高職智能制造類專業程序設計課程改革初探

周國棟

摘? 要： 分析了目前高職智能制造類專業在程序設計類課程教學中面臨的問題，介紹了國內外工科專業程序設計能力培養的現狀。結合我國智能制造行業的現狀，提出了程序設計課程的改革方案。為面向智能制造類專業的高職工科人才培養方案的制定和改進，起到理論指導和實踐參考作用。

關鍵詞： 程序設計; 課程改革; 智能制造; 高職教育

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1006-8228（2019）08-62-03

Abstract： This paper analyses the problems faced by intelligent manufacturing specialty in teaching of programming courses in higher vocational college at present， and introduces the current situation of the training of programming ability of engineering specialty at home and abroad. Based on the current situation of intelligent manufacturing industry in China， the reform plan of programming courses is put forward. It will provide theoretical guidance and practical reference for the formulation and improvement of the training plan of engineering talents in higher vocational colleges for the specialty of intelligent manufacturing.

Key words： programming; curriculum reform; intelligent manufacturing; higher vocational education

1 程序設計能力不足已成為高職智能制造類專業發展的一大瓶頸

隨著以智能制造為主攻方向的“中國制造2025”戰略的持續推進，面向智能制造崗位的高技能人才培養改革備受關注。智能制造要盡快落地，并形成推動制造業全面升級換代的有效推力，就必須要有數量足夠、素質優秀、技能過硬的職業技能人才做保障。2018年，教育部提出“新工科”建設發展戰略，2019年春節一過，國務院便公布《國家職業教育改革方案》。

智能制造在高職專業里涉及到的專業比較多，主要有機電一體化技術、數控技術、工業機器人技術等，隨著技術的不斷進步，更多的信息技術開始融入智能制造，比如人工智能、機器視覺、大數據、云計算等。目前，將機電和信息兩類專業進行融合，是很多高職院校的專業改革方向之一，我校在2018年積極行動，將機電工程系和網絡技術系合并，并成功立項湖南省高職院校一流特色專業群-以智能制造為發展方向的互聯網工程專業群。

一年以來，融合發展的專業群建設初見成效，在2018年全國智能制造大賽中，斬獲全國一等獎，并先后獲得多項以智能制造為研究方向的省級課題立項，進入全省甚至全國的智能制造專業前列。

融合發展也暴露出一些問題有待我們繼續深入改革，工科學生的程序設計能力較弱，不適應企業對智能制造崗位的需求，這是其中最突出的一個問題。隨著工科專業深化課程教學改革，一批“軟硬融合”的新課程及其實訓室逐步開設，有新一代可編程控制器（PLC S7-1200）實訓室、組態控制實訓室、工業機器人應用實訓室、工業網絡與工業APP實訓室等等。跟傳統實訓室相比，這些實訓室更現代、也更貼近智能制造時代的需求。與此同時，由于學生前期程序設計能力準備不足，導致教學進度推進慢，教學效果不好的問題也日趨凸顯。

其實，不單是在學校里，智能制造的應用企業也同樣面臨技術人員軟件操作能力不夠的問題。

因此，我們必須正視的一個變化：智能制造崗位的人才能力需求正在發生著巨大的改變，已經由過去強調硬件操作能力變為強調軟件操作和程序設計能力。

毫不夸張地說，工業4.0主導的智能化時代，程序設計能力已經上升為高職工科學生必須具備的核心技能之一，而當前的培養方案卻大都停留在工業3.0自動化時代的硬件調試能力的培養。因此，改革培養方案，盡快彌補程序設計能力不足的短板，成為智能制造背景下工科技能人才培養的當務之急。

2 國內外工科專業程序設計能力培養的現狀

美國是一個極其重視軟件開發和程序設計能力的國家，其高等職業教育主要在社區大學完成，據2016年的統計數據顯示，美國社區大學的工科專業，程序設計能力培養的課程非常豐富，從程序理論的基礎知識，到matlab等工具的使用，再到人工智能的前沿均有涉及，開設課程學分普遍達到231左右，占據所有開設課程學分的50%以上[1]。

德國工業非常發達，工科人才的培養也有很多可取之處。21世紀處，德國率先在全球范面內開展以程序設計能力為核心的本碩連讀的工程人才培養模式，其中以德國亞琛工業大學、德國達姆施塔特大學等高校最為著名。同樣，德國的高職工科人才也越來越重視程序設計的培養，從2014年開始，德國實施 “職業教育結構改革計劃”，每年投入3700萬歐元將傳統機電制造業向智能制造轉變[2]。

