宋志剛，王文斌，趙偉，常江

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

2017年7月國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》[1]，2018年4月教育部發(fā)布《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計(jì)劃》[2]．人工智能技術(shù)對制造業(yè)就業(yè)是否會產(chǎn)生深刻影響，以及產(chǎn)生沖擊的討論較多[3]．有觀點(diǎn)認(rèn)為，人工智能技術(shù)將導(dǎo)致將來制造業(yè)就業(yè)市場的劇烈變革，制造業(yè)中大量機(jī)械、重復(fù)中、低端的工作將被人工智能所取代．這一觀點(diǎn)被廣泛接受，例如德國政府提出了工業(yè) 4.0計(jì)劃[4]，中國政府提出的“中國制造2025”計(jì)劃，特斯拉Telsa公司建設(shè)的智能工廠[5]，富士康公司提出的“百萬機(jī)器人計(jì)劃”[6]等．隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，可以預(yù)計(jì)我國裝備制造業(yè)大類相關(guān)職業(yè)中重復(fù)性、機(jī)械性和常規(guī)性的任務(wù)將會逐步地被代替．在需要一定自主決策能力的工作環(huán)境中，現(xiàn)在的弱人工智能技術(shù)無法完美地替代相應(yīng)制造業(yè)大類的職業(yè)．隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能將會一步步替代部分的工作，而不是劇烈地替代整個(gè)職業(yè)崗位，最終會緩慢地替代某些制造類職業(yè)崗位[7]．因此，裝備制造類專業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整自身的人才培養(yǎng)目標(biāo)和方案，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的新需求．

高等職業(yè)教育占據(jù)高等教育的半壁江山，裝備制造類專業(yè)如何在人工智能和智能制造背景下的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化專業(yè)轉(zhuǎn)型與升級，將人工智能技術(shù)融入到裝備制造類專業(yè)建設(shè)中，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才．本文結(jié)合深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院裝備制造類專業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r,以機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)轉(zhuǎn)型與升級為例，探討和研究教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為智慧社會培養(yǎng)具有人工智能素養(yǎng)的復(fù)合式創(chuàng)新型高素質(zhì)技術(shù)技能人才．

1 機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)轉(zhuǎn)型的依據(jù)

我國制造業(yè)在全球占比例超過20%，制造業(yè)的全球化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化發(fā)展對機(jī)電一體化技術(shù)的專業(yè)人才有極大需求，這種需求是由第四次工業(yè)革命和社會發(fā)展大環(huán)境所決定的．

1.1 企業(yè)對人才需求的需要

“中國制造 2025”的提出對我國制造業(yè)變革影響深遠(yuǎn)，企業(yè)對人才的需求提出一些新的要求．在第四次工業(yè)革命智能制造背景下，生產(chǎn)車間由于“機(jī)器換人”的升級改造、大量智能裝備、智能傳感的使用和信息化的集成，人才需求結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化．以深圳 3C行業(yè)的特色企業(yè)華星光電在生產(chǎn)方面的技能人才需求為例，其具有如下 2方面特征：一方面，企業(yè)對簡單工序的操作人員需求越來越少，對機(jī)器視覺應(yīng)用、智能傳感集成、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用等應(yīng)用方面的人才需求越來越多；另一方面，傳統(tǒng)車間中技術(shù)人員只需要承擔(dān)一個(gè)崗位的操作，而現(xiàn)在他們需要承擔(dān)的是整條生產(chǎn)線甚至一個(gè)車間的生產(chǎn)和監(jiān)控，工作環(huán)境逐漸復(fù)雜化，工作內(nèi)涵也走向多崗位融合，這就要求技術(shù)人員擁有機(jī)、電、控制、網(wǎng)絡(luò)、信息化等多方面而非單一層面的技術(shù)．

1.2 復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)的需要

隨著第四次工業(yè)革命—智能制造時(shí)代的來臨，企業(yè)的組織架構(gòu)朝扁平化發(fā)展，技能與技術(shù)型人才的工作崗位邊界變得相互融合．原本操作設(shè)備的任務(wù)大部分由技能型人才擔(dān)任，技術(shù)型人才主要擔(dān)任現(xiàn)場工程師的技術(shù)支持等工作．隨著智能裝備集成化程度的提高，技能型人才無法承擔(dān)操作設(shè)備等相關(guān)崗位工作，操作設(shè)備的崗位任務(wù)需要落到技術(shù)型人才的身上．技術(shù)型與工程型人才的邊界也開始融合．由于新技術(shù)、新工藝的產(chǎn)生和大量應(yīng)用，生產(chǎn)水平極大提升，技術(shù)型人才如果沒有一定的現(xiàn)場決策規(guī)劃能力，則會無法勝任工作現(xiàn)場的相關(guān)崗位任務(wù)．也就是說，高等職業(yè)教育培養(yǎng)的技術(shù)型人才需要實(shí)現(xiàn)各方面能力的全面發(fā)展，因此培養(yǎng)“復(fù)合”的技術(shù)技能型人才成為高職人才培養(yǎng)目標(biāo)的必然選擇[8]．

