中职院校工业4.0专业建设的几点思考

葛学荣

（深圳市第三职业技术学校 广东·深圳 518000）

0 引言

“工业4.0”、“中国制造2025”，以智能制造为主攻方向的新一轮技术与产业革命，正在世界范围勃然兴起。工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命，工厂将生产设备、无线信号连接和传感器集成到一个生态系统平台中，这个生态系统可以实时监督整个生产线流程并自主执行决策，该系统涵盖了物联网、大数据、云计算及人工智能等技术。可以预见，未来的工厂车间内部全部是机器人代替工种人员工作，设备按照指令自动运转，工厂实现“关灯作业”，业务与业务之间无纸化办公，车间内网络互连互通。从上到下，智能制造不光是一场技术革命，还会对社会、组织、人类活动方式产生作用，最终对人才市场造成不小的冲击。

职业教育素来以技术培养为重，制造加工类专业设置多以机械加工、电气装调为主，学生对智能制造的概念缺少认识，没有解决问题、自主创新的能力，在未来的人才市场中缺少竞争力。很多职业院校已经意识到这一点，开始对传统机电类专业进行改革，并开始进行工业4.0的专业建设。本文从人才培养出发，针对教学模式、课程内容、实训室建设三个方面对工业4.0专业建设进行探究，旨在为职业院校制造类专业教育改革提供参考。

1 教学目标

目前来说中职院校的培养模式相对微观，多侧重于某种操作技能或基础知识的教育，如传统机电类专业多为机械加工、电工基础、钳工、焊接等这些基础应用课程，教学目标以技能掌握为主，学生缺乏自主学习的能力，无法解决综合性的应用问题，更谈不上创新。同时，中职院校的专业课的培养目标多以就业为导向，缺乏宏观层面的普识性的专业课程，学生在进入岗位后对新商业模式、新技术、新局面感到陌生，不利于长期职业发展。如以前，我们仅仅教会学生焊接技术，而这些学生毕业后可能看到车间里琳琅满目的焊接机器人，正在丝毫不差的做着他们的工作。我们的学生能否操作这些机器人，能否根据不同的工件设计不同的控制程序，将决定他们是否在人才市场具备竞争力。

工业4.0包括先进的管理理念、自动化、信息化等先进技术，如MES系统、运动控制、过程控制、机器人、网络通信、大数据、云计算、虚拟现实、增材制造等。中职院校处于职业教育的基础阶段，在传统机电类专业的基础上单独设置工业4.0体验课程，可以从宏观角度考虑，承担起先进制造业革命的普识功能，重点在于讲授智能制造的基本体系框架和专业基础知识。以创新精神培养为核心，引领综合职业能力培养，促进职业教育的学生从技术型人才到复合型人才进行转变，成为工程技术教育的逻辑起点。

2 教学模式

传统机电类专业以基础知识讲授以根本，工业4.0课程以体验、普识为根本，新、老结合形成一套综合性极强的大类专业。

在教学模式上，应立足工程教育，借助现代教育技术，以行动导向教学为载体，采用理论+实训+工作环境交流的“大设计”教学模式，为学生树立一套完整的先进制造业流程框图。其中理论教学与实训教学在学校环境下进行。采用个性化项目+活页式教材的设计，让学生分组定制不同的产品，体验“柔性制造”的概念，并设计生产流程，对生产流水线上的设备进行简单的装调，激发学生的主动性。笔者认为这样的“大设计”任务应在学生入学的第一个学期着手开展，以启发学生在校学习的整体学习思路及知识构架。在第一年，工业4.0课程以智能制造之概念、流程、技术、应用场景为主要授课目的，让学生树立先进制造业的思维导向，引导学生在学习中不断填充制造流程的知识框架，以“大设计”任务为导向，引导学生主动学习。

这其中，工业4.0体验课承担了概念学习、技术集成、流程体验的作用，其他传统机电控制类专业承担了各项专业基础知识学习的作用。如电工要教会学生电路的基本知识，能够设计“大设计”任务需要的电路图，电子技术要教会学生元器件选型，设计弱电图，机器人课程要教会学生操作机器人、能够编写操作程序，PLC课程则要教会学生能够对整个工业系统做简单的控制编程，如此等等。

我们知道中职学生自主学习的能力、融会贯通的能力都不太理想，在普通的单个学科的教学模式下，学生无法将这些知识串联起来，而未来的制造业绝不是单一工种的天下。这样的“大设计”性质的综合教学模式将引导学生树立一体化、综合化、先进的制造理念，更能引导他们自主学习、自主成长。

同时，职业教育离不开产教融合，真实的工厂工作环境下的体验学习必不可少。一是可以让学生充分体验智能制造的应用场景，深入了解自动化生产的全过程，树立智能制造的逻辑思维框架；二是可以快速的塑造学生的职业角色意识，凸显工程教育的人文精神。

在考核方式上，我们考虑可以以“毕业大设计”的形式来进行。学生综合专业知识及工业4.0理念，能够收集市场信息，在实训室环境下实现流水线设备装调。从项目创意、整体系统的电气图的设计、设备元器件的选型、系统装调、程序调试、成品展示等方面切入，进行分项考核和综合评定。这样的考核方式既能考查学生的知识掌握程度，又能考查学生是否能够学以致用。

3 实训室建设

实操教学是职业教育的重要一环，是培养学生实践能力的、应用知识的重要途径。综合上述我们的教学模式，学校应为学生创造可以进行全学科一体化的实操环境。笔者认为，工业4.0实训室应具备九项核心技术：系统集成、自主机器人、仿真技术、云计算、大数据、物联网、增材制造、虚拟现实、信息安全。为模仿实际智能化生产，实训室应包括但不限于以下功能工位：个性化下单工位、物料仓储工位、自动化加工工位、智能检测工位、智能提货工位、搬运工位等。硬件应包括但不限于3D打印机、工业机器人、视觉检测设备、智能提货柜、RFID检测、AGV小车等，软件应包括但不限于MES系统、虚拟仿真软件如RobotStudio、PLC等，并且应有完善的信息化教学设备，以方便进行多维度教学辅导和教学展示。

实训室建成后既要发挥上课、体验作用，又要独立于理论教学和技术实验，开设综合实验以及创新实验，将其建设成一个“网络化、数字化和智能化”综合性大型实验室。该实训室应配备多名老师针对不同组学生的任务进行专项指导，最好能够形成“全天候开放”、“即时问题追踪”的管理模式及学习环境。

4 结语

虽然中职院校注重的是基础技术能力的培养，但是大家仍需认识到工业4.0除了技术外，更多的是一种先进的管理理念，解决的是企业的资源利用问题，并非自动化程度越高企业就能存活的越长久。另外，工业4.0只是最先进的制造技术的代名词，未来可能会出现5.0、6.0，因此职业教学应接触实际，注重课程更新，建立及时有效的课程更新机制。当然，在信息如此发达的今天，很多职业学校已经建设了“工业4.0”的实训室，但是如何发挥其作用，如何使其成为一门有特点、有效果、有所得的课程仍需要进行讨论与实践。