新工科背景下高職工業機器人專業復合型創新人才培養體系研究與實踐

段向軍 朱方園 趙海峰

摘要：產業轉型升級對高素質技術技能人才提出了復合型、創新型等新要求。通過借鑒國際工程教育專業認證、打造技術技能創新服務平臺、打造高水平師資隊伍、深化教學改革、打造高水平實訓基地、打造三層遞進創新創業教育體系等措施，構建了高職工業機器人技術專業復合型創新人才培養體系，獲得了較好績效，為同類專業提供借鑒。

關鍵詞：新工科;工業機器人技術專業;復合型人才

中圖分類號：G718? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1672-5727（2019）05-0052-05

為應對新一輪產業變革，教育部在本科院校推出新工科研究與實踐計劃，先后發布了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，加快推進建設工程教學強國的步伐。《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》指出，新工科研究與實踐主要內容包括工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系[1]。中國工程院院士李培根教授針對新工科提出了學生能力新素養、專業和課程新結構、教育教學新方法的內涵[2]。職業教育與普通教育是兩種不同教育類型，具有同等重要地位[3]。高等職業教育作為職業教育組成部分，擔負著培養復合型技術技能人才的重任，為產業轉型升級輸送高素質技術技能人才。筆者認為，高職復合型技術技能人才的“復合型”內涵與新工科的內涵是一致的，從能力視角可理解為專業交叉、跨界融合能力和專業能力與非專業能力并舉兩個層面。高職工業機器人技術專業作為新興專業，面向工業機器人應用領域培養復合型高素質技術技能人才，具有“新工科”專業的特征。為適應產業轉型升級對技術技能人才的新需求，我校工業機器人技術專業多措并舉，打造工業機器人應用領域人才培養高地，服務區域發展和產業轉型升級。

一、高職工業機器人技術專業現狀

圍繞國家戰略性新興產業發展，自2013年以來，廣大高職院校紛紛開辦了工業機器人技術專業，開設該專業的高職院校從2013年的2所增加到2019年的616所，總體上表現出專業規模擴張過快的態勢。其中，100所國示范高職院校中開設工業機器人技術專業的有61所，100所國骨干高職院校中開設工業機器人技術專業的有48所，其他高職院校507所。開設工業機器人技術專業超過30所高職院校的省份有9個，如下頁表1所示。由表1可知，工業發達地區尤其是機器人產業發達地區開設工業機器人技術專業的高職院校較多，體現了高職院校專業設置服務區域產業發展的特征。同時也存在工業機器人產業欠發達地區的高職院校存在盲目開設該專業的現象。由于工業機器人技術專業創辦發展時間較短，存在對當地產業發展趨勢研判不精準而盲目招生、專業培養目標不明晰、專業師資隊伍總體水平不高、實訓基地設備不足、課程內容與職業標準不吻合、授課方式方法陳舊等不足。

二、工業機器人技術專業復合型創新人才培養體系的構建

（一）借鑒國際工程教育專業認證開展專業內涵建設

隨著我國成為《華盛頓協議》正式成員國，本科院校掀起了工程教育專業認證的熱潮，助推了廣大高職院校對《悉尼協議》的研究和本土化設計應用。基于“以成果為導向，以學生為中心，持續改進”的教育理念，按照《悉尼協議》專業認證規范和畢業生特質要求，我校工業機器人技術專業開展國際工程教育專業認證試點，按照定義需求、確定培養目標、明確畢業要求、分解能力指標、優化課程體系、開發課程大綱、實施課程教學、設計持續改進方案、完善支持條件的工作流程，重新開發了專業人才培養方案，并在2017級學生中實施。需求分析不僅是狹義的崗位任職能力需求分析，還應考慮人的全面發展以及國家要求、學校自身定位與特色、師生家長期望等外部需求。培養目標是指畢業生在畢業后3～5年左右應達到的專業水平和職業成就，根據需求分析確定培養目標，培養目標要符合學校定位，適應社會經濟發展需要。畢業要求也稱為畢業生核心能力，是對學生畢業時應該具備能力的具體描述，是學生畢業時應達成的學習成果，培養目標決定畢業要求。對核心能力進行細化，解構為20條左右的核心能力指標，為構建課程體系提供更具體、更全面的參照。課程體系要全面支撐能力指標的達成，從而支撐畢業要求的達成。根據課程體系開發課程大綱，課程大綱包含了課程基本信息、教學目標、學習目標、課程支撐的核心能力、教學內容、教學方式、評價方式等核心要素。教學實施是實現教學目標的核心環節，需要師資、實踐教學條件、教學資源、后勤保障等多方面的支持。教學實施必須堅持以學生為中心，關注學生的學習體驗和教學實效，涌現了翻轉課堂、混合式教學、一體化教學等一批優質課堂，增設了專業核心課程實踐考核環節，在培養學生專業能力的同時還培養了問題解決、信息素養、溝通合作、責任意思、項目管理等非專業能力。設計了教學單元循環、課程循環、畢業要求循環、培養目標循環的四循環質量持續改進機制。重新開發了課程過程性考核表、課程實施分析表、課程總結等表單，并實施信息化教學管理。

