索培养技能精湛、高素质的自动化技术人才,为制造业的转型升级提供服务,具有非常重要的现实意义。

在人工智能制造专业建设方面,北京理工大学的黄河燕通过梳理国内外人工智能专业教育现状和新工科建设背景,结合建设内涵、专业能力目标、重构要素提出了新工科背景下人工智能人才培养需要关注的建设内容[4]。浙江大学的吴飞通过梳理目前国内外专业设置的现状,从专业的定位、课程体系以及实践体系出发,提出了关于人工智能专业设置的思路[5]。本文将从智能制造背景下的职业教育电气自动化技术岗位出发,通过重构专业课程体系和产教融合、科教融合双轮驱动,搭建虚拟实训平台,构建电气自动化技术创新人才培养模式。

3.1 智能制造业电气自动化岗位特点分析

智能制造不仅仅是制造装备的突破,也是生产自动化、装备智能化和管理现代化与信息技术深度融合的结果,智能制造的岗位所对应的职业能力并非是某一岗位的单一能力,而是跨越多个技术领域的复杂的技术技能。如管理岗位需要掌握计算机技术、网络技术与生产制造的关系,智能线生产岗位需要掌握产品的工艺与控制技术能力,智能装备岗位需要掌握机床的控制和检测技术能力等。从人才需求的规格上看,要由单一岗位的熟练工转变为多岗位单人操作的技术技能人才,实现系统协作和能力融合的目标。由此可见,自动化技术应用岗位比较多,它融合了多种岗位的实践技能,对人才培养的目标和规格也提出了更高的要求。

3.2 完善电气自动化专业课程体系

高职学生在校期间要取得相应的技能证书,证书的考取离不开课程的学习,因此高职院校课程体系的构建必须以职业技能为基础,根据企业标准和行业标准进行课程设置。电气自动化专业学生面向的是电气控制系统及设备的安装、调试、运行、维护等技术改造领域,因此在课程设置上,我院遵循了由专业基础到专业核心,由专业综合到专业拓展的循序渐进的过程,如图1所示。采用四层递进的专业课程体系模式,在教材的选择上根据教学内容,选择以任务和项目为载体的方式,让学生对专业知识的理解由易到难,逐步深入。

图1 四层递进专业课程项目体系

根据电气自动化的职业岗位和职业能力分析,形成以“基础技能+专业技能+综合技能+创新素养”的职业技能为导向的四层递进式的专业课程特色体系,将理论知识、技术技能与创新能力进行有机结合,培养智能制造技术背景下的劳动者所必备的技能、综合能力和劳动素养。根据课程性质的不同,在项目驱动下开展相关的实践技能训练,同时根据学生的个人学习意愿、发展需求和学习能力评估,结合自动化行业的人才需求,为学生设计对应的课程知识,达到培养目标。将专业核心能力和职业素养融入课程体系中,保证学生及时掌握自动化相关的最新技术,培养学生的创新能力;努力创建契合企业需求的新技术、新课程,除让学生掌握扎实的专业知识外,还需要培养学生适应产品生命全周期的自动化生产管理能力。教师则根据课程体系,推进课程建设,如在线课程、慕课等,做实做强校企合作的教材开发。将技术技能融入课程建设的过程中,与企业的能工巧匠交流协作,在企业工程师的帮助下,在教学过程中融入企业真实的项目案例,保证教学内容是学生就业后的实际岗位所需。教学内容编排以企业的实际项目为载体,教学设计由浅入深,教学过程从基本技能入手,再至专业核心技能,针对学生综合技能方面进行模块化技能训练和递进式能力培养,强化学生的职业能力和职业素养,同时也提高教师自身契合企业实际的技能水平。

在自动化专业整个课程体系的构建中,还应该将学生所学的基础知识和先进的自动化技术内容相结合,这样可以达到让学生一边掌握基础知识,一边将知识应用到自动化技术的实际项目中,满足学生对职业资格证书和学历证书的获取需求,做到“双证融通”。

3.3 产教科教融合协同育人的人才培养新模式

国务院发布的《国家职业教育改革实施方案》提出,培育产教融合型企业,对深度融合的企业给予信用、金融和税收等多方面的激励政策[6]。这也在某种程度上促进了企业与学校合作,依托“企业出资在学校办专业,学校专业教学依托企业”的新理念开展办学实践,促进了高职院校的教育改革,提高了人才培养水平,使企业与学校形成利益共同体,形成多方位产教融合人才培养协同机制。但在具体实践中,部分企业认知的产教融合、校企合作仅停留在解决学生就业层次,在课程建设、校外实训基地建设等方面的认识深度不够,导致院校人才供给与企业需求存在较大差距。

