機械制造與自動化專業課程體系研究

時間:2022-06-23 10:55:55

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機械制造與自動化專業課程體系研究

摘要:武漢軟件工程職業學院智能制造教研室基于創客教育,進行專業調研,構建機機械制造自動化專業的雙創人才培養標準,研究專創融合的課程體系,設置創新創業基礎教育、創新創業提升教育、創新創業孵化教育3個課程階段,將工作任務分為機械設計創新、機械零件創業、機器人創新、虛擬建模創新和自動化應用創新5個方向建立創新團隊,以創業項目形式為載體,培養專業教育與創新創業融合的雙創性專業人才。

關鍵詞:創客教育;課程體系;專創融合

《國家中長期人才發展規劃綱要(2010—2020)年)》提出:“深入開展創新創業教育既是促進高等教育內涵發展、促進人才培養轉型發展、促進經濟增長向創新驅動轉型的必然選擇,也是高等教育國際化、市場化、專業化的優先路徑。”[1]《國家職業教育改革實施方案》提出:“職業院校應當根據自身特點和人才培養需要,主動與具備條件的企業在人才培養、技術創新、就業創業、社會服務、文化傳承等方面開展合作。”[2]高職院校要提高人才培養質量,必須深度推進創新創業教育,以全面提升學生創新創業能力為抓手,將創新創業教育融入人才培養的全過程,而創客教育是將專創融合作為高等教育綜合改革的重要突破口。

1創客教育及專業定位

1.1創客的內涵

創客(maker),指具有創新理念、自主創業的人,他們基于自己的興趣與愛好,將各種創意和創新轉變為現實的人。創客教育是以“開放、分享、實踐、創新和探究”為教育理念,培養創新型人才為目標的新型教育模式,具體途徑是通過創客空間,以課程體系為載體,改革“創造中學”的教學方式,培養專業教育與創新創業融合的雙創性專業人才[3]。

1.2機械制造與自動化專業人才培養目標

《中國制造2025規劃》、《武漢制造2025行動綱要》和“新基建”等多項政策方針明確指示智能制造是新基建的工業基礎。機械制造與自動化(以下簡稱“機自”專業)是智能制造的基礎分支,是工業建設的支柱,也是容易出雙創成果的專業。在智能制造環境下,機自專業是一個復合型多學科融合專業,即新工科,包括人工智能、智能制造、機器人、云計算等新興產業。機自專業專創融合人才培養方案是立足裝備制造等產業(行業),培養全面發展,適應生產、建設、管理和服務第一線需要,具有創客精神,掌握機械制造與自動化專業知識的高素質技術技能人才。基于創客教育,構建機自專業雙創人才培養標準,研究專創融合的課程體系,可全面提升機自專業學生的創新精神、創業意識和創新創業能力[4]。

2課程體系研究

2.1重構人才培養方案

根據人才培養目標和三年一貫制思路,武漢軟件工程職業學院智能制造教研室設計了“三個階段、三位一體、三種模式、三條途徑”的機自專業專創融合人才培養方案(如圖1),融合創客教育,明確新工科人才培養目標和人才培養機制[5]。(1)專創融合育人課程體系分為三個階段,第一階段為雙創基礎教育,第二階段為雙創提升教育,第三階段為雙創孵化教育。(2)三種模式,一是實施項目化運作,和華數等企業組建訂單模式,通過橫向課題立項獲得相應資金資助;二是實驗室教學,在校企雙方教師指導下,提升專業能力;三是實訓基地教學,開展企業工程實踐、專業特色課、認識實習、生產實習、畢業實習等環節的校外教學。校企合作的實訓基地為專創軟硬件提供了強有力的保障。(3)學生通過三位一體來主動提升創業項目建設能力,如通識教育,培養創新意識;網絡助學,線上線下信息化多渠道拓展創新創業能力,并且自主研學,夯實專業基礎。(4)教師團隊也會提供三種途徑提升學生創業項目建設能力,以課程化的第二課堂活動為引導,提高創新創業能力,如組建PLC第二課堂;以創新創業類比賽為依托,使具有潛質的學生脫穎而出;利用暑期社會實踐,開展實習、課程設計、科研訓練、創新創業實訓等實踐,如師生共去西門子北京總公司學習數字雙胞胎技術。

