高职院校智能制造实训教学探索

吴智博

摘 要：本文重点对新时代背景下高等职业教育智能制造类专业实训教学进行探讨，针对实训素材单一、操作风险高、过程评价难、原理认知难等问题，引入“半物理仿真”概念，提出“党建引领、思政铸魂，兴趣驱动、数字赋能，团队指导、优势互补，革新技术、强化培训”等优化举措，为高职院校智能制造实训教学的开展提供新思路。

关键词：智能制造    虚拟仿真    实训教学

随着“互联网+”时代的到来，大量制造业企业加速推进数字化、智能化转型，急需大量智能制造、自动化生产领域的高端人才。

2022年8月，教育部发布的《中国职业教育发展白皮书》提出，中国职业教育要实现由参照普通教育办学向相对独立的教育类型转变，进入提质培优、增值赋能新阶段。高职院校作为人才供给侧需进一步与人才需求侧沟通联动，与智能制造企业深入合作、深度融合，对校内实训基地赋予产业化的特质，引入“半物理仿真”概念，创新实训教学方法，培养顺应时代发展的高素质技术技能型人才。

一、智能制造类实训教学面临的困难与挑战

（一）实训素材涉猎窄

在“互联网+”背景下，学科与学科之间的界限已经被打破，多学科交叉融合共同组成一条智能制造生产线，因此，传统单一实训项目的弊端逐渐显现。

（二）实训操作风险高

智能制造实训场地面积大、设备专业性强、操作复杂、注意事项多、危险程度高，并且设备之间必须留有足够的安全余量。学生在实训操作时常常分散于车间各处，而实训教师往往只有一位，无法对学生的动态实时掌握，存在很大的安全隐患。

（三）实训过程评价难

按章运行、规范操作是制造行业生产的基本要求，既可提高生产效率，又能有效避免事故。在教學过程中，实训教师应仔细记录每一名学生的每一个操作环节，及时针对问题进行讲解指导，并基于工作过程对学生进行综合评价。但智能制造实训车间面积很大，设备体积庞大，并且每个班级只有一位实训教师，导致很难对实训过程进行全面评价。

（四）实物原理认知难

智能制造类专业实训教学需要学生对设备原理、结构认知、加工工艺等有充分的理解，而在传统实训中，除了学生不能轻易进行多角度观看外，教师也只能对机械部件外表进行讲解，对内部结构无法充分讲解，学生无法了解机器的运作原理及内部运作情况，导致实训效果大打折扣。

二、智能制造类实训教学优化举措

智能制造类专业涵盖智能光电制造技术、机电一体化技术、工业机器人技术、机械制造技术等，随着现代“互联网+”技术与智能制造的充分融合，职业资格证书考试内容包含立体仓库单元、数控车床加工中心单元、视觉检测单元、AGV小车搬运单元等多个模块，学校教师和企业专家组成团队以五轴数控机床、地轨机器人、数控折弯机、激光切割机等多种复杂精密设备的智能制造生产线为载体，以实地操作与虚拟仿真相结合的“半物理仿真”方式，共同完成一门“大实训课”教学，这也将是智能制造类专业实训的一种新思路、新尝试。

（一）党建引领，思政铸魂

高职院校智能制造类专业课程开设在大一、大二学年。此阶段学生正处于人生观、价值观养成的关键时期，也是职业道德、职业意识、职业能力形成的黄金时期。因此，将思想价值引领贯穿于主要教学环节，在传授知识和培养能力的同时引入党史教育、工匠精神培育等内容，践行社会主义核心价值观、传播正能量是开展实训教学的重点。

在实施过程中，将课程思政元素融入智能制造实训教学中，要准确树立教学与思政双目标，深入挖掘课内外蕴含的思政教育资源，丰富课程思政的教学内容。要吸收借鉴相关课程组、省内外院校的有益经验，合理利用“混合式”教学模式，设计思政教育的教学环节，针对高等职业教育智能制造类专业实训课程制定一套科学合理、切实可行的教学方案，通过超星学习通、雨课堂、钉钉等新方式，及时向学生传递课程教学内容与思政价值观。配套开发出能够融入思政元素的体系化课程教学日历，并及时更新，设计出行之有效、动态调整的实施质量评价方法。

（二）兴趣驱动，数字赋能

高职院校学生具有兴趣浓厚、好奇心强、动手愿望强烈等特点。智能制造生产线结构精密、操作复杂，并且有一定的危险性。为较好地处理动手实操与安全生产的关系，要进一步深化校企合作，将VR/AR、数字孪生等虚拟教学资源引入实训课堂，将具有危险性、操作复杂程度高的部分以数字方式呈现，打破时间与空间的限制，延展教学范围，实现虚中有实、实中有虚的“半物理仿真”教学。