（二）產教融合打造技術技能創新服務平臺

服務智能制造，專業與智能制造技術鏈上游企業南京埃斯頓集團公司合作，打造技術技能創新服務平臺，集聚資源，校企協同育人。合作企業向平臺輸入先進的技術、設備、兼職教師資源，學校向平臺輸入場地、師資、教學資源等，使平臺集人力資源培養、團隊建設、技術服務、創新創業、學生就業功能于一體，服務產業轉型升級。該平臺解決了校企合作穩定性、長效性和可持續發展動力不足的難題、課程體系無法適應智能制造背景下企業對高素質技能人才新需求的難題、實踐教學設備與智能制造主流技術無法匹配的難題、教學團隊綜合能力提升缺乏有效途徑的難題。在平臺資源集聚效應下和董事會領導下，學校與南京埃斯頓合作共建了埃斯頓機器人學院、省級產教深度融合實訓平臺——江蘇省工業機器人4S中心并成立南京埃斯頓南信科技有限公司，聯合開展現代學徒制人才培養、社會培訓、技能鑒定、創新創業、技術服務、技術研發。平臺架構和功能如下頁圖1所示。

（三）打造高水平師資隊伍

建設高水平的教師隊伍是高職院校內涵發展的必要條件，也是高職院校提高人才培養質量、適應產業轉型發展的重要保障[4]。通過與南京埃斯頓、ABB等國內外著名企業校企混編師資團隊，打造了一支結構合理，具有教師、工程師、企業培訓師“三師”特色的師資團隊。通過博士引進和培育工程，進一步提升師資團隊的研發實力和技術服務能力，建設1個博士團隊工作室和1個大師工作室，打造由產業教授、博士、全國技術能手、教學能手領銜的江蘇省優秀教學團隊和科技創新團隊，建立專業人才培養和技術服務協同機制。圍繞《江蘇省機器人產業發展三年行動計劃（2018—2020年）》，申報省工程技術研究開發中心——江蘇省機器人與制造智能化工程技術研究開發中心，積極參與專用伺服電機和驅動器、末端執行器等關鍵技術研發攻關。

（四）深化教學改革、優化課程建設

課程是教育的最微觀問題，但解決的是教育最根本問題。課程體系開發要對接職業崗位群，課程內容要對接國家職業標準，課程體系要支撐畢業要求的達成。工業機器人技術專業作為新興的工科專業，具有多學科交叉融合的特征。基于此特征，構建了機、電、控制基礎平臺課程，工業機器人典型應用模塊化課程，工業機器人系統集成提高課程模塊。系統集成提高課程模塊主要針對研究性學習、各級技能競賽學生開設，提高學生的專業綜合實踐能力，課程學分作為學生的拓展課學分，課程是體現“以學生為中心”理念的“最后一公里”。課程體系確定后，課程內容優化和課堂教學改革是至關重要的，課程學習目標達成了，才能保證畢業要求和培養目標的達成。在“以學生為中心”理念的指導下，工業機器人技術專業課程的總體改革思路是教學做一體化，同時借助信息技術手段，開展了翻轉課堂教學、行動導向教學、混合式教學等形式多樣的課程教學改革。

（五）打造高水平實訓基地

實訓基地是培養學員專業實踐技能和技術積累的重要場所，通常由多個實驗實訓室按照一定的邏輯構建而成，一般分為校內實訓基地和校外實訓基地。與西門子、埃斯頓、亞德客、ABB等公司合作，覆蓋智能制造核心要素，從專業群的角度出發，按照“系統認知、專項訓練、綜合能力提升、技術研發”的思路，系統化構建了校內實踐教學基地。參照職業標準，提煉專業核心技能，校企聯合開發實訓項目，建設數字化實踐教學資源。加強環境建設，體現企業文化、行業規范，開展基于真實生產環境的任務式教學，提高實踐學時比例，強化工匠精神培養，打造了集人才培養、社會培訓、技能鑒定、技術研發、創新創業功能于一體的校內實訓基地，著力培養一批智能制造產業急需技藝高超的高素質技術技能人才。

首先，工業機器人技術專業，屬于我校智能制造裝備技術專業群。專業群的構建為針對智能制造企業層級及智能制造系統技術特征，組建面向產品生命周期的智能制造裝備技術專業群，其中模具設計與制造專業由面向產品設計向數字化設計與制造方向轉型，工業機器人技術和數控技術專業主要面向制造企業設備級，機電一體化技術專業主要面向設備級和車間級，智能控制技術專業主要面向車間級和企業級，工業網絡技術專業主要面向企業級和互聯網，為產業轉型升級提供技術路徑和高素質技術技能人才。智能制造裝備技術專業群構建邏輯，如圖2所示。

專業群校內實訓基地構建同樣基于系統思維，從工業應用場景入手，按照業務導向的邏輯，分析應用場景設計的技術架構，據此構建專業群校內實訓基地，支撐課程教學。實訓基地體現了技術系統性、專業融合性、應用共享性的特征。實訓基地構建邏輯如下頁圖3所示。

