关于“工业4.0”背景下中职数控专业教学改革的思考

陈俊英

摘要：为满足“工业4.0”时代和中国制造转型升级的需要，中职学校要进行数控技术应用专业教学的改革，重新定位培养目标，重构课程体系，创新教学模式，培养具有自学能力和创新能力的复合型技能人才。

关键词：中职学校教学改革 数控专业教学 工业4.0

“工业4.0”即以智能制造为主导的第四次工业革命。智能制造已是世界制造业发展的大势所趋。新的工业革命以信息通信技术和网络空间虚拟系统一信息物理系统相结合为手段，使制造业向智能化转型。研究显示，用机器人替代人力可以使制造业的成本降低50%。我国制造企业的机器人使用已呈现爆发式增长的态势。在我们参观的三家企业——湛江宝钢集团、湛江德利车辆部件有限公司和湛江明迪汽车零部件有限公司内部，很多生产环节已在使用机器，人，传统的数控机床操作工正逐步被工业机器人替代。如湛江德利车辆部件有限公司机加一车间本田六班使用带第七轴的发那科机器人生产线，效率比人工线提升60%。现代制造业加速推进机器人等智能设备的应用，势必影响人力资源的结构和配置。人工智能让大批劳动密集型职业面临衰落。中职学校数控技术应用专业为制造业培养了大量技能型人才。在工业4.0背景下应如何培养适合现代企业所需的数控技术人才，已是中职学校面临的新课题。

一、重新定位培养目标

目前，绝大多数中职学校把为企业培养一线操作工作为目标。学生毕业时考取中级技能证书，能操作数控机床，会简单编程就可以了。然而，在工业4.0时代，企业不再需要单纯数控机床操作工，而迫切需要的是既会操作数控机床，会数控加工工艺编制和CAD/CAM等编程软件技术，又能从事机床调试和维护等工作，可以把自己的想法变成现实的具有综合职业能力的高素质复合型技术人才。因此，在工业4.0背景下，中职数控技术应用专业教学必须重新定位培养目标，确定以培养具有综合职业能力的复合型数控高级人才为目标;要更加重视智能制造、绿色制造等所需的通用能力以及文学素养、数字素养、信息素养、爱岗敬业、团队合作、时间管理等多方面软技能的培养;要注重学用相长、知行合一，使学生具备创新精神和实践能力，增强学生的职业适应能力和可持续发展能力。

二、重构课程体系

工业4.0背景下，数控加工行业对人才培养规格和要求将发生重大调整。传统的中职课程体系以技术为划分学科课程的依据，已经不能满足制造企业对复合型员工的需求。为适应智能制造时代的要求，中职学校需要重新构建可操作性强的数控技术专业课程体系。新的课程体系要注重对社会需求、知识体系和个性发展“三位一体”的有机整合，同时融入专业能力、方法能力和社会能力的培养。

（一）增设专业课程

培养学生专业技能的核心和载体是课程。专业课程的设置直接关系到学生的职业能力和后续发展。课程设置在保留原有制造业人才培养基本能力课程的基础，上，要融合制造业未来发展趋势的相关元素，增加前沿性强的现代制造业课程。

1.增加智能生产技术

“中国制造2025”提出，工业机器人及智能化生产线需深度研发，智能生产是数控加工必然趋势。增加智能生产技术课程，建立与生产、物流管理、人机互动及3D技术融合的复合加工知识体系。

2.融入信息技术和自动化技术

智能制造是利用计算机的专家系统模拟制造领域的专家分析、判断和决策的智能行为，并将智能行为和智能机器融合起来，贯穿于制造企业各系统，使企业运作实现高度柔性化和集成化，从而代替人类劳动。而这些智能机器是以自动力化技术为基础。所以，为适应智能制造岗位需求，数控技术专业课设置，应融入信息技术和自动化技术。

