中職機械專業學生智能素養培養實踐策略研究

錢星宇

摘要：智能制造是我國制造業從制造大國向制造強國轉變的必由之路。智能制造帶來的變革對中職機械專業學生的能力和素養提出了更高的要求。在此背景下，為了讓學生更好地適應智能制造企業的工作崗位，保證智能制造產業的可持續發展，培養中職機械專業學生智能素養已刻不容緩。因此，對中職機械專業學生的智能素養培養的研究具有重要的意義。本文梳理了智能素養內涵，分析智能制造工作崗位需求，梳理智能制造對機械專業學生智能素養的新要求。圍繞中職機械專業學生智能素養的現狀，從智慧校園、課程融合、智能技術應用、師資提升、智能社團、課題研究六個方面提出了中職機械專業學生智能素養培養的實踐策略和建議。

關鍵詞：智能制造;智能素養;機械專業;實踐

一、引言

智能化是當今制造業乃至世界范圍內各個領域的熱門的話題，以物聯網、大數據、云計算、人工智能為代表的新一代信息技術與制造業的融合創新發展，以及以智能化、網絡化、自動化為核心特征的智能制造模式正在成為產業發展和變革的重要方向。中職學生想要從事該行業工作，成為人工智能時代需要的人才，就必須掌握人工智能技術和提升自身的智能素養，提高自身的智能化勝任力，掌握智能素養的內涵。只有這樣才能做到與時俱進并服務智能制造產業，實現個體全面的發展。

因此，在人工智能和智能制造背景下，研究中職機械專業學生智能素養的新要求，探索智能素養培養途徑，為中職機械專業學生智能素養培養提供有效的培養策略將成為當前研究的一大重任。特別是在“中國制造2025”戰略背景下，對中職機械專業學生的智能素養培養研究更具有現實意義。

二、智能素養的內涵

結合國內外學者的研究，本文認為智能素養是信息素養的高階，比信息素養更全面更深入，它是人工智能時代人們必需的素養。智能素養應包含智能意識、智能知識、智能思維、智能應用、智能倫理等基本要素，是集智能知識與技能、智能態度與意識、智能倫理與道德、智能數據收集與處理、利用人工智能技術分析與解決問題的思維與智能創新于一體的素養。

三、智能制造對中職機械專業發展的新要求

中職機械專業在智能制造背景下，必須要契合智能制造發展內涵和人才需求，通過改革以適應時代要求。根據智能制造崗位知識能力新要求，這些新要求必然造成中職人才規格也要發生轉變，主要體現在專業方向、培養目標、培養方式、師資隊伍和實訓環境等方面。

第一，智能制造要求中職機械專業智能化。為適應智能制造發展需要，中職機械專業發展要向智能化方向調整。傳統的專業設置時就是為了滿足當時的社會需求，但是隨著技術水平和生產方式的變革，特別是智能制造的快速發展，專業定位必須調整以適應智能制造發展需要。比如，為應對智能制造網絡化、智能化、數字化、柔性化的發展趨勢，傳統的機械專業完全不適應智能制造的要求，專業方向和專業定位也必須向智能化、數字化方向調整。

第二，智能制造要求中職機械專業學生具備智能素養。機械專業方向調整后，中職人才培養目標也隨之改變，根據智能制造崗位對機械人才的要求確立培養目標。以前中職機械專業以培養傳統制造業中的操作者、維修者為主。在智能制造背景下，中職機械專業培養目標也要發生變化，為企業培養規劃者、協調者、管理者、決策者，中職機械專業的人才培養目標由單一勞動者向復合管理者轉變。

第三，智能制造要求課程向智能化調整。中職機械專業人才定位和培養目標調整后，人才培養內容也必須根據智能制造崗位需要的知識和能力進行更新。專業課程體系是中職人才培養的主要內容。根據智能制造的崗位要求，對于智能感知、數據分析、平臺運維、智能監控等知識和技術的需求越來越緊迫。這些新知識在傳統的機械專業是很少涉及的。因此，根據智能制造需要，中職機械專業課程體系必須及時調整，受總學時限制，刪減一部分與智能制造關聯度不高且實用性不強的課程，新增人工智能、智能控制、物聯網、平臺運維等方面的課程，豐富機械專業課程，讓機械專業課程體系更加符合智能制造發展要求。

第四，智能制造要求教學注重新工種實踐。中職機械專業學生對理論學習興趣不大，喜歡動手實操。隨著智能制造不斷發展，企業的崗位也在發生變化，比如數字化設計、安裝調試員、生產排程員、網絡運維員等新崗位的出現，中職單一的理論和實訓已經很難適應企業人才需求。因此，校企合作，工學結合等人才培養模式必須要進一步加強，結合企業實際案例進行項目化教學，讓學生的解決實際問題的能力增強，提升機械專業學生的綜合能力。

