基于典型生产实践项目的校企合作探索——以“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”项目为例

梁 建 伟

(石家庄职业技术学院 机电工程系,河北 石家庄 050800)

2023年7月11日教育部发文支持各地组织校企共同开发典型生产实践项目,引导学生在真实职业环境中学习专业知识和职业技能。校企合作典型生产实践项目建设要基于企业真实生产过程,融入行业最新技术和标准,充分体现新技术、新工艺、新规范以及深度运用数字技术解决生产问题。计划到2025年,通过分批部署、持续建设,扩大优质资源共享,力争形成以企业典型生产实践项目为载体的职业教育教学模式新突破,有效提升人才培养针对性和适应性[1]。由此各职业院校开启了基于典型生产实践项目的校企合作的探索。

本文以石家庄职业技术学院与北京优锘科技股份有限公司共同合作的“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”项目为典型生产实践项目,探索基于典型生产实践项目的校企合作。

“智能制造数字孪生规划设计平台”是一款基于零代码的数字孪生领域可视化开发系统,通过场景管理、图层管理、业务管理、模型管理、孪生体管理等数字孪生场景的开发和管理,构建零代码三维场景体系,实现数据实时双向互联互通,构建的实时三维模型能够快速实现地图级、园区级可视化业务数字孪生场景的呈现。将这一平台的开发和应用作为典型生产实践项目,通过校企合作,让学生参与其中,培养真正面向企业需求的人才。

一、制定针对具体问题的管理办法及实施方案

由于缺乏健全的管理、约束机制,校企合作关系难以稳定,一些具体问题的解决和管理往往缺乏依据,为了解决这一问题,石家庄职业技术学院和北京优锘科技股份有限公司以校企前期合作为基础,在已签署《校企合作框架协议书》的基础上签署《项目合作协议》,制定针对具体问题的管理办法及实施方案,构建了“两层三模块”的管理模式见图1,实现项目管理有据可依,共同保护校企双方共同利益,推进校企合作持续进行。

图1 “两层三模块”的管理模式

1.双层协议结构,明确各方权责

第一层是企业与院校签订的《校企合作框架协议》《项目合作协议》,从整体层面明确合作意向、合作领域、培养规格、工作岗位等内容,是项目的顶层设计。第二层是企业与校方项目主要执行部门在第一层协议指导下协商签署和制定的各种具体指导性文件及执行方案。主要包括项目内容的具体实施标准、各项工作的执行方案、项目中的权责分配、纠纷调解等内容的具体处理方式,是典型生产实践项目的执行层。

2.模块化管理制度保障项目运行

“人才培养模块”“师资建设模块”“科研服务模块”三模块共同构成了项目顺利运行的管理依据。《智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用项目合作协议》明确了校企双方使用“智能制造数字孪生规划平台”进行教学、生产等活动的权责;《校企合作项目运行管理办法》明确了项目管理结构及执行人员;《校外实习管理方案》《岗位实习工作方案》确定了培养规格、实习岗位以及学生权益保障等内容;《校企共建培训基地投入及使用方案》《校企沟通机制运行方案》明确了校企双方在建设投入产出比例、纠纷解决途径等问题;《校企人员互兼互聘管理办法》《企业实践与工作量认定办法》规范了校企人员流动的管理流程,给出了工作量的认定标准等;《导师选拔和培训制度》明确了企业导师的选拔培训制度;《项目科研与社会服务备案管理办法》《项目成果认定办法》明确了科研与社会服务项目管理和成果认定相关内容。

二、共同制定工学交替的人才培养方案

校企通过共同调研,发现“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”项目具有行业典型特点,其相关岗位适合智能制造相关行业,培养的人才不再是针对某个企业,而是面向相关行业。学生所掌握的技能具有一定广泛性,又具有特定的专业性。针对“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”项目特点,校企联合实施人才培养。其实施流程如下。

在分析论证智能制造数字孪生岗位群对应的专业知识、实践能力、职业素质基础上,结合产业发展及企业需求制定专业人才培养目标,根据企业的典型工作任务和职业能力要求,共同设计满足岗位用人标准的专业人才培养方案[2]。

由专家、行业领军人物、企业代表和学校骨干教师联合组成校企合作典型生产实践项目人才培养方案专家委员会,明确需求分析、方案设计、实施计划、评估反馈、优化改进等环节节点及校企双方责任人,协同推进人才培养方案的制订[3]。

1.共同确定人才培养目标

该典型项目是培养一批面向智能制造领域的掌握数字孪生技术的高素质复合型技术技能人才,推动数字孪生技术赋能先进制造业,更好的服务区域经济发展。因此,通过对京津冀地区智能制造领域企业进行走访调研,明确岗位需求,共同确定人才培养目标为:

培养思想政治坚定、德技并修、全面发展,适应区域先进装备制造业生产、管理一线需要,掌握智能制造数字孪生岗位基础知识和实践技能,面向智能制造数字孪生领域,能够利用成熟的数字孪生开发工具平台、构建数字孪生应用场景、开发数字孪生产业项目的高素质复合型技术技能人才。

2.共同构建专业核心课程体系

校企联合团队根据数字孪生应用技术人员工作岗位要求,融合国家、行企职业标准、岗位工作标准、职业技能等级证书要求修订课程标准,根据岗位所需职业素养重构课程体系,形成了工学交替的“双螺旋”课程体系,绘制课程结构图,见图2;结合工学交替“双螺旋”的逻辑关系,绘制人才培养实施过程图,见图3。

