基于工業4.0的檢測技術課程改革探討

莫毅+謝彤+周雪會

【摘 要】本文分析檢測技術課程教學中存在的問題，探討目前工業4.0對檢測技術的要求以及高職教育存在的優缺點，提出以智能檢測技術為基礎，將工業機器人、機電一體化、電氣自動化、通信專業作為平臺搭建出一套完整的工業4.0智能生產模式，通過這四個專業平臺的融合，使學生學習到更多的前沿科技和專業技能。

【關鍵詞】檢測技術課程 工業4.0 智能制造 教學改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06C-0157-02

面對《中國制造2025》提出的智能制造的要求，高職院校據此進行了課程教學改革，包括不斷激發學生的學習興趣和熱情，促進學生的自主學習，啟發他們的創新創業思維，錘煉其分析問題解決問題的能力。課堂以學生為主，以育人、以學生掌握核心技能的培養體系等課程實踐推動了新一輪的高職院校教學改革。本文以智能檢測技術為基礎，將工業機器人、機電一體化、電氣自動化、通信專業作為平臺搭建出一套完整的工業4.0智能生產系統，通過這四個專業平臺的融合，使學生學習到更多的前沿科技，掌握到更多的專業技能和知識，提高其就業和創新創業能力。

一、檢測技術課程教學中存在的問題

（一）課程設置追求學科的系統化。目前基于機電一體化設備的自動檢測技術課程仍然沒有跳出學科體系的制約，嚴格追求學科知識的系統化，造成學生“機不太懂、電也不太通”的尷尬局面，更重要的是，并不能認清自動檢測技術在機電一體化教學體系中的關鍵作用，進而整個學科系統化方面沒有與自動化學科體系區別開來，失去了專業應有的特色，達不到培養目標。

（二）課程知識以自動化學科為主。自動檢測技術課程的設置主要還是以自動化專業的自動化檢測技術為基礎，比如其教學內容、教學目標和教學資源都是在自動化專業的基礎上來開展，這就偏離了機電一體化學科對自動檢測技術的要求，也忽視了自動檢測技術在機電一體化中的基礎性和貫穿性，其與自動化學科的自動化檢測技術區別不大，而且自動化學科的自動檢測技術其本身的教學內容、課程知識跟不上社會生產發展的需要的話，將會加劇目前機電一體化學科中自動檢測技術 的教學內容偏離實際需要和促使知識的老化，這必然導致培養目標很難適應當今機電行業發展要求。

二、工業4.0發展對教學形態的要求

工業4.0要求物聯網技術和工業自動化結合起來，實體經濟在互聯網下才能生存。在這種大背景下，高等教育特別是高等職業教育在未來幾年將面臨教育方法、教育內容、教育方式的改變，面臨如下幾個問題。

第一，在進行教學的時候，涉及多個專業的聯動，包括通信、計算機、網絡及自動化類專業。尤其是物聯網工業研發現在遇到瓶頸，目前市場需要的工業機器人設備需求量很大，涉及教師教育理念的更新和專業技術的提升，都是我們要面對的。目前，工業物聯網的市場比較混亂，沒有形成一個良好的產業鏈，但是教育卻要先于市場，故對教學的要求更高。

第二，教學設備缺失，工業4.0+物聯網技術需要工業示教機器人、智能傳感器、模擬生產線等，而且各種通信協議、平臺系統都需要建構，不僅設備投入需要大量資金，而且也需要優秀的師資隊伍，同時制定教學大綱、教學計劃，進行課程改革。

第三，就目前工業智能化發展的情況，高等教育必須先于市場的發展，但是沒有市場的指向，教育須更加緊密圍繞在市場周邊，緊盯市場的變化、動向來調節教學內容。中國的工業4.0是一個漫長而又艱辛的路程，一套真正的工業4.0系統涵蓋了云計算、通信系統、機器協同控制、傳感技術等多種平臺的無縫銜接，這樣一套系統目前國內還沒有，對于教育來說，面對的未知和不確定性更多，教學難度更大。

第四，工業4.0在中國才剛剛開始，發展的道路必定是長期而曲折的，建立智能制造的工業體系不會一路坦途，涉及云計算、系統、工業機器人與智能生產線的協同及智能傳感器的應用。對此，高等職業教育必須抓住工業4.0發展的契機，不斷改革教育方式，教學理念和教育思路，探索出符合市場發展的高等職業教育之路。

三、課程改革措施

本文根據“基于機電一體化設備的自動檢測技術課程教學改革研究”項目進行探討，該項目完成情況如下：其一，以FESTO傳感器設備及自動化生產線為平臺，開發出教學做一體化實驗實訓項目8項。其二，根據機電一體化專業2013級學生（160個學生為對象）的情況，展開該項目的課程實踐，并論證設計方案的可行性和效果。其三，完成自動化檢測技術課程的課程標準、課程實施方案、考核實施方案、資源建設方案的編寫。

針對以上的完成情況，本文繼續探討該項目的改革措施。

第一，整合各專業的設備資源，完成學院“基于機電一體化設備的自動檢測技術課程教學改革研究”項目的結題工作，利用該項目的研究成果，依托工業自動化示范特色專業及實訓基地建設項目，組織項目組成員制訂系統的可行性方案。考慮到自動檢測技術是貫穿整個工業機器人、機電一體化、電氣自動化、通信專業學習的一門學科，可以有針對性地開發出工業物聯網的平臺，該工業4.0系統方案提供了基于工業機器人的機電一體化實訓平臺，其中包括物聯網系統、西門工業網絡系統、云服務系統搭建平臺以及多個電腦端及APP人際交互平臺。

第二，針對智能生產系統的需要適當地修改工業機器人、機電一體化、電氣自動化、通信專業的教學計劃。在制訂專業教學計劃時，需協調各個專業的課程、實驗設備、課程標準，最終制定出合理的人才培養方式，同時在實施人才培養模式過程中，根據反饋可以適當調整專業教學計劃。

第三，依托工業自動化示范特色專業及實訓基地建設項目，通過整合，建立多用途的實踐實驗室。目前實驗室有工業機器人基礎實驗室、工業機器人操作實驗室、物聯網技術操作中心和移動通信設備實驗室等，這些實驗室通過互聯網監控技術把實驗室的設備輸出作為多用途的實踐實驗室，即建立的這個實踐實驗室可以稱為集散控制中心或者控制中心。

第四，以自動化教學團隊的實驗設備為基礎，實施該方案，通過2-3年的教學實踐，評估考核方案的合理性并進行及時調整，使之更好地適應工業4.0的教學改革要求。

第五，結合課程標準、課程實施方案、考核實施方案及教師隊伍和學情，編寫實訓指導書及教材，并建立起該課程的教學資源庫，實現資源共享。前期開發物聯網工業機器人套件，建立PLC控制系統和自動檢測技術系統。中期通過企業調研，合作開發若干適合課程改革的教學計劃。后期分析方案的運用效果，得出優缺點。根據論證結果完成“自動化檢測技術”課改教材項目的編寫和資料的收集，并完成校本教材的編寫、電子教案及多媒體課件等。對區內外高職院校相關課程進行調研，并進行課程標準、課程實施方案、考核實施方案、資源建設方案的編寫。

研究思路如圖2所示，組織成員前往區內外培訓補充知識，完善知識結構，包括機器人、物聯網等專業知識，同時成員間經常相互交流，提出改革的建議。

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【作者簡介】莫 毅（1981— ），男，廣西南寧人，碩士，廣西工業職業技術學院講師/工程師，研究方向：智能化機器人工作系統。

（責編 盧 雯）