人工智能背景下高職制造類專業的發展路徑

摘 要：人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。在人工智能大力發展的背景下，高職教育要抓住機遇，提高人才培養質量。目前高職制造類專業存在專業設置與產業實際不匹配、教學資源建設未完善、教師人工智能應用水平較低等問題。從頂層設計、專業結構優化、智慧校園建設、實訓基地搭建、教學資源建設、人工智能培訓、多元評價體系構建、課程思政實施等方面探索了人工智能背景下高職制造類專業的發展路徑。

關鍵詞：人工智能 高職 制造類專業

“中國制造2025”國家戰略的提出，推動我國制造業由勞動密集型向技術密集型轉變，將信息化與工業化結合，發展智能制造。利用工業機器人、大型數控機床、增材制造等高端裝備進行生產，需要大量兼具實踐能力和創新精神的人才，對職業教育人才培養提出了新的要求。2017年，中共中央、國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，提出我國人工智能發展進入新階段，要加快培養人工智能高端人才，加強人工智能基礎研究、應用研究、運行維護等方面專業技術人才培養，對高職制造類專業的專業設置具有重要的指導價值。2021年，教育部發布《關于實施第二批人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知》，明確提出教師要適應人工智能的技術變革，積極有效開展教育教學。2023 年，國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》，明確提出要大力實施國家教育數字化戰略行動，在人工智能背景下，高職制造類專業要抓住機遇，迎接挑戰，利用好人工智能，提高人才培養質量。

1 人工智能技術的內涵

人工智能簡稱AI，是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，該領域的研究包括機器人、語言識別、自然語言處理、圖像識別和專家系統等，可分為弱人工智能、強人工智能和超級人工智能等三種[1]。

2 人工智能背景下高職制造類專業面臨的挑戰

2.1 傳統專業設置與產業實際不匹配

目前高職院校開展的大多是基于傳統專業設置的教學改革，采用傳統的學科分類方法。隨著人工智能時代的到來，傳統勞動密集型產業向技術密集型轉型，增材制造設備能根據數據模型打印異形零件，工業機器人能代替人工進行機械加工、焊接、裝配等工作。落后于時代發展，機械性重復、低技能專業的崗位將會被智能化覆蓋，增加了增材制造造型設計師、增材制造設備操作員、增材制造質檢工程師、工業機器人編程調試工程師、工業機器應用工程師，工業機器人電氣工程師等一系列新崗位。我國職業技能人才存在高級技工少，復合型技工少，智能制造領域存在高技能人才短缺的現象，對高職院校制造類專業人才培養提出了新的要求[2]。從我國2021年版高職專業目錄來看，制造類專業智能機電技術、新增增材制造技術、智能機器人技術等專業，但專業人才培養方案很多還沿用之前的內容設置，總體上還是滯后于新職業的發展要求。在課程設置上創新不足，仍以《機械制造基礎》、《金屬工藝學》、《工程力學》等傳統專業課為主。教材多采用傳統的圖片加文字的靜態化展示的形式，活頁式教材等新形態教材使用較少。

2.2 人工智能背景下的高職教育處于探索階段，教學資源建設未完善

將人工智能融入高職教育，不僅需要調整專業配置，培養智能制造、工業機器人方向的專業人才，還需要建設應用人工智能的基礎條件，主要包括智慧校園、智能制造實訓基地、人工智能教學資源等。當前職業院校的管理模式多采用傳統的組織結構，仍采用從上到下的派發式工作模式，教務、人事、財務工作智能化程度較低，工作效率和人力資源利用率受限[3]。盡管許多高職院校開發了智慧校園軟件，但僅僅具備學生查看課表及考試成績，教師調停課，教務統計課時等基礎功能，不能進行校內外全數據、全策略、全業務的監控、優化和管理。一些職業院校使用數據平臺和管理系統收集了大量數據，但對數據缺乏智能化分析，不利于生成對學生的客觀評價和學習報告，導致對職業教育教學活動的指導效果欠佳。實訓基地建設滯后，如許多職業院校增材制造類專業的實訓內容仍為車工、焊工、鉗工，而對UG、Solidworks等建模軟件的操作課程設置不足，SLA（光固化立體成型）、SLS（選擇性激光燒結成型）、FDM（熔融沉積成型）等增材制造設備配置不足，教學內容脫離產業實際，影響職業教育育人效果。基于VR/AR（虛擬現實/增強現實）技術、大數據、云計算等人工智能相關教學資源建設未完善，影響教學實施。

