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新工科背景下高职工业机器人专业复合型创新人才培养体系研究与实践

范文

段向军朱方园赵海峰

摘要：产业转型升级对高素质技术技能人才提出了复合型、创新型等新要求。通过借鉴国际工程教育专业认证、打造技术技能创新服务平台、打造高水平师资队伍、深化教学改革、打造高水平实训基地、打造三层递进创新创业教育体系等措施，构建了高职工业机器人技术专业复合型创新人才培养体系，获得了较好绩效，为同类专业提供借鉴。

关键词：新工科;工业机器人技术专业;复合型人才

中图分类号：G718? ? 文献标识码：A? ? 文章编号：1672-5727（2019）05-0052-05

为应对新一轮产业变革，教育部在本科院校推出新工科研究与实践计划，先后发布了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，加快推进建设工程教学强国的步伐。《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》指出，新工科研究与实践主要内容包括工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系[1]。中国工程院院士李培根教授针对新工科提出了学生能力新素养、专业和课程新结构、教育教学新方法的内涵[2]。职业教育与普通教育是两种不同教育类型，具有同等重要地位[3]。高等职业教育作为职业教育组成部分，担负着培养复合型技术技能人才的重任，为产业转型升级输送高素质技术技能人才。笔者认为，高职复合型技术技能人才的“复合型”内涵与新工科的内涵是一致的，从能力视角可理解为专业交叉、跨界融合能力和专业能力与非专业能力并举两个层面。高职工业机器人技术专业作为新兴专业，面向工业机器人应用领域培养复合型高素质技术技能人才，具有“新工科”专业的特征。为适应产业转型升级对技术技能人才的新需求，我校工业机器人技术专业多措并举，打造工业机器人应用领域人才培养高地，服务区域发展和产业转型升级。

一、高职工业机器人技术专业现状

围绕国家战略性新兴产业发展，自2013年以来，广大高职院校纷纷开办了工业机器人技术专业，开设该专业的高职院校从2013年的2所增加到2019年的616所，总体上表现出专业规模扩张过快的态势。其中，100所国示范高职院校中开设工业机器人技术专业的有61所，100所国骨干高职院校中开设工业机器人技术专业的有48所，其他高职院校507所。开设工业机器人技术专业超过30所高职院校的省份有9个，如下页表1所示。由表1可知，工业发达地区尤其是机器人产业发达地区开设工业机器人技术专业的高职院校较多，体现了高职院校专业设置服务区域产业发展的特征。同时也存在工业机器人产业欠发达地区的高职院校存在盲目开设该专业的现象。由于工业机器人技术专业创办发展时间较短，存在对当地产业发展趋势研判不精准而盲目招生、专业培养目标不明晰、专业师资队伍总体水平不高、实训基地设备不足、课程内容与职业标准不吻合、授课方式方法陈旧等不足。

二、工业机器人技术专业复合型创新人才培养体系的构建

（一）借鉴国际工程教育专业认证开展专业内涵建设

随着我国成为《华盛顿协议》正式成员国，本科院校掀起了工程教育专业认证的热潮，助推了广大高职院校对《悉尼协议》的研究和本土化设计应用。基于“以成果为导向，以学生为中心，持续改进”的教育理念，按照《悉尼协议》专业认证规范和毕业生特质要求，我校工业机器人技术专业开展国际工程教育专业认证试点，按照定义需求、确定培养目标、明确毕业要求、分解能力指标、优化课程体系、开发课程大纲、实施课程教学、设计持续改进方案、完善支持条件的工作流程，重新开发了专业人才培养方案，并在2017级学生中实施。需求分析不仅是狭义的岗位任职能力需求分析，还应考虑人的全面发展以及国家要求、学校自身定位与特色、师生家长期望等外部需求。培养目标是指毕业生在毕业后3～5年左右应达到的专业水平和职业成就，根据需求分析确定培养目标，培养目标要符合学校定位，适应社会经济发展需要。毕业要求也称为毕业生核心能力，是对学生毕业时应该具备能力的具体描述，是学生毕业时应达成的学习成果，培养目标决定毕业要求。对核心能力进行细化，解构为20条左右的核心能力指标，为构建课程体系提供更具体、更全面的参照。课程体系要全面支撑能力指标的达成，从而支撑毕业要求的达成。根据课程体系开发课程大纲，课程大纲包含了课程基本信息、教学目标、学习目标、课程支撑的核心能力、教学内容、教学方式、评价方式等核心要素。教学实施是实现教学目标的核心环节，需要师资、实践教学条件、教学资源、后勤保障等多方面的支持。教学实施必须坚持以学生为中心，关注学生的学习体验和教学实效，涌现了翻转课堂、混合式教学、一体化教学等一批优质课堂，增设了专业核心课程实践考核环节，在培养学生专业能力的同时还培养了问题解决、信息素养、沟通合作、责任意思、项目管理等非专业能力。设计了教学单元循环、课程循环、毕业要求循环、培养目标循环的四循环质量持续改进机制。重新开发了课程过程性考核表、课程实施分析表、课程总结等表单，并实施信息化教学管理。