其中，虚拟仿真依据实物系统1∶1模型制作，具有与现实硬件载体完全相同的特征。虚拟仿真系统采用模块化设计，学生可以充分发挥创新思维，改造和优化已有生产流程。虚实一体化系统运用云计算、大数据、数字孪生等“互联网+”技术，对学生全数据开展采集与画像，并结合教育学原理，形成初始状态的数字孪生体。随着实训课程的推进，学生不断与数字孪生体沟通联系，使数字孪生体持续学习、动态更新，科学化地开展学生自评、生生互评、教师总评，以取得理想的学习效果。

（三）团队指导，优势互补

智能制造类专业应用范围广、专业门类多，但在实际生产实践中又具有统一性。每个专业分属智能制造生产线不同环节，由专业教师与企业专家组成团队，形成优势互补，共同完成一门“大实训课”的教学。

学校应组织校内外多专业、多学科力量，组建智能制造类专业实训课程教学团队，成员包括光电技术、电气工程及其自动化、材料科学与工程、精密仪器、机械工程等专业人才，专业方向全面，专业知识互融互补。团队中“双师型”教师占比应超过85%，且兼职教师成员均应具有多年相关行业或企业工作经验。授课时，每单元内容由一名教师主讲，其余教师共同参与指导。

（四）革新技术，强化培训

2022年9月，教育部下发《关于进一步加强全国职业院校教师教学创新团队建设的通知》指出，要积极将职业技能等级标准，行业企业新技术、新工艺、新规范和优质课程等资源纳入专业课程教学。

高职院校教育教学中涉及的各项活动需要在学校、企业等多个学习地点中完成，而智能制造类专业设备具有集成化程度高、涉及专业广的特点。因此，有必要进一步强化校企合作。如利用寒暑假邀请企业专家对学校专职教师开展融合“互联网+”技术的智能制造生产线专题培训。企业专家除讲解设备的基本操作方法外，也要把VR/AR、数字孪生、大数据与云计算等新技术、新工艺、新规范引入学校，促使教师革新教学内容，使学生在课堂中学到最先进、最有价值的技术。

三、实训教学改革预期成效

智能制造类专业实训教学优化改革后，其预期成效主要体现在教学与研创两个方面。

在课堂教学方面，依托智能制造生产线及相关资源，逐步构建“思政引领+知识技能”的虚拟仿真教学资源体系，涵盖机器人装调、数控加工、模具工厂、激光切割、模具制造等一系列虚拟仿真实训资源。全面实施理、虚、实一体化的新型教学实训模式，进一步促进智能光电制造技术、机电一体化技术、工业机器人技术等智能制造相关专业教学团队建设，引进、培养一批虚拟现实技术应用专业带头人和骨干教师，打造一批专业素质过硬、实践能力高超的“双师型”教师，从源头上提升实训课堂教学效率和实训指导效果，为国家培养更多高素质技术技能人才。

同时，智能制造生产线及虚拟仿真实训资源也将向省内外高职院校开放，由点及面，拓宽受益学生范围，还可供中等职业教育、职业本科教育、应用型本科教育院校相关专业同行参考和借鉴，推动智能制造实训教学新理念的践行，新思想、新范式、新技術的推广。

在科研创新方面，依托实训课程体系和资源，在充分提升学生技术技能的同时有效提高学习兴趣与专业认同，进而积极申报学生科研项目、参与创新创业活动、考取职级技能等级证书、参加各级各类大赛等，以研促学、以创促教，培养掌握复合型技能的时代新人。

四、小结

职业教育作为一种“类型”教育，其最主要特色就是直接面向行业、面向市场，实训教学的有效开展是高职院校学生习得先进技术技能、获得用人单位认可的关键一步。基于“半物理仿真”概念，将完整的智能制造生产线引入智能制造类专业实训教学，校内各专业任课教师和企业专家组成教学团队，以实地操作与虚拟仿真相结合的方式共同完成一门“大实训课”，有效地解决了实训素材涉猎窄、实训操作风险高、实训过程评价难、实物原理认知难等现实问题，为同行提供一条新思路。

参考文献：

[1]教育部.《中国职业教育发展白皮书》发布[EB/OL].2022[2022-10-13].http：//www.gov.cn/xinwen/2022-08/20/content_5706220.htm.

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[3]教育部.教育部办公厅关于进一步加强全国职业院校教师教学创新团队建设的通知[EB/OL].2022[2022-10-15].http：//m.moe.gov.cn/srcsite/A10/s7034/202210/t20221011_668830.html.

[4]姜大源.跨界、整合和重构：职业教育作为类型教育的三大特征：学习《国家职业教育改革实施方案》的体会[J].中国职业技术教育，2019（7）.

（作者单位：浙江工贸职业技术学院）