跨行業(yè)融合機電一體化專業(yè)教學(xué)改革與研究

一、引言機電一體化技術(shù)作為集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科于一體的交叉學(xué)科，早在20世紀70年代就已興起，經(jīng)過多年的發(fā)展已被人們廣泛接受和普遍應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)的重要組成部分。機電一體化技術(shù)專業(yè)作為高職教育傳統(tǒng)專業(yè)是一個主要面向制造業(yè)的寬口徑熱門專業(yè)，培養(yǎng)掌握機械加工技術(shù)、電工電子技術(shù)、檢測技術(shù)、液壓與氣動、電氣控制技術(shù)、自動生產(chǎn)線技術(shù)及機電設(shè)備維修等基本知識，具備機電一體化設(shè)備操作、安裝、調(diào)試、維護和維修能力，從事自動生產(chǎn)線等機電一體化設(shè)備的安裝調(diào)試、維護維修、生產(chǎn)技術(shù)管理、服務(wù)與營銷以及機電產(chǎn)品輔助設(shè)計與技術(shù)改造等工作的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。近年來，信息技術(shù)重大變革開啟了工業(yè)4.0智能化時代的篇章，也引發(fā)了我國傳統(tǒng)制造業(yè)的革命。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等科技手段在整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)中得到了廣泛應(yīng)用，并與產(chǎn)業(yè)鏈深度融和，掀起了傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與創(chuàng)新升級的浪潮，行業(yè)邊界逐漸模糊化，跨界融合成為發(fā)展的主流，推動了整個制造業(yè)對跨界融合創(chuàng)新型技術(shù)技能人才的需求，要求其具有復(fù)合知識結(jié)構(gòu)、開闊視野，能夠洞察新信息、掌握新方向，具有較強的創(chuàng)新思維、意識與能力，能夠助力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。廣東省作為我國工業(yè)制造大省，是中國智造的主戰(zhàn)場，也是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的前沿陣地。在廣東省朝向世界高端制造產(chǎn)業(yè)鏈進發(fā)的時代背景下，廣東省經(jīng)濟社會發(fā)展對相應(yīng)的高技能人才提出了更大的需求與更高的標準。2023年發(fā)布的《中共廣東省委廣東省人民政府關(guān)于新時代廣東高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》明確指出，為深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于推動高質(zhì)量發(fā)展的重要論述精神，將著力發(fā)展先進制造業(yè)，打造梯次型產(chǎn)業(yè)格局，爭創(chuàng)國家先進制造業(yè)集群，加快制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化改造，促進中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，完善促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的法規(guī)政策和標準體系，大力弘揚“工匠精神”，實施制造業(yè)當(dāng)家“十百千萬”人才專項行動，強化制造業(yè)人才支撐。綜上所述，在技術(shù)、政治、經(jīng)濟社會發(fā)展層面，我省制造業(yè)發(fā)展被賦予新的時代特征，機電一體化技術(shù)作為制造業(yè)關(guān)鍵技術(shù)也被賦予新的內(nèi)容，不再局限于傳統(tǒng)機械加工、自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，預(yù)測其未來將在新一代信息技術(shù)、高級數(shù)控設(shè)備和機器人、航空航天設(shè)備、海洋工程及船舶設(shè)備、先進軌道交通裝備、新能源汽車、電力裝備、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)機械等多行業(yè)多領(lǐng)域全面應(yīng)用，朝光機電一體化、智能化、柔性化、微型化、仿生物化等方向進發(fā)，隨之而來的則是就業(yè)市場對于機電一體化技術(shù)人才需求標準的根本性改變。