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智能制造背景下中本贯通人才培养模式研究与实践

刘鹏鑫 赵巍 王鹏

摘要：智能制造背景下的制造业与信息技术深度融合，推进了新生产方式、新产业形态的发展，对于人才的专业知识、岗位能力和核心素养方面的要求都有了新的变化。中本贯通的人才培养模式匹配了制造业产业升级对技术技能人才层次高位移的需求。在现代职业教育体系的框架下，中本贯通的智能制造人才培养应当打破学科体系，明确以培养应用型工程技术人才为目标，以职业能力持续累加的一体化课程体系为改革载体，以校校合作和校企合作为实践的机制保障。
关键词：智能制造;中本贯通;人才培养
智能制造是“中国制造2025”的主攻方向，作为制造业和信息技术深度融合的产物，是新一轮工业革命的核心驱动力[1]。2016年，工信部以《中国制造2025》为总纲发布了《智能制造工程实施指南（2016—2020年）》，开展智能制造试点示范和标准化建设等工作，制定了《智能制造能力成熟度模型》《智能制造能力成熟度评估方法》两项国家标准。习近平总书记在党的十九大报告中指出：要加快建设制造强国，加快发展先进制造业。智能制造技术已经成为制造业转型升级的重要着力点以及实现制造强国的关键技术支撑。
适应和引领人工智能时代变革，发展智能制造，既需要高精尖的专门人才引领前沿创新，也需要高技术高技能人才推进落地落实[2]。新形势下，中国制造业面临着产业升级优化和对人才需求规格和层次的多样化。《现代职业教育体系建设规划（2014—2020年）》提出建立职业教育和普通教育双向沟通的桥梁，普通高等学校可以招收职业院校毕业生，并与职业院校联合培养高层次应用型人才[3]。构建从中职到专业学位的一贯制技术技能人才培养体系，整合各学段的优势，发挥其整体效应，是智能化时代职业教育人才培养模式的核心框架[4]。
通过中职和本科贯通切实将普通本科创新型、复合型人才培养方案与现代职业教育相结合，优化职业教育人才培养结构，加快高端技术技能型人才系统培训的进程，实现技术技能人才培养目标与制造业转型升级的内在协同，推进现代职业教育人才培养层次的整体提升[5]很多省市推出的中高贯通、中本贯通项目，往往只是在现有课程框架下的再整合，并没有系统探索面对智能制造时代对人才需求的转变，这种框架在新的人才培养需求中要做出的调整及具体实现。本研究分析了智能制造背景下的人才需求特征，选取某职业技术师范大学机械工艺技术专业和某技师学院的数控技术应用专业中本贯通培养为个案，调研了基于智能制造时代的人才需求特征，打通现代职业教育体系，重构一体化培养方案所做出的改革与实践，为相关专业人才培养模式提供可借鉴的依据。
一、智能制造背景下人才需求特征分析
（一）专业知识需求的系统性和交叉性
数字化、网络化、智能化促进了现代制造业生产系统的高度集成及自动化。面对复杂的智能制造系统，以MES、CPS为核心的生产平台可以实现监控生产全过程，“无人化工厂”将逐步实现。一方面，人的角色定位由操作者、执行者转变为规划者、决策者，人的能动性开始突显。专业知识的属性是一种设计和决策知识，需要系统扎实的理论知识功底为基础，以确保面对情景分析、判断和决策的科学性[6]。另一方面，智能制造技术融合了机械类、电子信息、自动化、计算机以及工业工程等多学科交叉技术，跨学科交叉知识的掌握成为必然。系统化的专业知识也是保证知识的深入交叉融合和有效迁移的基础。
（二）岗位能力需求的多元化和复合化
智能制造背景下，岗位职责的弹性模糊与职业能力的交叉融合促使各类人才的边界也变得不那么清晰[7]，新的职业能力需求不断显现。根据文献[8]中的调研，对于中职毕业生的能力要求出现了会工业机器人、料库、AGV小车等智能设备操作、维护、保养能力;对于本科及以上学历的要求呈现了CAPP规划能力、开发MES管理软件、制定系统方案等能力;同时，也出现了设备布局、智能排产等新岗位职业能力要求，能力需求逐渐多元化成为趋势。岗位能力需求的复合化是另一种趋势。不仅要懂高档数控机床、工业机器人等智能装备硬件，还要具备智能产线布局、工艺节拍设计等软实力，拥有全局意识，能够理解信息、数据、系统和业务流程，技术理论与技术操作于一体的复合型人才变得炙手可热。这也推动了人才需求层次的上移。