2 機(jī)電一體化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)型

2.1 培養(yǎng)方向轉(zhuǎn)型

目前高職院校專業(yè)人才的培養(yǎng)主要滿足傳統(tǒng)的行業(yè)和崗位需求，例如絕大部分機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)是從機(jī)械部分安裝調(diào)試、電氣控制系統(tǒng)及 PLC編程調(diào)試等方面著手，而不是以企業(yè)典型自動化或智能生產(chǎn)線的系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用為教學(xué)載體和案例，缺乏實(shí)際生產(chǎn)過程經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用場景、設(shè)計(jì)與優(yōu)化．這樣傳統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)生很難勝任這樣的智能裝備和智能生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)營、管理、維護(hù)等工作，往往需要大量的、較長時(shí)間的崗位培訓(xùn)才可以慢慢適應(yīng)，因?yàn)檫@樣的崗位不僅需要機(jī)械、自動化等專業(yè)的基本專業(yè)知識，還要熟悉智能制造裝備、智能生產(chǎn)等智能工廠信息管理知識．

2.2 培養(yǎng)規(guī)格轉(zhuǎn)型

轉(zhuǎn)型后的機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格為培養(yǎng)出精于基礎(chǔ)機(jī)電設(shè)備裝調(diào)、熟練掌握工業(yè)機(jī)器人操作、擅長智能傳感器檢測與應(yīng)用、會工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)、能實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)線向智能生產(chǎn)線的改造的人才，如圖1所示．

圖1 機(jī)電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格

2.3 培養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)型

轉(zhuǎn)型后的機(jī)電一體化專業(yè)堅(jiān)持聚焦智能制造與人工智能的發(fā)展方向，著重培育從事智能裝備和智能生產(chǎn)線的裝調(diào)、操作運(yùn)行、維護(hù)維修、設(shè)計(jì)、技術(shù)改造及其生產(chǎn)管理等實(shí)際工作所需的專業(yè)技術(shù)技能，同時(shí)提升支撐終身發(fā)展的認(rèn)知能力、合作能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、職業(yè)能力等綜合素養(yǎng)，面向智能制造領(lǐng)域，為社會培養(yǎng)能夠從事智能裝備的裝調(diào)、編程、維護(hù)和維修及智能生產(chǎn)線相關(guān)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改造、技術(shù)支持服務(wù)等工作的復(fù)合式創(chuàng)新型高素質(zhì)技術(shù)技能人才[9]．達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的復(fù)合型人才具備扎實(shí)的跨學(xué)科專業(yè)知識，具有問題分析、應(yīng)用轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新意思與創(chuàng)新和終身學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)具備精益求精的工匠和團(tuán)隊(duì)合作精神．

3 機(jī)電一體化專業(yè)課程體系改革

根據(jù)轉(zhuǎn)型后的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，需要全面推進(jìn)人工智能背景下專業(yè)和課程重構(gòu)，以學(xué)生學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向（OBE），將專業(yè)課程從簡單到復(fù)雜，智能化從低到高，分成4大模塊，第一個(gè)模塊為機(jī)電產(chǎn)品基礎(chǔ)能力模塊，圍繞智能制造組成機(jī)械本體、電氣基礎(chǔ)等開設(shè)項(xiàng)目化驅(qū)動的課程．第二個(gè)模塊為智能裝備機(jī)電集成模塊，圍繞機(jī)電傳動、氣、液驅(qū)動、伺服控制、變頻調(diào)速、PLC控制等開設(shè)項(xiàng)目化驅(qū)動的課程．第三模塊為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)模塊，圍繞工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)的視覺傳感、顏色傳感等智能傳感、總線通訊、工業(yè)機(jī)器人編程等開發(fā)模塊化項(xiàng)目課程．第四模塊為智能生產(chǎn)線系統(tǒng)集成編程、調(diào)試及聯(lián)調(diào)模塊，結(jié)合視覺、智能傳感、RFID技術(shù)、氣動技術(shù)、伺服控制、變頻調(diào)速、工業(yè)總線、AGV、人機(jī)界面等完成智能生產(chǎn)線系統(tǒng)的整體編程、調(diào)試，能夠通過對應(yīng)的 MES管理系統(tǒng)下發(fā)任務(wù)訂單，分析生產(chǎn)線．整個(gè)專業(yè)課程形成模塊化、組合型、進(jìn)階式的課程體系，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電有機(jī)融合，預(yù)制板式培養(yǎng)人才．每塊模塊都以標(biāo)志性教學(xué)成果（作品或證書）來實(shí)現(xiàn)，最終以畢業(yè)標(biāo)志性學(xué)習(xí)成果（智能裝備及智能生產(chǎn)線集成設(shè)計(jì)、裝調(diào)、維修維護(hù)一級項(xiàng)目）來體現(xiàn)學(xué)習(xí)成效．圖2所示為機(jī)電一體化專業(yè)轉(zhuǎn)型后的模塊化課程體系，圖3所示為課程組合和進(jìn)階關(guān)系．