在當(dāng)下新經(jīng)濟形態(tài)和新技術(shù)環(huán)境背景下，針對高職機電一體化專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)應(yīng)重新探索專業(yè)與職業(yè)的匹配，布局育人模式與路徑，尤其是對課程體系進行全方位思考，圍繞新技術(shù)、新崗位的要求，對現(xiàn)行的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式進行改革，與時俱進、超前謀劃新時代機電一體化專業(yè)人才的培養(yǎng)工作。本文以廣州珠江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化專業(yè)群為例，探索數(shù)字化驅(qū)動的教學(xué)改革方案，搭建以企業(yè)崗位需求為導(dǎo)向的“分層多元、跨界融通”的網(wǎng)狀課程體系，構(gòu)造基于工作過程的課程內(nèi)容與環(huán)節(jié)，總結(jié)行之有效的教學(xué)模式，制訂相關(guān)課程標準。二、現(xiàn)狀分析在20世紀中后期，傳統(tǒng)制造型工業(yè)發(fā)達國家急需將其經(jīng)濟模式向全球擴張和轉(zhuǎn)移，使得國外發(fā)達國家職業(yè)教育蓬勃發(fā)展，形成了多元化的課程體系及教學(xué)模式，例如德國的雙元制、澳大利亞的TAFE模式、加拿大的CBE模式以及美國的MES模式。我國在改革開放后陸續(xù)引入世界職業(yè)教育模式，2000年后，隨著高校擴招和職業(yè)教育大發(fā)展，這些典型模式得到了我國職業(yè)教育課程論專家的大力推廣。然而受到工業(yè)4.0對人類社會原有生產(chǎn)方式帶來的巨大沖擊，傳統(tǒng)的職業(yè)教育模式在當(dāng)下同樣面臨著全新挑戰(zhàn)。在數(shù)字化經(jīng)濟生態(tài)中，人工智能機器大量承擔(dān)傳統(tǒng)技能型工作，生產(chǎn)效率大幅提升、成本大幅下降，企業(yè)的用人環(huán)境發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)制造型企業(yè)紛紛升級換代，技術(shù)知識的融合性與迭代性特征在這些企業(yè)中得到了充分體現(xiàn)。在這種大環(huán)境下，傳統(tǒng)職業(yè)教育模式存在的問題日益顯現(xiàn)：譬如崗位能力需求分析滯留于靜態(tài)化分析，考慮技術(shù)迭代性不夠；課程內(nèi)容設(shè)置過于單一，滿足不了日益增長的復(fù)合性知識需求；課程目標制定太細太多，限制了課程內(nèi)容的創(chuàng)造性等?？傮w而言，傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下的學(xué)生在智能裝備應(yīng)用、智能產(chǎn)線系統(tǒng)控制及智能工廠信息管理等方面存在明顯知識短板。機電一體化專業(yè)從其誕生之日起就是一門涉及多學(xué)科領(lǐng)域的交叉復(fù)合型學(xué)科，具有一定的學(xué)習(xí)難度，其相關(guān)領(lǐng)域任何學(xué)科技術(shù)的迭代都對機電一體化專業(yè)技術(shù)的更新起到推波助瀾的作用，傳統(tǒng)職業(yè)教育模式存在的弊端在機電一體化專業(yè)顯現(xiàn)尤為突出，種種矛盾正在倒逼高職機電一體化專業(yè)教學(xué)的改革。三、跨行業(yè)融合機電一體化專業(yè)教學(xué)改革工業(yè)4.0背景下?lián)碛袡C、電、控制、網(wǎng)絡(luò)、信息化等多方面“復(fù)合”技術(shù)技能的人才成為企業(yè)用人首選，相應(yīng)地推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下的跨行業(yè)融合機電一體化專業(yè)教學(xué)改革成為高職人才培養(yǎng)目標的優(yōu)選項：通過依托校企合作數(shù)字化工廠式實訓(xùn)教學(xué)平臺的建設(shè)，實現(xiàn)專業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈接軌，制定數(shù)字化驅(qū)動的產(chǎn)學(xué)互動協(xié)同育人人才培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)數(shù)智型技術(shù)人才為目標開展教學(xué)模式改革，研究組建跨行業(yè)融合高職機電一體化專業(yè)課程體系，同時，結(jié)合學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺運行深化學(xué)科知識、行業(yè)知識的交叉融合，全方位提升學(xué)生的綜合職業(yè)能力（專業(yè)能力、方法能力、社會能力），以適應(yīng)當(dāng)今制造業(yè)智能化、數(shù)字化發(fā)展趨勢。