（三）核心素养需求的实践创新和终身学习
系统的专业知识是发展综合职业能力的基础，那么综合的职业能力便是职业素养的外在体现[9]。人在生产活动中的价值体现在不能替代的素养上。工业互联网云平台的发展加快了跨平台、跨行业的协同创新，制造企业从传统的要素驱动转向创新驱动，从标准化生产转向可定制化的柔性生产。面对不同的工作场景和客户的不同需求，正确调整生产策略，创新设计、创新工艺，在实践中创新是技术技能人才的必备素养。智能化的生产模式转变的同时，也改变了技术技能人才的工作模式。从一个岗位到管理一个智能产线或监控整个车间，工作范围在加大，岗位职责也在迭代变化，创新思维、专业语义的沟通都要求知识的不断摄入累加。可以说，终身学习的素养既是适应信息化、网络化时代的变革，也是保证个人发展、就业的需要。
二、个案研究：机械工艺技术专业与数控技术应用专业中本贯通人才培养改革
机械工艺技术专业为某职业技术师范大学的优势特色品牌专业，2014年开始和某技师学院的数控技术应用专业开展了中职和本科贯通的七年一体化培养试点项目。
（一）重塑以应用型高级工程技术人才培养为根本的中本贯通培养目标
服务企业、服务社会经济发展是职业教育人才培养的目标。中职和本科培养的目标定位有所不同。中职阶段更注重岗位技能的训练，以技术为载体的文化基础和职业能力的培养。本科阶段则注重专业体系的完整性，理论课程厚基础宽口径，强调综合工程实践能力、创新能力、自学能力以及高素质。中本贯通的人才培养以培养区域经济发展需要的高素质、高層次、高技能应用型人才为目标，在充分认知中职和本科培养目标差异的基础上，取长补短，全面开展中职和本科两阶段深层次的贯通和联结，为智能制造背景下建设现代化产业体系提供强有力的人才支撑。
人才培养目标制定离不开企业和行业的需求。对企业、行业的走访调研发现，随着合作中职院校所在地区工业的不断增长，对数控技术专业人才的需求量也在同步增加。同时，随着机电设备的应用、发展及不断更新换代，对数控技术专业人才的素质、质量、技术也提出了愈来愈高的要求。除数控技术装备加工，也涵盖了机床设备生产（制造、维修）、机床使用（编程或加工）、工业机器人和高档数控机床等智能装备的运用。
基于调研结果，结合智能制造发展对人才需求的变革及合作中职、本科院校的办学特色，重塑了七年一体化的培养目标：“培养具备良好的社会责任感、工匠精神和职业道德，具有一定的创新精神、实践能力和国际视野，面向智能制造掌握现代制造领域的理论知识、技术原理，具有制造装备的工艺工装设计和编程加工能力，能够从事机械设计制造、设备维护、生产组织和管理等方面工作的应用型高级工程技术人才”。
重新修订的培养目标，在人才的知识和技能方面涵盖得更为宽广，不再局限于传统的车床、铣床等制造装备，结合智能制造的发展需求，工业机器人、高档数控机床、智能生产线等高端智能装备相关的全产业链理论知识和能力结构也纳入培养目标;突出了专业人才培养的特色，把现代生产体系中的生产工艺和加工制造作为主导方向，贯穿中职到本科的学习全过程;明确了专业人才培养的职业性、应用性和工程性，七年的学习是一个循序渐进的能力累积和知识系统的构建过程，从精湛的加工技能到生产系统的控制运行管理和工业软件的应用，再通过与工程领域的深入结合，激发实践创新能力。
（二）中本贯通人才培养方案的重构
1.制定能力递进的一体化培养方案
该专业基于培养目标，改革制定了中本贯通的培养方案，如图1所示。三年中职学段以培养综合职业能力为主线，强化技能培养兼顾素养，注重基础技能操作能力、基础设计能力的训练，达到中级技能水平的能力要求。四年本科学段以应用型高级工程技术人才培养为核心，注重专业知识的深化和技术应用能力拓展，强化工程实践、工程设计、复杂制造工艺、设备装调、智能控制、管理、装调能力训练，要求达到相应的高级或技师的能力要求。