圖3中闡釋了面向工廠自動化和機械加工領域的兩大綜合系統涉及的技術要素，兩大系統主要服務于相關專業的低年級的系統認知體驗課和高年級的系統綜合實踐課。智能制造數字化訓練中心主要涉及企業級、車間級和產品設計層面的相關技術與應用軟件。針對系統設備級的控制層，建有PLC技術應用實訓室（西門子、三菱）、工業網絡實訓室、工業組態實訓室等。針對設備級的現場層，建有工業機器人4S中心、數控與模具實訓中心、機械基礎訓練中心，每個中心包含若干個實驗實訓室，電氣控制實訓室、運動控制實訓室、傳感與視覺檢測實訓室、機電技術綜合實訓室等可組建小型自動化系統或機電系統的綜合性實訓室。同時，建有3D打印研究室、工業機器人技術應用研究所、學生創新實踐室，為博士工作室、大師工作室、學生創新實踐提供平臺支撐。

（六）打造三層遞進創新創業教育體系

營造創新創業氛圍，提升學生創新創業意識，培養學生創新創業能力，轉化學生創新創業成果，建立三層遞進創新創業教育體系，基礎層打造研究室工作平臺、創新創業課程平臺、創新創業師資培養平臺、學生社團活動平臺，中間層打造競賽平臺，高層打造創新創業工作坊，為雙創學院選拔優秀人才，如圖4所示。新建了機器人技術應用研究所、3D打印研究室、學生創新實踐室，升級原有的工業控制研究室為智能制造技術研究室。教師通過研究性學習，培養學生創新思維以及開展項目研究的方法、流程。開發“創新思維與實踐”課程，必修“大學生創業教育”課程，加強課程建設，培養學生的創新思維與方法、創業意識。同時，加強創新創業教育師資培養，為學生提供個性化的職業規劃與創新創業咨詢指導，依托博士工作室、大師工作室組織開展創新工作坊工作。梳理、優化、規范了學生社團活動，加強指導和考核，將創新創業類活動課程化并提出學分要求。通過基礎層平臺的培養，定期舉辦專業技能競賽、創新創業競賽，積極參加各類技能大賽、創新訓練計劃項目、挑戰杯、全國發明杯等，進一步提升學生的綜合實踐能力。采取項目管理形式組隊，通過創意激發、創新實踐、產品開放的活動，開展創新創業實踐活動，為雙創學院選拔優秀創新創業人才。

三、專業辦學成效

（一）師資團隊綜合水平顯著提高

依托技術技能創新服務平臺，在博士團隊工作室和大師工作室帶領下，專業教學團隊的教學、科研、技術服務水平得到顯著提升。專業教學團隊入選江蘇省優秀教學團隊培養對象，學校智能制造技術創新團隊。教學團隊成員入選全國技術能手2人，省“青藍工程”中青年學術帶頭人1人、優秀青年骨干教師3人，省“333人才工程”培養對象2人。團隊承擔市廳級以上教科研課題10余項，2人獲全國工業機器人技術應用技能大賽職工組一等獎，在省級信息化教學大賽、微課競賽等教學比賽獲獎10余項。

（二）專業社會服務能力提升

依托平臺資源匯聚效應，三年來，專業先后承擔江蘇省行業緊缺人才（工業機器人技術）培訓、省“英才名匠”培訓、埃斯頓客戶培訓、南京林業大學專業綜合實踐教學等近20期，參加學員近1 000人次，承擔技術服務經費到賬近200萬元，教學團隊申請發明專利50余項。專業獲國家教學成果二等獎、省級教學成果特等獎，江蘇省產教深度融合實訓平臺，江蘇省高水平骨干專業，江蘇省“雙高”工程院校重點建設專業，學校首批國際工程教育專業認證試點專業，入選高職院校教師培訓項目。

（三）學生創新實踐能力顯著提高

專業學生在全國工業機器人技術應用技能大賽中獲一等獎1項、二等獎2項，全國工業機器人虛擬仿真大賽一等獎1項，二等獎2項，江蘇省大學生“挑戰杯”創新能力大賽特等獎1項，江蘇省機器人大賽工業機器人分項冠軍2項，省優秀畢業設計二等獎2項，承擔省級大學生創新實踐訓練計劃項目6項，全國大學生“發明杯”、江蘇省高等職業院校技能大賽等各類省級以上比賽獲獎20余項，學生參與發明專利5項。專業畢業生受到平臺合作企業的高度認可。

參考文獻：

[1]教育部高等教育司.教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL].（2017-02-20）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究， 2017（4）：1-4.

[3]中華人民共和國國務院.國務院關于印發國家職業教育改革實施方案的通知[EB/OL].（2019-01-24）.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-02/13/content_5365341.htm.

[4]林宇.高等職業院校師資隊伍建設的現狀、問題及對策[J].中國高教研究， 2015（1）：79-82.

（責任編輯：劉東菊）