1.“分層多元、跨界融通”網(wǎng)狀課程體系的構(gòu)建綜合考慮珠三角產(chǎn)業(yè)集群分布特點及我校畢業(yè)生近年就業(yè)情況，采取企業(yè)走訪、人才需求及技能需求問卷調(diào)查、近2年畢業(yè)生信息反饋等多渠道調(diào)研高職機電一體化專業(yè)畢業(yè)生重點就業(yè)行業(yè)信息以及新業(yè)態(tài)下工業(yè)企業(yè)對機電一體化專業(yè)技術(shù)人才的具體需求。調(diào)研范圍主要涵蓋機械工業(yè)、電子信息、汽車、家電、醫(yī)藥健康等典型產(chǎn)業(yè)集群，側(cè)重于具有鮮明技術(shù)融合特征的高端機械裝備、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備、新能源汽車、智能家電、高性能醫(yī)療器械等行業(yè)。調(diào)研分析結(jié)果顯示機電一體化專業(yè)畢業(yè)生主要從事崗位有零部件智能制造與智能裝配工藝員、智能裝備自動化生產(chǎn)線運維、機器人生產(chǎn)線維修與操作、質(zhì)量檢驗、技改人員、機電產(chǎn)品設(shè)計及開發(fā)技術(shù)人員、控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試人員、工業(yè)自控設(shè)備技術(shù)支持與銷售等。按照職業(yè)能力知識需求互推邏輯模型對跨行業(yè)融合課程進行遴選，將其與重點行業(yè)職業(yè)能力需求對標（圖1）。明確機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)目標應(yīng)在原有基礎(chǔ)之上依托校企合作平臺培養(yǎng)掌握數(shù)字化設(shè)計與制造、智能控制系統(tǒng)與工程相關(guān)理論知識與軟硬件，能夠適應(yīng)并成為智能制造產(chǎn)業(yè)需要的高級技能型應(yīng)用型人才。相應(yīng)的重點針對課程體系開發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)進行改革，重組公共課、專業(yè)課、實踐課，選取精要的必要的跨行業(yè)知識對原有課程內(nèi)容進行橫向整合，同時按照基礎(chǔ)-核心-拓展的遞進關(guān)系進行縱向延伸，推進智能制造相關(guān)課程學(xué)習(xí)：弱化原有傳統(tǒng)機械、電氣兩類課程的邊界、強化課程內(nèi)容之間的立體交融，增設(shè)人機交互、智能控制、虛擬仿真、逆向工程、企業(yè)信息化系統(tǒng)應(yīng)用等相關(guān)板塊代表性課程，形成內(nèi)容連貫、銜接合理、結(jié)構(gòu)緊湊的分層網(wǎng)狀課程體系（圖2），使學(xué)生所選課程既有針對專業(yè)方向的系統(tǒng)性與復(fù)合性，又具備個性化特征，把學(xué)生獲取知識的路徑從原有的單一線性模式調(diào)整為從中心向四周輻射的模式，使其從多維度獲得啟發(fā)，從而激發(fā)創(chuàng)新潛能。2.建立專業(yè)課程標準范例在課程體系基礎(chǔ)之上，對相關(guān)課程內(nèi)容進行優(yōu)化，選擇目標明確、現(xiàn)實可行、有教育意義和典型性的工作任務(wù)為載體設(shè)計課程內(nèi)容，以現(xiàn)代電氣控制安裝與調(diào)試為例，建立基于工作過程的完整課程教學(xué)方案，該課程融合了不同行業(yè)領(lǐng)域的知識，為機電一體化專業(yè)核心課程。通過調(diào)研分析企業(yè)實際崗位需求對該課程實施過程中的教學(xué)內(nèi)容、形式、進程重新展開有機整合，在實際教學(xué)中再進一步與企業(yè)溝通、優(yōu)化課程內(nèi)容，使得學(xué)生在完成工作任務(wù)的過程中實現(xiàn)能力培養(yǎng)目標。四、結(jié)語跨行業(yè)融合高職機電一體化專業(yè)教學(xué)改革方案，高度關(guān)注工業(yè)4.0智能化時代技術(shù)融合與產(chǎn)業(yè)升級對企業(yè)用人標準的影響，與當(dāng)前區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展方向及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整趨勢保持一致，最終落腳于課程體系的開發(fā)與設(shè)計端的調(diào)整與優(yōu)化，著力于推進智能制造相關(guān)課程學(xué)習(xí)，通過建立“分層多元、跨界融通”的網(wǎng)狀課程體系，輔以工作過程為導(dǎo)向的課程開發(fā)理論，