重构后的培养方案特色鲜明，中职阶段长于实践技能的训练，本科阶段两者共同形成了一个从实践到理论、从理论再到实践的循环上升学习过程，形成从基础能力、必备能力到拓展能力递进式的能力增长，符合应用型高级人才对知识技能的认知和成长规律。因为没有达到转段要求的学生将中职毕业参加工作，所以在保证两阶段内在知识与技能无缝衔接的基础上，即课程不断线、实践技能不断线、思政教育不断线，尽可能地保证两学段的相对完整性。
2.制定中本贯通的一体化课程体系
课程体系是对培养方案的具体体现，其合理性、先进性直接决定着人才培养的水平。实现中职、本科衔接的关键和难点就在于课程体系设置。该专业围绕培养目标，以产品生命周期为主线，逐步推动能力递增为根本，融汇智能制造相关技术，横纵贯通，确保课程体系的无缝衔接。
纵向上，依据产品全生命周期模块化设计课程，划分了4个课程模块：设计模块、制造模块、控制模块和管理、装调模块，贯通七年的人才培养。融合第一课堂的通识课、专业课和选修课等理论课程，第二课堂的课程设计、实验实训、技能拓展等实践课，第三课堂的课外训练和竞赛，实现理论与实践相结合，课上和课下相结合，传统技能与智能制造技术相结合，虚拟仿真和实物实训相结合的四位一体的课程体系。同时，课程体系注重产教融合，实施产品导向的项目化教学。在中职阶段采用普通机床为主要项目对象，辅以传统加工的工艺系统，本科阶段以数控机床及智能生产线为主要教学项目，辅以数控加工工艺系统，融入精度、效率、质量、环保以及管理经营的理念。将知识点融会贯通于项目中，培养学生发现问题、解决问题的能力。
横向上，结合国家职业标准和行业标准及企业岗位的素质能力要求，基于OBE（即Outcome Based Education）的理念，建立能力矩阵，明确工作任务和知识技能要求，细化课程标准，完善课程大纲，打通中职和本科各课程间的内在联系。推动了高数、大学物理、工程材料及金属工艺学、制图、机械制造工程、智能制造等课程的教学改革。以高等数学为例，秉承够用就行，以应用为本，不纠结复杂推导和理论求解。根据大机械类专业课程的需要，将课程目标设定为：“掌握几何和力学分析工具，服务于机械专业课程。” 对课程不同章节进行了重组，将原理相同、内在关联的知识模块化，让学生具备用理论知识解决实际问题的能力，做到有的放矢，学有所用。通过调研、授课资源共享和中职院校一起重构新的课程标准、开发教材教具，真正实现中职与本科两阶段在知识和技能方面的无缝衔接。以中本贯通的制图课为例，中职阶段围绕二维制图、画法几何等基本知识讲解，本科阶段则注重三维造型的训练，融入精度设计的思想，实现从会识图、会画图、会设计的能力递增。通过课程内容和技能训练的逐步深化、拓展，增强学生的目标感，激发学习的内在动力，从根本上保证人才培养的质量。
融入智能制造相关技术，同步现代职业教育发展。面对智能制造的快速发展，充分考虑人才培养需求，围绕培养目标，课程设置上以机械核心课程为主线的同时，把智能生产模式、技术创新等先进制造理念融入其中，开设了3D打印技术、机器人技术、计算机工业控制、传感器与检测技术、智能制造技术与实践等课程。结合智能制造“数字孪生”教学的特点，基于校企合作的数控系统与智能制造装备创新中心，把企业引进学校，与企业在教学、科研、对外服务等全方位的深度合作，为学生提供真实的训练场景及训练项目，学生的全产业链的实战水平大大提升，确实地为智能制造储备了智力资源。
三、智能制造背景下中本贯通人才培养的对策建议
（一）明确：以培养应用型工程技术人才为目标
根据人才分类理论，通常把人才分为学术型人才、工程型人才、技术型人才和技能型人才四种[10]。职业教育以培养技术技能型人才为目标，着重于生产一线的工艺设计、设备维护、设备实操。普通本科教育侧重培养重视理论研究的学术型和具有设计、规划、决策能力的工程型人才。中本贯通的终极目标是为了满足产业转型升级导致的人才层次高移的需求，改变技术技能人才长期处于“断头教育”的状态。要实现这个目标，可以从下面两个方向入手，其一深入调研论证，以行业企业需求为导向，服务区域经济发展，明确两阶段的培养目标，实现从技术技能型向工程技术型的升迁，适应智能化生产对于各层次人才相互融合的發展态势，体现出“1+1>2”的贯通优势。其二，智能制造是一个复杂的工程系统，理清智能制造的知识体系，不以追求深奥复杂的理论研究为发展方向，做好上、下层职业教育的对接工作，突出专业特色，如调研案例中，智能制造离不开生产工艺的设计与创新，结合专业的发展基础，以生产工艺和加工制造为切入点，重构了适应智能制造发展的人才培养目标。