圖2 模塊化課程體系

圖3 課程組合和進(jìn)階體系

4 專業(yè)教學(xué)改革

4.1 信息化教學(xué)改革

在智慧職教網(wǎng)站申請機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)校級專業(yè)教學(xué)資源庫平臺，將現(xiàn)有的各類優(yōu)質(zhì)專業(yè)核心課程的數(shù)字化資源全部放入網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享共建．利用職教云等信息化SPOC平臺，建設(shè)云課程，利用雨課堂開展信息化教學(xué)．

4.2 數(shù)字化教學(xué)改革

開發(fā)以實(shí)際工業(yè)項(xiàng)目為載體的項(xiàng)目化課程，校企合作編寫優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教材，建設(shè)各類數(shù)字化、碎片化資源；開發(fā)微課和網(wǎng)絡(luò)在線課程等．充分利用人工智能背景下各種信息化教學(xué)手段，采用線上線下混合式教學(xué)模式，線上學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，線下讓學(xué)生通過現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)掌握專業(yè)知識和技能，提高教學(xué)方法的先進(jìn)性，使教師教學(xué)過程數(shù)字化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化．建設(shè)模塊化智能工廠綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，開展VR、AR、虛擬仿真交互等智能化教學(xué)．

4.3 校企深度融合

深化與華星光電、配天機(jī)器人等行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)融合，結(jié)合華星光電的智能制造，配天機(jī)器人的機(jī)器人應(yīng)用場景等，聘請公司的兼職教師，建設(shè)校外實(shí)訓(xùn)基地，開設(shè)訂單班等方式，共同開發(fā)課程，制定標(biāo)準(zhǔn)．

4.4 依托協(xié)會，引領(lǐng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和技能大賽

打造“智能制造創(chuàng)客中心+”的實(shí)踐平臺．以創(chuàng)新型企業(yè)為依托，成立了機(jī)器人創(chuàng)新與競技協(xié)會、LabView學(xué)生創(chuàng)新俱樂部協(xié)會，開發(fā)學(xué)生創(chuàng)客項(xiàng)目“VR虛擬機(jī)械裝配”，突出學(xué)生綜合素質(zhì)培育，推動創(chuàng)新教育．以技能協(xié)會為依托，成立RCIA戰(zhàn)隊(duì)，組織學(xué)生參加全國大學(xué)生機(jī)器人大賽，通過對機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作以及軟件編程等深度融合教學(xué)．

5 專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)塑造

組建深度融合、模塊化的教師創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)．圍繞上述課程體系中四大模塊，分別組建了機(jī)電產(chǎn)品基礎(chǔ)模塊、智能裝備集成模塊、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)和智能生產(chǎn)線集成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì) 5～8人．每個(gè)團(tuán)隊(duì)的教師包含了不同專業(yè)背景的教師，且各個(gè)模塊間教師互相交叉，深度融合．