2.3 制造類專業教師應用人工智能開展教學的水平較低

為實現“中國制造2025”人才培養目標，職業院校在工匠精神的培育、開展創新創業教育、探索現代學徒制和1+X人才培養模式等方面開展了許多工作，但對教師的人工智能技術培訓和人工智能實踐教學培訓重視程度較低。教師作為高職院校的教學主體，為適應人工智能時代的教育教學，需要兼具信息素養和創新思維。高職院校制造類專業教師，多為從高校畢業的碩博士，其具有較強的理論知識水平而實踐技能較差。部分教師的教育理念陳舊，對人工智能、新工科、互聯網+等職業教育發展新路徑不了解，沒有建立系統的數字化意識，對人工智能的認知不足，應用人工智能開展教學的水平較低[4]。對超新學習通、藍墨云班課等信息化平臺的使用僅限于簽到及作業批改。不會應用ChatGPT、文心一言等人工智能系統進行課程設計，不會使用智慧職教、中國大學慕課等慕課平臺實施教學，不會應用相關軟件系統開展虛擬仿真實訓教學與實踐。

3 人工智能背景下高職制造類專業的發展路徑

3.1 加強頂層設計，完善制度建設

人工智能背景下高職制造類專業的建設是一項系統工程，需要高職院校的管理部門、制造類專業及相關企業的密切配合。管理部門要發揮頂層設計的作用，出臺《智慧校園建設規劃》、《人工智能教學資源建設方案》、《智能制造實訓基地標準》、《教師人工智能應用技能培訓方案》、《教師人工智能應用技能考核標準》等制度性文件，從制度設計入手，明確各方責任和分工。制造類專業要結合人工智能的背景和相關企業的實際情況，制定制造類專業人才培養方案，由專業骨干教師起草制造類專業課程教學標準，將人工智能的應用融入課程教學標準中。

3.2 融入人工智能，優化專業結構設置

為了將人工智能更好的融入高職教育，培養兼具數字智能和工匠精神的復合人才，高職院校要優化專業設置，淘汰易于被機器取代的低技能專業，更新原有專業，設立智能科學與技術、工業機器人、智能制造等新的與人工智能相關的專業[5]。根據產業發展實際重新設置人才培養方案，結合職業技能等級標準重新編寫專業教學標準，加入《人工智能應用教程》《智能制造基礎》《機器學習》《人工智能倫理學》等人工智能相關課程，構建數字化課程體系。2020年9月，教育部等九部委印發《職業教育提質培優行動計劃（2020-2023）年》，提出要加強活頁式、工作手冊式、融媒體等教材建設。高職院校要推動包括數字化資源、工作任務書、功能插頁、教材活頁等新型架構的活頁式教材建設，提高教材的信息化程度。

3.3 調整管理模式，建設智慧校園

為轉變高職院校效率低下的傳統管理模式，要從組織架構扁平化、辦事流程簡單化、資源配置合理化、教學管理動態化、教學評價智能化等方面進行改進，建設智慧校園。搭建云平臺，共享組織內的人力資源，并按需進行組合，采用任務制工作模式，教師進行自主決策。采用智能軟件進行請假銷假、報賬申請、課題申報、競賽審批、職稱評定等常規業務的辦理，簡化復雜的審批流程，提高工作效率。通過大數據摸清學院教學管理投入、教學基礎設施建設、后勤收支等情況，整合學院在管理、教學和后勤等方面資源配置的情況。通過依托超新學習通、藍墨云班課等智能化軟件進行分析和運算，對學生學習行為、教師教學行為、教學實施過程進行動態管理，針對出現的問題進行客觀評價，以便及時采取措施。

3.4 深化校企合作，搭建智能制造實訓基地

人工智能背景下的高職制造類專業注重對學生實踐能力和創新精神的培養，要搭建智能制造實訓基地，為學生創造良好的實踐條件。搭建“政、產、學、研、用、創”六位一體的協同創新平臺，由企業專家作為技術顧問，與高職院校骨干教師協同合作，整合產業和高校資源。利用高檔數控機床、3D打印機、工業機器人等制造業高端裝備，搭建智能制造生產線、機器人工程中心、增材制造研究中心等實踐教學平臺。結合人工智能和虛擬現實技術，創建基于數字孿生技術的虛實結合的仿真實訓基地，模擬真實的工作場景，讓學生進行沉浸式實訓模擬，能夠使學生深化對專業知識的理解，提高分析問題和解決問題的能力[6]。