3.增加多軸数控技术内容

在智能制造中，多轴联动技术是现代数控机床的核心技术。出于工业4.0智能制造的需要，数控技术专业课程中必须增加多轴数控技术内容和与机床系统相适应的编程软件课程。

4.增加数控机床故障诊断诊断与维修课程现代制造企业需要不再是单一的机床操作工，而是具有产品设计、生产操作、设备管理和维修等领域基本知识和基本技能的复合型人才。应在数控技术专业课程中增加数控机床故障诊断与维修课程，培养学生维护、维修、调试和检测数控机床的能力，使学生在具备操作高级数控机床能力的基础上，能够对数控机床常见故障进行诊断与排除。

5.增加3D打印课程

现在许多智能制造生产线都已采用3D扫描自动化数据输入方式，且随着3D打印机普及，其应用领域也在不断扩展。3D打印技术成为现代工科类职业教育不可缺少的课程。

（二）调整“2+X”课程结构

为了满足多元化发展需求，中职学校应改以就业为导向的课程结构为“2+X”课程结构，即前两年所有学生学习共同课程，第三年根据学生就业、升学、创业等不同的发展需求，提供不同的课程模块给学生选择。这种课程结构更加开放，学生有更多的选择机会和发展空间。

三、创新教学模式

人工智能时代，学生获取知识的方式多样化，可利用手机网络随时随地在线学习、观看视频教程、查询资料、共享信息等。因此，教师应更多关注学生的认知特点，通过多种教学活动和教学过程帮助学生构建所需的知识体系。相比传统的知识传授方式，教师更应重视激发学生自主学习的兴趣，充分调动学生积极性。职业教育是教育与职业互相融合的教育，具有鲜明的跨界性，所以职业教育必须采用与实践生产对接教学模式。数控技术专业可采用以产品加工过程为导向的项目教学模式。这种教学模式是以企业真实的加工产品为教学项目，全程模拟智能制造生产过程，按“企业化”管理模式实施专业教学，将专业教学与企业生产相融合，实现专业学习与生产过程相互渗透，以市场需求为导向，以产品生产为任务驱动，使学生“在学习中工作，在工作中学习”，在学习专业知识的同时，其技术操作、设备维护、过程管理等方面的综合职业能力得到全面的提高。

随着VR和AR技术的发展，数控技术专业教学中一些用传统教学手段和多媒体教学均已落伍。复杂知识点和枯燥内容的教学可采用VR/AR技术来实现。借助VR/AR技术，不但可以详细而形象地讲解复杂知识点，还可以对关键点进行注解;对于一些枯燥的原理性内容，用虚拟现实手段动态逼真地呈现，无疑会提高基础差、厌学心理严重的中职学生的学习兴趣，并使他们深刻印象。

数控技术专业设备投入高，尤其是智能制造核心——多轴数控设备，价格更加昂贵。大部分职业院校只能配套普通数控车床、数控铣床、三轴加工中心，这跟不，上现代企业的发展步伐，培养出的学生专业技能达不到现代企业要求。数控实训教学可通过利用VR/AR技术建立的虚拟实训平台实现。在虚拟环境下，学生既可模拟数控机床，仿真操作，完成零件编程和加工，又可以在虚拟环境下对机床进行设备调试、检修等不同场景的操作。虚拟实训平台的“设备”与“部件”多是虚拟的，可以随时生成新的设备、新的工件，可解决传统数控实训所面临的机床不足、成本高、场地资源限制等问题。数控加工是一个耗材的过程，VR/AR技术的应用还能降低实训耗材、设备损耗等费用，减少学校的实训开销，同时还增加实训安全性。

四、结论

“工业4.0”“中国制造2025”时代的到来，既为中职学校数控技术专业发展提供了重要机遇，也给中职学校数控技术专业教学带来了不小的挑战。中职学校必须适应时代需求，重新定位培养目标，重构智能制造背景下的课程体系，开创新的教学模式，深度融合企业先进生.产技术、智能制造技术元素，为职业教育的发展注入时代气息，方能培养出符合“中国制造2025”发展战略需求、具有自学能力和创新能力的复合型技能人才。

（作者单位：湛江机电学校）