中職院校工業4.0專業建設的幾點思考

葛學榮

（深圳市第三職業技術學校 廣東·深圳 518000）

0 引言

“工業4.0”、“中國制造2025”，以智能制造為主攻方向的新一輪技術與產業革命，正在世界范圍勃然興起。工業4.0是以智能制造為主導的第四次工業革命，工廠將生產設備、無線信號連接和傳感器集成到一個生態系統平臺中，這個生態系統可以實時監督整個生產線流程并自主執行決策，該系統涵蓋了物聯網、大數據、云計算及人工智能等技術。可以預見，未來的工廠車間內部全部是機器人代替工種人員工作，設備按照指令自動運轉，工廠實現“關燈作業”，業務與業務之間無紙化辦公，車間內網絡互連互通。從上到下，智能制造不光是一場技術革命，還會對社會、組織、人類活動方式產生作用，最終對人才市場造成不小的沖擊。

職業教育素來以技術培養為重，制造加工類專業設置多以機械加工、電氣裝調為主，學生對智能制造的概念缺少認識，沒有解決問題、自主創新的能力，在未來的人才市場中缺少競爭力。很多職業院校已經意識到這一點，開始對傳統機電類專業進行改革，并開始進行工業4.0的專業建設。本文從人才培養出發，針對教學模式、課程內容、實訓室建設三個方面對工業4.0專業建設進行探究，旨在為職業院校制造類專業教育改革提供參考。

1 教學目標

目前來說中職院校的培養模式相對微觀，多側重于某種操作技能或基礎知識的教育，如傳統機電類專業多為機械加工、電工基礎、鉗工、焊接等這些基礎應用課程，教學目標以技能掌握為主，學生缺乏自主學習的能力，無法解決綜合性的應用問題，更談不上創新。同時，中職院校的專業課的培養目標多以就業為導向，缺乏宏觀層面的普識性的專業課程，學生在進入崗位后對新商業模式、新技術、新局面感到陌生，不利于長期職業發展。如以前，我們僅僅教會學生焊接技術，而這些學生畢業后可能看到車間里琳瑯滿目的焊接機器人，正在絲毫不差的做著他們的工作。我們的學生能否操作這些機器人，能否根據不同的工件設計不同的控制程序，將決定他們是否在人才市場具備競爭力。

工業4.0包括先進的管理理念、自動化、信息化等先進技術，如MES系統、運動控制、過程控制、機器人、網絡通信、大數據、云計算、虛擬現實、增材制造等。中職院校處于職業教育的基礎階段，在傳統機電類專業的基礎上單獨設置工業4.0體驗課程，可以從宏觀角度考慮，承擔起先進制造業革命的普識功能，重點在于講授智能制造的基本體系框架和專業基礎知識。以創新精神培養為核心，引領綜合職業能力培養，促進職業教育的學生從技術型人才到復合型人才進行轉變，成為工程技術教育的邏輯起點。

2 教學模式

傳統機電類專業以基礎知識講授以根本，工業4.0課程以體驗、普識為根本，新、老結合形成一套綜合性極強的大類專業。

在教學模式上，應立足工程教育，借助現代教育技術，以行動導向教學為載體，采用理論+實訓+工作環境交流的“大設計”教學模式，為學生樹立一套完整的先進制造業流程框圖。其中理論教學與實訓教學在學校環境下進行。采用個性化項目+活頁式教材的設計，讓學生分組定制不同的產品，體驗“柔性制造”的概念，并設計生產流程，對生產流水線上的設備進行簡單的裝調，激發學生的主動性。筆者認為這樣的“大設計”任務應在學生入學的第一個學期著手開展，以啟發學生在校學習的整體學習思路及知識構架。在第一年，工業4.0課程以智能制造之概念、流程、技術、應用場景為主要授課目的，讓學生樹立先進制造業的思維導向，引導學生在學習中不斷填充制造流程的知識框架，以“大設計”任務為導向，引導學生主動學習。

這其中，工業4.0體驗課承擔了概念學習、技術集成、流程體驗的作用，其他傳統機電控制類專業承擔了各項專業基礎知識學習的作用。如電工要教會學生電路的基本知識，能夠設計“大設計”任務需要的電路圖，電子技術要教會學生元器件選型，設計弱電圖，機器人課程要教會學生操作機器人、能夠編寫操作程序，PLC課程則要教會學生能夠對整個工業系統做簡單的控制編程，如此等等。

我們知道中職學生自主學習的能力、融會貫通的能力都不太理想，在普通的單個學科的教學模式下，學生無法將這些知識串聯起來，而未來的制造業絕不是單一工種的天下。這樣的“大設計”性質的綜合教學模式將引導學生樹立一體化、綜合化、先進的制造理念，更能引導他們自主學習、自主成長。

同時，職業教育離不開產教融合，真實的工廠工作環境下的體驗學習必不可少。一是可以讓學生充分體驗智能制造的應用場景，深入了解自動化生產的全過程，樹立智能制造的邏輯思維框架；二是可以快速的塑造學生的職業角色意識，凸顯工程教育的人文精神。

在考核方式上，我們考慮可以以“畢業大設計”的形式來進行。學生綜合專業知識及工業4.0理念，能夠收集市場信息，在實訓室環境下實現流水線設備裝調。從項目創意、整體系統的電氣圖的設計、設備元器件的選型、系統裝調、程序調試、成品展示等方面切入，進行分項考核和綜合評定。這樣的考核方式既能考查學生的知識掌握程度，又能考查學生是否能夠學以致用。

3 實訓室建設

實操教學是職業教育的重要一環，是培養學生實踐能力的、應用知識的重要途徑。綜合上述我們的教學模式，學校應為學生創造可以進行全學科一體化的實操環境。筆者認為，工業4.0實訓室應具備九項核心技術：系統集成、自主機器人、仿真技術、云計算、大數據、物聯網、增材制造、虛擬現實、信息安全。為模仿實際智能化生產，實訓室應包括但不限于以下功能工位：個性化下單工位、物料倉儲工位、自動化加工工位、智能檢測工位、智能提貨工位、搬運工位等。硬件應包括但不限于3D打印機、工業機器人、視覺檢測設備、智能提貨柜、RFID檢測、AGV小車等，軟件應包括但不限于MES系統、虛擬仿真軟件如RobotStudio、PLC等，并且應有完善的信息化教學設備，以方便進行多維度教學輔導和教學展示。

實訓室建成后既要發揮上課、體驗作用，又要獨立于理論教學和技術實驗，開設綜合實驗以及創新實驗，將其建設成一個“網絡化、數字化和智能化”綜合性大型實驗室。該實訓室應配備多名老師針對不同組學生的任務進行專項指導，最好能夠形成“全天候開放”、“即時問題追蹤”的管理模式及學習環境。

4 結語

雖然中職院校注重的是基礎技術能力的培養，但是大家仍需認識到工業4.0除了技術外，更多的是一種先進的管理理念，解決的是企業的資源利用問題，并非自動化程度越高企業就能存活的越長久。另外，工業4.0只是最先進的制造技術的代名詞，未來可能會出現5.0、6.0，因此職業教學應接觸實際，注重課程更新，建立及時有效的課程更新機制。當然，在信息如此發達的今天，很多職業學校已經建設了“工業4.0”的實訓室，但是如何發揮其作用，如何使其成為一門有特點、有效果、有所得的課程仍需要進行討論與實踐。