江苏财经职业技术学院电气自动化专业,面向区域智能制造产业链与岗位群需求,进行了顶层设计,深化校企协同育人中企业的主体地位,与江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司、江苏瑞特电子设备有限公司以及江苏淮安富士康科技集团等地方企业合作,企业定期发布技术人才需求情况,与学校共同制定人才培养标准,为学校专业技能培训和专业建设提供科学依据。根据各自不同的资源,共享技术技能训练设备,共建创新工作室,开展教科研工作,促进“双师型”教师队伍建设,校企共建实训资源库,完成职业资格培训和考核,并进行相关成果转化,提升行业企业在职业教育方面的内在驱动力、项目指导能力,推进学校专业教学贴近企业生产实际,强化场景再现的实践教学任务。校企双主体协同育人模式如图2所示。

图2 校企双主体协同育人模式

以培养学生技能职业素养为主线,实现专业与产业对接、教材与技能对接、课程与岗位对接、教师与工程师对接、教学过程与生产真实场景对接的产品生命全周期的教学和技能培训方式,在教学中融入企业产品的真实生产过程。将企业中复杂的项目进行分解,形成模块,对技能要求高的模块部分,邀请企业的技术人员进行面授;针对其他模块可以和企业的工程师一起,进行“做中学,做中教”,培养学生的职业素养和职业规范,使人才培养质量更契合企业需求,与企业精准对接。

除产教融合外,还要以立德树人为根本,以培养电气自动化技术技能型人才为目标,以“学生”为中心,产教融合、科教融合双轮驱动,构建思政教育新方法、人才培养质量新标准、课程体系新构架、实践体系新平台、创新培养新途径的“五新”育人体系,如图3所示。

图3 产教融合、科教融合的“五新”体系

科教融合的目的是在教师科研项目引领下,让学生参与课题的研究,依托教师的劳模创新工作室,立足企业生产中的技术难题,开展创新设计,引领学生创新创业,培养学生精益求精的工匠精神和科技创新能力。通过项目引领,开展科技创新和社会实践活动,以研促教,以研促创,将人才培养与科技创新进行有机结合,实现了创新创业型的高技能人才培养目标,符合重点科技产业对具备核心素养和较强实践操作能力的新一代人才的需求。

通过产教融合、科教融合方式,我院电气自动化专业在人才培养的过程中,实现了学生在平时的专业核心课程实训中能接触到企业真实的岗位和工作过程,区别于以往单一的实训室里的技能培养,学生的技能培养按照基本技能、核心技能和拓展技能阶梯培养模式,贯穿于整个教学过程,大大地提高了学生的技能水平和创新意识。

3.4 创建虚实结合的实训平台

江苏财经职业技术学院遵循职业教育改革创新发展规律,聚焦智能制造区域产业发展需求,基于重思政引领→厚通识基础→多实践技能→促专业综合的发展理念,构建适合地方经济发展需求的人才培养高水平产教融合虚拟仿真实训基地,积极探索将虚拟仿真、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术融入实践教学,提升学生创新能力和实践能力。通过电工电子实训、单片机实训、工业机器人编程与应用等课程的实践技能训练和智能生产线运行与管理,将专业实践融入真实的产品订单生产中。再利用报废的生产装备、有缺陷的产品、更新换代的替换品等作为教学案例,增强虚实结合的实践教学效果,完成专业综合实训。虚拟实训基地的建设目的是集教学、竞赛、培训、生产、科研于一体,形成五位一体的综合实践模式。江苏财经职业技术学院电气自动化专业通过校企合作共建实训平台的方式,坚持“知识扩展→能力强化→素质提升”理念,运用虚拟仿真实训环境,将实践课程体系中的工业机器人编程与应用、Proteus电子电路设计及仿真等课程实操部分借助虚拟仿真系统模拟实训,解决先进的教学资源不足、不系统的问题。

3.5 构建“岗课证赛”四位一体实践教学体系

2020年教育部等九部门印发了《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》,指出要加快构建纵向贯通、横向融通的中国特色现代职业教育体系,这为高职院校构建“岗课赛证”四位一体相融合的实践教学体系提供了政策保障。

江苏财经职业技术学院电气自动化专业,根据岗位和专业发展需求,从课程体系的设置、学生技能培养出发,构建“岗课赛证”四位一体相融合的实践教学体系,具体做法如下:

一是引岗入课,将行业企业新规范、新技术、新工艺引入教学中,把真实情境岗位的工作任务融入课程中,把趣味性的技能竞赛融入案例和情境项目训练中,提高智能制造背景下人才培养的针对性和质量。

二是引课入岗,课程内容是人才培养的核心部分,直接影响到学生的后期发展方向和人才培养质量。将知识技能还原到具体的场景中,采用案例教学、项目教学、情景教学、模块化教学等教学方法,推广混合式教学、翻转课堂、理实一体的教学模式,促进学生进行探究式学习、合作学习、深度学习等,为课堂教学赋能增值。同时,也体现了职教学生技术技能成长规律。“十四五”规划针对职业教育的学用脱节和技能滞后的现象,提出了教育要“增强适应性”的要求,强调人岗匹配、技能学习的一致性和实效性。基于此,学院电气自动化专业适时更新专业标准、教学标准,将企业典型产品生产案例引入教学中,将技能大赛、有含金量的技能证书融入人才培养方案,推进产业需求与岗位能力的匹配度,实现专业与产业、课程内容与职业标准、教学与生产三对接。