國內的理工類院校，工科學生程序設計能力的培養改革受到各高校的普遍關注，北京航空航天大學的宋友教授認為，程序設計能力是所有工科專業學生的必備基礎，在信息時代，其基礎性地位就跟數學、物理等基礎學科一樣，已不可或缺[3]。上海交通大學的汪紅兵教授通過對C語言程序設計課程的教學分析和研究，探討了工科學生計算思維的培養[4]，湖北工業大學的王春枝教授分析了當前培養模式存在的問題，結合教學實際，提出課程整合和強化實踐等一系列方法和措施，用以改進程序設計能力培養模式[5]。

除了本科院校之外，高職的一些教育專家也進行了卓有成效的研究，無錫職業技術學院的張節蘭老師提出，對于高職工科專業學生，程序設計能力是其將來在科學研究、工程實踐中進行邏輯推理、問題求解、方案設計、信息處理、數據管理等方面的基本能力[6]。深圳職業技術學院的張競丹教授在與華為校企合作的長期實踐中，總結出適合于工科專業程序設計類課程"校企合作、工學結合"的實踐教學方法，并建立了與高職教育人才培養目標相一致、適應社會需求的課程體系，并取得了一定的教學效果[7]。

綜上所述，從本科到高職，工科學生程序設計能力的培養問題，都普遍存在，且越來越受到關注。有部分學者對此進行了較深入的研究和實踐，并得到了一些成功經驗。但現有的研究都過于寬泛，缺乏針對性，而導致收效甚微。本文將范圍限定在“智能制造”這個背景下，來具體研究所涉及到的工科專業如何培養智能制造方向所需人才的程序設計能力。

3 程序設計課程的改革方案

第一階段，調研對象為智能制造的典型技術技能崗位，通過對崗位當前所需的核心技術技能以及最新發展趨勢的分析，得出保持技術技能持續發展以及持續創新，所需必要的程序設計知識、能力和素質體系，為進一步的培養方案和課程改革做準備。

第二階段，構建新的高職工科人才培養體系，在第一階段研究結論上，對比當前人才培養體系中不適應智能制造對程序設計能力需求的因素，并制定出高職工科專業程序設計模塊的基本框架。

接下來，進入第三階段，設計出基于新程序設計能力框架的主干課程體系，進一步細化出相應的課程教學大綱，并組織企業專家和骨干教師進行論證。

第四階段轉入實踐研究，選取當前熱門專業機電一體化技術和工業機器人技術兩個專業進行試點，按照新的課程教學大綱，以一到兩門課為突破口，通過二年的新課程體系實踐，對比分析學生程序設計能力的提升效果，最后總結改進，得到較為完善的程序設計能力模塊課程體系和教學資源。

4 結束語

經過兩年多教學改革，目前初步取得了一些成果，成果包括三類，一是論文，主要展現智能制造視域下高職工科專業程序設計能力的內涵，二是課程模塊教學標準，展示面向現代智能制造崗位的高職工科專業新能力培養的實施方案，三是教學資源庫，用來幫助教師開展新能力培養教學實施，以及學生的自學。

高職智能制造類專業程序設計課程改革有十分重要的意義。一來將可以為面向智能制造類專業的高職工科人才培養方案的制定和改進，起到理論指導作用，為全國智能制造類專業的教學改革提供理論依據。二來將有望改變工科專業學生程序設計能力不足的現狀，培養出更多既懂工業，又懂人工智能和物聯網技術應用技術的高技能人才，為我國智能制造的發展提供更好的智力支持和人才儲備。

參考文獻（References）：

[1] Benioff M R，Lazowska E D.Reports of presidents information technology advisory committee（PITAC）. Computational science： ensuring Americas competitiveness，2017.

[2] 王紫君. 工程人才計算能力內涵及培養模式研究[D].浙江大學，2016.

[3] 宋友.面向大類工科專業的程序設計課程教學改革[J].中國大學教學，2018.11：47-50

[4] 汪紅兵，姚琳，等.C語言程序設計課程中的計算思維探析[J]. 中國大學教學，2014.9： 59-62

[5] 王春枝，嚴靈毓，徐慧.程序設計能力培養模式探索[J].軟件導刊，2019.3.8.

[6] 張節蘭，姜亞民.關于高職生程序設計能力的分析與培養[J].職教論壇，2010.2：64-65

[7] 張競丹，江武漢，柴璐璐，張躍宗.高職院校非計算機專業程序設計課程實踐教學研究[J].教育教學論壇，2013.13：232-233