（二）革新：以职业能力持续累加的一体化课程体系为载体
中本贯通实现了现代职业教育体系的纵向贯通，其核心和难点在于一体化课程体系的设计。国务院印发的《关于深化产教融合的若干意见》强调，要推行面向企业真实生产环境的任务式培养模式，在人才培养过程中，打破学科型课程体系，重建以工作过程为导向、以职业岗位标准为主线的课程体系[11]。这也给出了在职业教育框架下一体化课程体系设计的基本遵循。
通过对调研案例的分析研究，构建科学贯通的一体化课程体系，提出如下建议：一是第一课堂的理论课程服务应用需求，确保相对完整的知识体系和七年知识发展的内在连贯性。在有限的学制内，优化课程体系，对于高数、物理（大学物理）、英语等通识课秉承够用就行;贯穿中职和本科两阶段的专业课打通内在逻辑关系，形成认知—掌握—应用—创新的协同联动;本科阶段新增的专业课和选修课起到知识拓展和完备的支撑作用，以满足智能制造背景下对专业知识的需求特征。二是面向工作场景，以工作体系为技术技能的衔接逻辑，构建第二课堂中的实训、技能训练课程。数字化产品设计、基于智能装备的生产作业、管理运营等都是智能制造的工作场景。这就需要围绕培养目标有所侧重的细分工作任务。如中职阶段重点训练普通机床、工业机器人的实操训练，本科阶段进一步拓展到五轴数控机床、智能产线、经营管理的训练。三是第二、三课堂相互协作，培育综合能力和职业素养。团队协作能力、组织管理能力、交流沟通能力、实践创新能力、自主学习能力是除了必要的理论知识和技术技能之外的职业素养。以技术技能为载体，不断深化实践教学，鼓励学生参加课外竞赛、技能拓展训练、创新创业训练、顶岗实习是获得上述能力的有效途径。四是保证两学段的课程体系相对完整，推行两阶段技术技能的标准化认定。对于中职学生而言，中本贯通并不意味着进入升学的保险箱，需要经过系统的过程考核和结果考核。两学段的相对完整确保了无法升学的学生可以有就业的技能;实行1+X证书制度是职业教育分层衔接的有力保障，也确保了理论和实践知行合一。建议中职阶段获得中级技能水平的证书为转段的要求，本科阶段则要求获得高级技能水平的证书。
（三）实践：以校校合作和校企合作为机制保障
在中本贯通的人才培养中，要解决的一个主要问题就是如何真正做到知己知彼、深度融合。不同院校之间，让双方在信息交换、协作交流以及解决问题的效率等方面都面临考验。建立有效的教学组织管理制度，保障教学管理衔接的科学、规范、高效;利用互联网搭建协作平台远程沟通交流，保证信息的实时性;定期互访，面对面座谈，教学观摩;设立不断线的远程班主任制度，通过布置作业、调查问卷、主题报告等形式引领学生;中职、本科教育资源共享，听取各方建议，完善育人机制;协同联动，实现从培养目标、能力矩阵、培养方案、教学实施、实验实训、教材开发的全过程协作融合。
智能制造背景下的人才培养离不开工作场景下的真实训练。一方面，智能化的生产设备价格昂贵，学校的职业教育很难拥有完整的生产体系;另一方面，生产场景上层的生产运营管理全过程的实践也是普通学校难以模拟的。双重压力下，与智能制造企业的深入合作就成为复合型技术技能人才培养的有力保障。
与企业合作的切入点是双赢的基石。其一，可聘请企业工程师做导师，把真实生产场景中的问题引入实践中，由校內导师带领学生共同解决，在实践中创新;其二，通过顶岗实习、现代学徒制，让学生深入企业，使专业知识和技能在工作场景中不断提升，也为企业做好人才储备库;其三，推进工管交叉融合，软硬并举，如工科专业与智能制造软件开发公司合作，互为补充，共同开发优质教学案例，促进学科专业与企业的转型升级。
参考文献：
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[11]张学英，崔志莉，赵巍，等.人工智能下应对技能人才需求的职教师资培养研究[J].理论与现代化，2020（4）：64-72.
（责任编辑：刘东菊）

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