3.5 加大科技投入，完善人工智能教學資源

人工智能相關教學資源，能增加課堂信息容量，增強教學互動性，提高學生學習積極性，主要包括教學環境、教學平臺、學習資源等。與傳統黑板加板書的教學環境不同，智能化的教學環境由內置電子白板功能的觸控投影機一體機、無線麥克、音箱、拾音器、問答器、配套控制軟件構成，可實現交互式課堂教學。教學平臺主要包括超新學習通、藍墨云班課等，能進行課前任務發布、課中任務實施、課后知識拓展，并對教學效果進行全過程評價[7]。教學資源主要包括VR/AR（虛擬現實/增強現實）技術、虛擬仿真、微課、視頻、動畫等，高職院校要組建包括教學資源制作團隊、專業骨干教師、企業專家的教學建設團隊，建設專業教學資源庫，完善人工智能教學資源。

3.6 開展人工智能培訓，提高教師人工智能教學水平

人工智能背景下的高職教育對教師的技術素養提出了更高的要求，高職院校要提升教師對人工智能的認知，讓教師認識到，雖然“機器換人”是時代的大趨勢，但創造性、邏輯思維、愛國主義、工匠精神等人類獨有的特點無法被人工智能取代，教師仍是教學的主體，要將人工智能作為一種新的技術工具來輔助教學。高職院校應采用校內講座、校外培訓、網絡平臺等方式開展關于人工智能技術的培訓，使教師了解人工智能教學產品的特點及使用方法，并利用其開展教學及評估[8]。發揮體制機制的激勵功能，將人工智能技術的應用情況納入教學考核要求，開展“人工智能教學應用比賽”、“信息化教學大賽”并對獲獎者予以獎勵，調動教師利用人工智能技術開展教學的積極性。

3.7 改革考核方式，建設多元評價體系

將人工智能融入高職制造類專業人才培養中，涉及眾多的渠道、主體和資源，傳統以卷面成績為主要方式的考核方式，難以全面評價人才培養質量。要基于大數據和云計算等技術，建設多元評價體系，從院校、教師、學生等方面進行綜合評價。教育主管部門要對院校的人工智能工作組織開展情況進行監督管理，并定期開展檢查工作，保障實施質量。采用院校監督、教師互評、學生評價的三方評價的方式，對教師人工智能教學情況進行綜合評價。利用藍墨云班課、超新學習通等信息化教學平臺，對學生的課前預習、課堂學習、課后拓展情況進行過程化評價。

3.8 實施課程思政，提升人才培養格局

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，要堅持立德樹人，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，其他各門課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。制造類專業教師要利用學習強國、紅星網分享我國在高端制造業、載人航天、高鐵工程、深海工程方面取得的成果，激發學生民族自豪感，堅定愛國理想信念。利用信息化教學平臺播放央視紀錄片《大國工匠》，結合火箭“心臟”焊接人高鳳林、蛟龍號載人潛水器首席裝配鉗工顧秋亮、國產大飛機首席鉗工胡雙錢等大國工匠的事跡，培養學生敬業、精益、專注、創新的工匠精神，提升人才培養格局。

4 小結

將人工智能應用于教學中是當前職業教育的發展趨勢，教師要適應人工智能的技術變革，積極有效開展教育教學。高職院校要加強頂層設計，從制度設計入手，明確各方責任和分工。融入人工智能，優化專業結構設置，構建數字化課程體系，推動活頁式教材建設。調整管理模式，建設智慧校園，采用智能軟件進行常規業務的辦理和教學實施過程的管理。深化校企合作，搭建智能制造實訓基地，完善人工智能教學資源。開展人工智能培訓，組織人工智能教學應用比賽，提高教師人工智能教學水平。改革考核方式，建設多元評價體系，從院校、教師、學生等方面進行綜合評價。實施課程思政，培養學生敬業、精益、專注、創新的工匠精神。

基金項目：南充職業技術學院2024年度立項項目《人工智能背景下高職制造類專業的發展路徑》的階段性成果，編號：RWB2403，主持人：李薇。

參考文獻：

[1]胡彩云.人工智能視域下職業教育的變革路徑研究[J].中國新通信，2023（11）：79-81.

[2]呂菲.人工智能背景下的職業教育應對與發展研究[J].繼續教育研究，2023（2）：59-63.

[3]徐作棟.人工智能助推職業教育發展的路徑研究[J].湖北開放職業學院學報，2023（1）：16-18.

[4]丁彥，張偉.人工智能在職業教育中的應用現狀與問題分析[J].大學，2022（10）：185-188.

[5]呂菲，劉亞東.人工智能背景下的職業教育應對與發展研究[J].繼續教育研究，2023（2）：59-63

[6]姚年春，何玉林，蔣道霞.人工智能對職業教育教學形態的挑戰與實踐[J].機械職業教育，2023（8）：40-45.

[7]呂慧慧.人工智能在職業教育中的應用[J].文教資料，2022（19）：144-147.

[8]王洋，顧建軍.智能職業教育：人工智能時代職業教育的發展新路向[J].現代遠距離教育，2022（1）：83-90.