第五，智能制造要求教師提升智能化教學水平。在智能制造背景下，作為機械專業教師，提升自身的智能素養是必要的。教師通過密切聯系企業，積極參加智能素養提升的培訓，全面提升師資的智能水平。只有師資水平符合智能制造發展要求了，機械人才培養的目標才能得以最終實現。

最后，智能制造要求環境智能化。在人工智能時代，萬物互聯、智能感知無處不在。中職學生作為智能制造企業的主力軍，是非常有必要提前接觸和感知智能設備、智能環境的。所以作為學校，要大力建設智慧校園、智慧教室、智慧實訓室，為機械專業學生提供智能環境和智能設備，讓學生在智能環境中成長，學生的智能素養就會有所提升。

四、機械專業學生的智能素養培養的實踐策略

1.建設智慧校園，感受智能環境

學校通過智慧校園建設，讓機械專業學生全天候體驗智慧校園的便捷，學生在寢室里手機可以開門、圖書館可以手機借書，食堂里手機可以提前訂餐，智能超市里可以自主購物等，在體驗校園生活中，真正讓學生了解物聯網、云計算、大數據等智能技術的應用，從而提升他們的智能素養。

智慧校園除了讓學生在日常生活中體驗便捷和感知智能環境外，在智慧教室、智慧課堂上更需重視，根據機械專業學生特點合理使用智慧教室，充分利用線上線下的智慧課堂，讓機械專業學生自主搜索課堂相關的教學材料，教師線上線下安排好任務，學生能在課堂上自主完成或者小組合作完成教學任務，自主探究，小組合作探究等形式進行。智慧課堂學習資源豐富并且容易獲得，課后還可以根據記錄進行學習、復習，方便快捷，有利于智能素養的提升。

2.加強課程建設，智能素養與專業相互融合

為適應智能制造的發展，學校必須要加強專業課程體系的建設，把機械專業學生的智能素養培養融入到專業課程建設中。由于在智能制造背景下，智能化的工作崗位對技術人才的專業知識和技能提出更高的要求，增加智能課程是最好的選擇。但是受課時的限制，增加新的課程，必須縮減傳統課程。以機電一體化應用技術為例，刪減了金屬材料、熱處理等傳統加工類課程，新增PLC控制、編程類課程，為滿足智能工廠、智能車間的相關崗位的需要，比如機械臂安裝調試、生產線的維護保養，還需增設機器人技術、智能控制技術等。有些課程以選修課、第二課堂的形式來提升機械專業學生的智能知識和技能。圖1-1為2015年工程機械專業課的設置情況，圖1-2為2020年工程機械專業課的設置情況，課程變動較大，智能課程增加數有6門（紅色字體為新增課程），占專業課總數的30%左右（不包括選修課和第二課堂），學校對智能課程的重視程度在不斷加大。

3.改變授課形式，善于應用智能技術

智能素養與專業課程需要相互融合，教師在授課過程中，要改變授課形式，善于使用智能設備和應用智能技術。以機械制圖為例，要對圖1-3的實物圖進行講授三視圖的畫法，在授課過程中，教師可以把CAD融入，讓學生在機房完成CAD制圖（圖1-4）。學生在CAD制圖的基礎上，繼續學習三維制圖（圖1-5）， 最后還可以學習3D打印技術，將自己設計的產品打印出來（圖1-6）。機械制圖本來是一門最枯燥的課程，也是機械專業學生不受歡迎的課程之一。現在的《機械制圖》課程把CAD制圖、3D打印技術融合進去，學生的學習熱情大大提高，學習效果更好。學生不僅能很好的掌握機械制圖的內容，還學會了實際應用和3D打印等智能技術。把智能技術融入機械專業課程，對于提升學習效果和智能素養是非常有效的。

4.加強師資建設，培養智能素養高的教師隊伍

首先，學校應該加強教師與企業的聯系，積極安排教師下企業。教師在企業實踐中，既可為機械專業課程體系改革搜集實用的資料，也可為機械專業人才培養方案的制訂提供參考。同時隨著校企合作不斷深入，新型學徒制、產教融合等都可以全面開展，有利于提高專業教師科研和實踐能力。

其次，要加強專業教師隊伍建設。學校可以聘請企業專家參與到學校的人才培養和教學中，與校內教師協同教學，既可以豐富教師結構，又可以分享實用的實踐經驗及前沿技術。學校也可以與企業合作，共建校企實訓基地。校企實訓基地既可以作為學生日常實訓項目，也可以作為企業員工培訓基地。基地的培訓師由學校教師和企業工程師組成，共同開發符合企業需求的培訓課程，共同為校企培養人才。教師在校企實訓基地既提升能力，也實現服務社會的功能。