在课堂教学中,按照任务驱动、行动导向的思路开展教学,由传统的教师教学生学,转变为以学生学习为主,教师辅导的方式,让学生将学习活动嵌入项目任务中,激发学生学习的兴趣,在实践中培养技术技能和劳动素养。

竞赛作为培养学生技能的一种手段,能有效提高学生的学习兴趣和学习效果,将课程内容与职业技能融合,将参与竞赛和技能培养融合,融岗、赛、证三元素于课中,借校级竞赛、省级大赛、创新创业大赛等,按照企业典型的工作岗位需求,进行竞赛内容的设计,让学生在竞赛中掌握专业技术核心技能,培养高素质技能型人才。“岗课证赛”四融合实践教学体系如图4所示。以赛促学,以赛促教,通过技能大赛等项目,加强学生平时的技能训练,提高学生在操作中的应变、协作、创造等综合职业能力。

图4 “岗课证赛”四融合实践教学体系

3.6 构建以能力为导向的模块化课程考核体系

区别于传统的一课一考方法,实施模块化教学考核模式的改革,按照课程模块,展开项目式的考核,主要包括课程教学过程中的各个实施环节。教师根据学生项目实施过程中的表现、知识点掌握的情况以及技能水平,设置不同的比重进行过程性考核,通过这种考核方式,教师在教学过程中的实践分工更明确,更好地实现模块内课程间技术技能的逻辑贯通。充分采用信息化教学手段,如慕课等,建设专业核心课程资源库,整合优秀的教学资源并共享。资源库的建设包括课程标准、企业案例、教案和综合实践项目等,利用学习通、蓝墨云等APP,推送学习资源,布置课后作业,并对学生学习成绩进行评价。利用各类学习APP,推送企业生产实践场景,满足学生碎片化技能学习的需求;对学习单元开展活动设计,促进学生自主个性化学习,满足学生持续学习的需要,学生通过这种学习方式,能快速掌握某一领域的技术技能。在考核时,注重知识能力与思维方法同行、线上线下相结合的教学考核运行模式,关注实验结果考核,同时关注课前预习和实践教学的过程管理。

针对学生技能和劳动素养,构建学生素养、知识和能力三维目标,以学生、教师和企业为主题,将知识和能力贯穿于课堂的教学活动、技能考核的全过程,实行立体化评价,提升人才培养目标与企业职业标准的契合度。在注重培养学生专业实践能力的同时,强调对学生软技能的培养,以软性知识推动学生专业技能的提高[7]。

3.7 制定专业1+X课程标准,开发教学资源

《国家职业教育改革实施方案》中提出在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”(即1+X证书)制度试点工作,鼓励学生获取学历证书的同时,积极获取其他与专业相关的职业技能等级证书,提高个人技能水平,拓展创新创业和就业的本领,达到专业与产业协同的目的。智能制造时代,生产方式和生产技术的革新对职业院校教学资源的开发也提出了新挑战,只有变革教育观,才能将知识、技能与创新能力培养相结合,培养学生适应科学技术发展、超越自我的能力,培养智能制造时代劳动者所需要的技能、综合能力和工匠精神。

学院电气自动化专业以人才培养为出发点,针对岗位能力,制定课程标准,与企业的行家能手共同编制符合学生职业成长规律的专业核心课程内容,根据典型的工作任务,共同设计教学内容,形成融学生的职业道德、技能、岗位为一体的课程目标。

能力与素质不能通过单纯的理论学习而获得,能力需要依托大量的实践操作才能获得,因此在制定人才培养方案时,要在现有的较完善的理论教学体系下,增加实践教学比例,设计并实施高效的工程项目式实践教学,培养学生的理论知识、应用能力、独立思考能力、团队协作能力和职业素养。重新构建后的电气自动化技术专业的学分结构如图5所示。

图5 电气自动化专业学分结构

4 结语

智能制造背景下实施创新电气自动化人才模式培养以来,学院电气自动化专业学生的创新思维和智造领域的实践能力都有了很大的提高,学生参与授权的专利有8项,多项授权专利转化为双创项目,在江苏省互联网+创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品大赛、“挑战杯—彩虹人生”江苏省职业学校创新创业大赛、淮安市大学生专利创新创业大赛、淮安市大学生科技创业大赛等各类各级竞赛中获省级、校级奖项,技能大赛成果丰硕,毕业生就业率高,用人单位评价良好。江苏财经职业技术学院电气自动化专业培养了一批理论基础扎实、技术技能应用能力及创新能力强的自动化类创新技能人才,为区域经济发展提供了人才支撑。