图2 课程结构图

图3 人才培养工学交替的实施过程

围绕智能制造数字孪生技术员工作内容构建核心课程体系,按照岗位入门、岗位准备、岗位体验、顶岗实习的成长过程确定课程先后顺序,分阶段、工学交替地对学生进行能力培养。

公共基础课旨在培养学生的综合素质和职业素养,作为高职学生整个学习过程中的基础部分,对于促进学生专业课程学习有重要作用;专业基础课使学生掌握机械制图、机械制造、智能制造、数字孪生的基本概念和基础理论知识,为后面的学习打基础;专业技术课使学生掌握机械控制、工业互联网、工业机器人、智能制造应用技术、数字孪生应用技术等高阶专业知识和技能,是实现专业人才培养目标的关键;集中实践课基于“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”校企合作项目设置实践内容,加强了智能制造数字孪生领域进行产线设备维护排障、数字孪生场景搭建和配置、数字孪生人机界面开发等实际工程问题能力的培养。

3.创新教学组织形式

依据数字孪生应用技术人员培养过程中学生发展的共性和个性需求,团队构建了工学交替的“柔性化,结构化”教学组织形式。

根据“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”项目分解的工作任务,实行校企共同参与的教学组织形式,校企共同实施课程管理、共同评价课程实施效果和评估技术技能人才培养质量。在工学交替过程中,企业独立承担的学分课程如表1所示。

表1 教学组织形式

三、联合打造生产实训中心,开发课程教学资源,共建项目促进“双师”型教师素质提升

1.联合打造生产实训中心

围绕产业发展需求,校企联合打造数字孪生智能制造产业应用生产实训中心。

通过企业引入国产数字孪生引擎技术及其配套的开发工具链,学校根据企业生产项目挖掘产业案例教学资源,搭建多维建模、一一映射、虚实互通、数据驱动的全新智能制造数字孪生产业实训环境;通过专业建设、资源研发、项目交付、社会服务等模块,形成智能制造数字孪生领域产教融合的全流程业务教学覆盖,能够极大的激发学生、教师积极性和创造热情,培养既具有扎实理论基础、掌握全流程工艺、又具有创新思维和科研潜力的智能制造数字孪生领域专业化复合型技术人才。同时,大力增强学校在智能制造数字孪生领域的实践教育和社会服务能力,提高学校的社会影响力和知名度,进而推动京津冀雄区域产业升级和社会进步,为智能制造数字化转型升级奠定人才和技术基础,助力国家高端装备制造产业竞争力和发展水平持续提升。

2.开发课程教学资源

充分利用校企双方各自的资源优势,由专业教师与企业专家、研发技术人员共同合作,建成由教材、教学课件、微课视频、虚拟仿真资源、企业案例库、试题库等组成的智能制造(数字孪生)立体化教学资源库,并开发“数字孪生概论”、“数字孪生建模”、“数字孪生场景搭建”、“数字孪生初高级配置”、“数字孪生可视化开发”、“数字孪生平台运维”6门课程以及配套的活页教材、教案、PPT、动画、仿真视频等。共建智能制造技术虚拟仿真实训基地,配套建设数字孪生仿真模块50个。

3.共建项目促进“双师”型教师素质提升

校企共同开发“智能制造数字孪生规划设计平台”,教师参与开发过程,在“教”之前,自己先“学”,使教师深入项目,根据项目改进教学内容。企业导师要完成部分专业核心课及实践课程的授课,参与教学相关培训,教学技能大赛。通过校企“互聘共培”,打造高素质“双师”结构教学团队。

四、创新考核评价标准和评价体系

1.组建评价委员会,共建评价体系

联合建立综合评价委员会,校企双方共同作为评价主体,制定统一的考核评价标准,建立考核评价体系,对培养出的学生进行考核。

2.开发一体化教学评价平台,建立成长档案,实现动态评价

开发一体化教学评价平台,该平台与智能制造数字孪生规划设计平台数据联动,从规划设计平台获取学生职业能力、素养方面的数据;一体化教学评价平台除统计课程成绩外,还记录学生奖惩情况、技能大赛等内容,能够进行职业能力测评。以此为依托建立学生成长档案,动态监测其学习过程中能力、素质、态度的发展变化。

3.共同实施考核评价

考核评价由教师和企业导师共同实施,结合企业岗位特点,以多元性、过程性、可视性为原则,制定考核方案。考核内容结合职业技能标准,以多样化为原则选取考核内容,主要包括专业知识、职业能力、职业素养等方面。考核方式多样化,既可通过实操、项目成果等方式完成考核,也可使用教学平台,实时统计考核结果,随时查看当前学习状况,全面、客观地评价学生在整个学习过程中的表现以及理论、技能学习掌握情况。还可以通过线上、线下考核相结合的方式完成,考核覆盖课前、课中、课后,整个授课过程,考核成绩计入学生成长档案。

每个学期对学生进行职业能力测评,结合课程成绩,生成阶段性职业能力画像,该画像能够呈现学生的职业能力,有效地与岗位能力对接[4]。根据职业能力画像,学生每个学期期末撰写下学期学习工作计划书,教师进行成绩评定、教学诊改;学生毕业时,以平台生成职业能力画像作为评价结果,企业依据评价结果安排学生入职,定岗定级定薪。

4.建立反馈制度

建立毕业生跟踪反馈和社会评价机制,定期对应届生、往届生、用人单位进行调研。调研结果反馈至人才培养方案专家委员会和综合评价委员会,用于修订人才培养方案及考核评价办法,提高培养质量。

总之,以“典型生产实践项目”为基础的校企合作针对具体岗位,具体需要,是精准化的校企合作新方式。本文以石家庄职业技术学院与北京优锘科技股份有限公司共同合作的“智能制造数字孪生规划设计平台开发与应用”项目为典型生产实践项目案例,对这种校企合作方式进行探索,以期发挥示范作用。