建立和完善“雙師”結(jié)構(gòu)教師隊(duì)伍培養(yǎng)和評聘制度，實(shí)施一師一企計(jì)劃，組織團(tuán)隊(duì)教師去東江模具、大族激光等智能制造行業(yè)企業(yè)實(shí)踐；同時(shí)引進(jìn)企業(yè)工程師、技術(shù)專家、專職師傅及技術(shù)能手等納入課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，形成了“學(xué)校教師+企業(yè)專家”的教學(xué)團(tuán)隊(duì)．例如聘請華星光電、匯川技術(shù)等有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的智能制造型企業(yè)專家為指導(dǎo)，通過兼職的方式參與到教學(xué)活動、職業(yè)生涯規(guī)劃，就業(yè)指導(dǎo)等工作中．專業(yè)教師通過參加國內(nèi)外培訓(xùn)進(jìn)修、企業(yè)兼職和鍛煉、給企業(yè)提供技術(shù)開發(fā)服務(wù)等舉措，使專業(yè)教師掌握新技術(shù)、新工藝、新裝備，增加其企業(yè)工作經(jīng)歷，強(qiáng)化其實(shí)踐動手技能，使教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)能應(yīng)用推廣新技術(shù)、攻克生產(chǎn)一線難題、具備生產(chǎn)性科研的水平和能力．專業(yè)教師參加智能制造領(lǐng)軍企業(yè)的認(rèn)證培訓(xùn)，取得認(rèn)證資格證書，如FANUC認(rèn)證工程師證書、ABB校企認(rèn)證講師證書和德國費(fèi)斯托FACT證書等后，在學(xué)校課堂按企業(yè)認(rèn)證證書標(biāo)準(zhǔn)和流程對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)教學(xué)和訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)課證融通．部分專業(yè)教師不但指導(dǎo)學(xué)生參加智能制造類技能大賽還親自參加技能大賽，掌握智能制造最新應(yīng)用技術(shù)和技能，使專業(yè)老師成長為智能制造領(lǐng)域的技術(shù)能手、技能大師．

6 人工智能和智能制造背景下專業(yè)轉(zhuǎn)型特色與創(chuàng)新

機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，其特色和創(chuàng)新如下：

1）進(jìn)行智能裝備與智能生產(chǎn)線升級換代，探索多學(xué)科多領(lǐng)域多專業(yè)技術(shù)融合，深度整合課程，構(gòu)建模塊化課程體系．以“六融合”人才培養(yǎng)模式改革為主要抓手，按照OBE原則構(gòu)建了以成果為導(dǎo)向的課程體系．打破各門課程畫地為牢、各自為戰(zhàn)的局面，根據(jù)課程體系，每個(gè)課程模塊（課程群）形成一個(gè)跨部門、跨專業(yè)的彈性教師團(tuán)隊(duì)，根據(jù)單元學(xué)習(xí)成果和目標(biāo)，以團(tuán)組模式對各模塊內(nèi)單元課程的教學(xué)內(nèi)容、項(xiàng)目、知識點(diǎn)、技能點(diǎn)、數(shù)字化資源進(jìn)行重構(gòu)開發(fā)，推動基于成果導(dǎo)向的教學(xué)模式改革，為單元目標(biāo)達(dá)成和學(xué)生學(xué)習(xí)成效負(fù)責(zé)．防止理論與實(shí)踐、課程與課程之間兩張皮問題，培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能人才．例如，電氣模塊把傳統(tǒng)課程（電工及電氣測量技術(shù)、電氣控制、應(yīng)用電子技術(shù)、電工操作技能實(shí)訓(xùn)、電工中級工實(shí)訓(xùn)等）整合成三門單元課程（電工技術(shù)及操作技能訓(xùn)練、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作、電工技能實(shí)訓(xùn)），經(jīng)過單元內(nèi)課程模塊化組合訓(xùn)練，學(xué)生基本具備智能生產(chǎn)線電氣安裝和一般調(diào)試能力，并可拿到電工操作證和中級維修電工證．

2）采用信息化教學(xué)，建設(shè)數(shù)字化課程，虛實(shí)結(jié)合開展技能訓(xùn)練．培訓(xùn)滿足數(shù)字化課程建設(shè)和實(shí)訓(xùn)要求的老師，校企合作開展 MOOC、SPOC課程建設(shè)，借助工業(yè)軟件支持課程數(shù)字化升級，借助專業(yè)教學(xué)資源庫和數(shù)字化教材等建設(shè)和開發(fā)數(shù)字化課程，借助智能化裝備和AR、VR技術(shù)，建設(shè) AR、VR課程，與行業(yè)企業(yè)合作共同開發(fā)“云端課堂”，構(gòu)建線上—線下—實(shí)訓(xùn)室三位一體的混合式教學(xué)．

3）杰出人才引領(lǐng)，構(gòu)建校企融合教學(xué)團(tuán)隊(duì)．引進(jìn)智能制造領(lǐng)域杰出專家、博導(dǎo)、教育部長江學(xué)者特聘教授孫立寧，引領(lǐng)專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，為專業(yè)教師創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶來了一流的科研學(xué)術(shù)方向和項(xiàng)目、廣闊的國際視野，使教師創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)有機(jī)會對話業(yè)界頂尖專家，大大提升專業(yè)教師創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)水平．