2.2設置課程體系

經過調研,機自專業畢業生大部分從事零件圖電氣圖繪制、零件加工工藝與編程、智能設備裝調、智能產線系統設計、智能制造系統安裝調試與維護等方面的典型工作任務。校企雙方共同探討,分析出知識技能和素質要求。同時,校企雙方共同分析工業機器人應用編程1+X證書,數控車工銑工1+X證書,數控多軸加工技能證書、工業自動化認證、電工IC卡認證5證的職業技能考核考點,融合成實訓課的應知應會教學內容。根據從學生到創新人才的成長規律,將課程體系分為基礎學習領域、專業學習領域和人文素質拓展領域3個領域,其中,大一學生學習基礎學習領域,大二學生學習專業學習領域,大三學生學習人文素質拓展領域。在專業學習領域中,高校和企業共同把涵蓋智能制造領域的企業真實生產過程和步驟的典型工作任務、職業技能、職業素質的內容作為相應的核心技能,融入“雙創”課程。機自專業專創融合課程體系研究總體框架如圖2所示。如圖3所示,基于創新人才的培養模式將課程體系分為三個階段,第一階段為雙創基礎教育,培養學生滋生創意,將專業基礎課和創新創業通識課程分類而上。第二階段為雙創提升教育,將創新創業合作課程與校企合作項目庫融合起來,專業課程都采用了項目式的課程改革,教學內容連續包周,每周18節課。第三階段為創新人才,可以創事業,將做好的產品再一次提升,達到商品階段。第一階段創新創業基礎教育中的《創新創業基礎》、第二階段創新創業提升教育中的《三菱工業機器人應用技術》《PLC應用技術》《智能制造建模與仿真》《智能產線數字化仿真》、第三階段的創新創業孵化教育中的《智能制造自動化產線調試》《機器人工程思維訓練》《畢業設計(智能制造集成項目綜合強化)》8門課程為雙創合作課程,學生可以在這些課程中學習專業知識,做出創新產業,每門課程都可設計出一個創新產品,如《PLC應用技術》課程,學生在學習中可以解決交通中的紅綠燈軟件編程問題,智能設備建模與仿真,可以解決工業產品數字建模問題。然后進入第三階段的《智能制造自動化產線調試》,可以在第二階段的PLC應用技術上進行深化,做出PLC固件,研制出產品售賣,并提供客戶的售后服務。學生在創新人才培養的過程中,以企業、社會發展中的重大需求為導向,如智能制造等專業項目為引領,使用任務驅動的方式來解決企業發展中亟待解決的問題。2.3課程對接創業項目機械制造與自動化專業,可分為兩個專業方向———機械設計制造類和機電設備類,對應10個工作崗,如機械工程技術人員、機械制造工藝員、電氣工程技術人員、智能產線管理員等,如圖4所示。工作任務為零件圖及電氣圖繪制、零件加工工藝與編程、智能設備裝調、智能制造產線系統設計、智能設備信息化管理與維護5項,工作任務劃分歸類為《AUTOCAD》、《機械設計基礎》、《三菱工業機器人應用技術》……等10門專業課程,可在機械設計創新、零件加工創業、機器人創新、虛擬建模創新和自動化應用創新5個方向進行雙創融合,培育創客。

3創客培養成效

教研室在機自專業2019級全體學生中進行選拔,建立5個融合方向團隊,結合所學的課程內容,每個團隊完成1~2個項目。如機械設計創新團隊,根據所學的《機械設計基礎》《工程制圖》課程內容,完成助老行走裝置的虛擬模型一套;機械零件創業團隊,根據所學的《數控加工編程》《多軸加工技術》,完成機械加工零件,將所加工的工藝產品進行售賣;機器人創新團隊,根據所學的《機器人工程思維訓練》《三菱工業機器人應用技術》,和企業進行技術開發,完成視覺導航移動消殺機器人樣機一套;虛擬建模創新,根據所學的《智能設備建模與仿真》《智能產線數字化仿真》,完成新能源汽車變速箱自動化產線的數字化工廠調試模型;自動化應用創新(數字化雙胞胎)團隊,根據《智能傳感技術》《PLC電氣控制技術》等課程,完成離散行業工業4.0產線創新平臺的虛擬現實調試平臺1套和鏜床夾具自動裝配創新平臺的虛擬現實調試平臺1套。

4結束語

創客教育是新形勢下的教育創新,為適應產業結構轉型下的創新人才培養,研究課程體系構建極其重要。高職院校應結合區域人才需求,在現有的人才培養模式上探索創客教育的有機融合,完善以創客人才培養為主線的課程體系構建和專業課程設置,為學生成為技術性創業人才提供實用、可行的知識能力儲備。

作者:高淼 柴藝 蔣芬 單位:武漢軟件工程職業學院