最后，學校要加大力度引進復合型人才。隨著人工智能不斷發展，教師的工作重心發生改變，教育管理、教育監測、教學效果分析、教育決策工作探討等活動將依靠智能設備完成，未來教師工作很大程度要依靠智能設備輔助完成，因此人工智能時代教師要善運用人機協同的思維方式。學校在引進專業教師的時候，既要考慮專業對口，也要引進計算機、物聯網、人工智能等專業人才，優化教師結構，根據教師的不同基礎、不同專業和不同的需求，設計符合智能素養培養的培訓內容，有利于教師團隊整體智能素養的提升。

5.開設智能社團，提升學生智能素養

中職專業社團一般都以專業為載體，以培養學生的專業技能為目的，由有共同興趣愛好的學生自愿組織而成的學生組織。專業社團是中職第二課堂的主力軍，是提升學生專業素養的重要平臺，也是校園文化建設的重要載體。學生通過參與專業社團活動，可以提升專業知識和技能，增強他們的適應社會能力和職業發展競爭力。

隨著智能制造的發展，學校課程和專業方向也往智能化方向發展。學校的專業社團也在更新，開設符合智能制造發展需求的智能社團是非常必要的。學校機械專業社團有汽車服務社團、工程機械服務社團、機械設計社團、CAD創新社團等。在此基礎上，又增設計算機應用社團、機器人社團、智慧服務社團。新社團的開設，主要為新專業和新職業服務，比如，計算機應用社團，主要培養機械專業學生的計算機應用能力，平時開展的活動有全校計算機的日常維護、軟硬件安裝、智能編程學習及比賽等，服務全校，更能提升機械專業學生計算機應用和編程能力。而機器人社團主要目標是讓學生在機器人組件拼裝、編程控制調試的實踐過程中逐漸掌握專業知識、提高動手能力，并進行創新性的設計。機器人社團定期組織校內競賽活動或講座，每年組織學生參加全國的機器人競賽，提升學生的智能思維和創新能力，也提高學生的綜合運用專業知識的能力。智慧服務社團主要是在專業教師的主導下，定期組織無線傳感網絡技術相關的科普和物聯網應用技術的學術講座，組建學生興趣小組并對學生興趣小組定期舉辦單片機、嵌入式系統、傳感器、無線通信等方面的專題培訓和實踐活動。同時，以社團活動為依托，為各級別相關學生科技競賽做人才儲備，也可以為智慧校園相關設備提供日常維護和服務，讓智慧校園正常運轉。

通過開展上述智能社團的活動，機械專業學生不但可以拓展專業能力，還可以提升實踐創新能力，讓專業學習和社會服務一體化，提升學生的智能實踐能力和智能服務水平。也可以借助智能社團的平臺效應和服務能力，可以將智能素養向全校推廣，有利于學校形成智能氛圍，全面提升全校師生的智能素養。

6.設立機械專業學生智能素養培養的研究課題

為了提升全校師生整體的智能素養，學校可以設立機械專業學生智能素養培養的研究課題，鼓勵教師積極參與課題研究工作。學校制定配套政策、專項經費或者在教師考核上傾斜，鼓勵教師開展課題研究，積極激發教師的科研熱情，促進中職教師在智能制造背景下思考提升機械專業學生智能素養的途徑。

通過課題研究，教師就能主動去了解最新的科研成果，主動反思學校在機械專業學生智能素養培養上存在的不足，并提出切實可行的方法，不斷改進教育教學方法。課題研究方向很多，參與課題的教職工也越來越多，在全校形成一陣提升智能素養的科研風，全校師生都在思考和重視智能素養培養和提升，效果顯著。有些研究成果也在逐步落地，比如智慧校園、智慧教室、智慧實訓等智能硬件建設上，學校每年都會投入，學校的智能化水平也越來越高。通過課題研究，專業課程改革、專業人才培養也在逐步落地開展，機械專業學生的智能素養也得到最有效的提升。

五、總結

在智能制造背景下，機械企業基本普及智能化設備，信息化、數字化，對智能人才的需求發生結構性轉變，對機械專業人才的要求越來越高，特別是擁有智能知識、智能技能、智能意識、智能技術應用等智能素養的機械專業學生，深受企業青睞。中職要突破現有的人才培養思維，從智慧校園建設、課程調整、智能技術應用、師資建設、智能社團開設以及智能課題設立等方面的實踐來培養機械專業學生的智能素養，為智能制造提供高素質的人才隊伍。機械專業學生也要加強提升智能素養，可以從培養計算思維、人機協作的能力，重視智能倫理的學習等方面來提升自己的智能素養，讓自己的智能素養更加符合人工智能時代和智能制造的要求。

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基金項目：中國交通教育研究會2020-2022年度交通教育科學研究課題“中職機械專業學生智能素養培養實踐研究”（課題編號：JTYB20-429）。