（二）产教融合打造技术技能创新服务平台

服务智能制造，专业与智能制造技术链上游企业南京埃斯顿集团公司合作，打造技术技能创新服务平台，集聚资源，校企协同育人。合作企业向平台输入先进的技术、设备、兼职教师资源，学校向平台输入场地、师资、教学资源等，使平台集人力资源培养、团队建设、技术服务、创新创业、学生就业功能于一体，服务产业转型升级。该平台解决了校企合作稳定性、长效性和可持续发展动力不足的难题、课程体系无法适应智能制造背景下企业对高素质技能人才新需求的难题、实践教学设备与智能制造主流技术无法匹配的难题、教学团队综合能力提升缺乏有效途径的难题。在平台资源集聚效应下和董事会领导下，学校与南京埃斯顿合作共建了埃斯頓机器人学院、省级产教深度融合实训平台——江苏省工业机器人4S中心并成立南京埃斯顿南信科技有限公司，联合开展现代学徒制人才培养、社会培训、技能鉴定、创新创业、技术服务、技术研发。平台架构和功能如下页图1所示。

（三）打造高水平师资队伍

建设高水平的教师队伍是高职院校内涵发展的必要条件，也是高职院校提高人才培养质量、适应产业转型发展的重要保障[4]。通过与南京埃斯顿、ABB等国内外著名企业校企混编师资团队，打造了一支结构合理，具有教师、工程师、企业培训师“三师”特色的师资团队。通过博士引进和培育工程，进一步提升师资团队的研发实力和技术服务能力，建设1个博士团队工作室和1个大师工作室，打造由产业教授、博士、全国技术能手、教学能手领衔的江苏省优秀教学团队和科技创新团队，建立专业人才培养和技术服务协同机制。围绕《江苏省机器人产业发展三年行动计划（2018—2020年）》，申报省工程技术研究开发中心——江苏省机器人与制造智能化工程技术研究开发中心，积极参与专用伺服电机和驱动器、末端执行器等关键技术研发攻关。

（四）深化教学改革、优化课程建设

课程是教育的最微观问题，但解决的是教育最根本问题。课程体系开发要对接职业岗位群，课程内容要对接国家职业标准，课程体系要支撑毕业要求的达成。工业机器人技术专业作为新兴的工科专业，具有多学科交叉融合的特征。基于此特征，构建了机、电、控制基础平台课程，工业机器人典型应用模块化课程，工业机器人系统集成提高课程模块。系统集成提高课程模块主要针对研究性学习、各级技能竞赛学生开设，提高学生的专业综合实践能力，课程学分作为学生的拓展课学分，课程是体现“以学生为中心”理念的“最后一公里”。课程体系确定后，课程内容优化和课堂教学改革是至关重要的，课程学习目标达成了，才能保证毕业要求和培养目标的达成。在“以学生为中心”理念的指导下，工业机器人技术专业课程的总体改革思路是教学做一体化，同时借助信息技术手段，开展了翻转课堂教学、行动导向教学、混合式教学等形式多样的课程教学改革。

（五）打造高水平实训基地

实训基地是培养学员专业实践技能和技术积累的重要场所，通常由多个实验实训室按照一定的逻辑构建而成，一般分为校内实训基地和校外实训基地。与西门子、埃斯顿、亚德客、ABB等公司合作，覆盖智能制造核心要素，从专业群的角度出发，按照“系统认知、专项训练、综合能力提升、技术研发”的思路，系统化构建了校内实践教学基地。参照职业标准，提炼专业核心技能，校企联合开发实训项目，建设数字化实践教学资源。加强环境建设，体现企业文化、行业规范，开展基于真实生产环境的任务式教学，提高实践学时比例，强化工匠精神培养，打造了集人才培养、社会培训、技能鉴定、技术研发、创新创业功能于一体的校内实训基地，着力培养一批智能制造产业急需技艺高超的高素质技术技能人才。

首先，工業机器人技术专业，属于我校智能制造装备技术专业群。专业群的构建为针对智能制造企业层级及智能制造系统技术特征，组建面向产品生命周期的智能制造装备技术专业群，其中模具设计与制造专业由面向产品设计向数字化设计与制造方向转型，工业机器人技术和数控技术专业主要面向制造企业设备级，机电一体化技术专业主要面向设备级和车间级，智能控制技术专业主要面向车间级和企业级，工业网络技术专业主要面向企业级和互联网，为产业转型升级提供技术路径和高素质技术技能人才。智能制造装备技术专业群构建逻辑，如图2所示。

专业群校内实训基地构建同样基于系统思维，从工业应用场景入手，按照业务导向的逻辑，分析应用场景设计的技术架构，据此构建专业群校内实训基地，支撑课程教学。实训基地体现了技术系统性、专业融合性、应用共享性的特征。实训基地构建逻辑如下页图3所示。

图3中阐释了面向工厂自动化和机械加工领域的两大综合系统涉及的技术要素，两大系统主要服务于相关专业的低年级的系统认知体验课和高年级的系统综合实践课。智能制造数字化训练中心主要涉及企业级、车间级和产品设计层面的相关技术与应用软件。针对系统设备级的控制层，建有PLC技术应用实训室（西门子、三菱）、工业网络实训室、工业组态实训室等。针对设备级的现场层，建有工业机器人4S中心、数控与模具实训中心、机械基础训练中心，每个中心包含若干个实验实训室，电气控制实训室、运动控制实训室、传感与视觉检测实训室、机电技术综合实训室等可组建小型自动化系统或机电系统的综合性实训室。同时，建有3D打印研究室、工业机器人技术应用研究所、学生创新实践室，为博士工作室、大师工作室、学生创新实践提供平台支撑。

（六）打造三层递进创新创业教育体系

营造创新创业氛围，提升学生创新创业意识，培养学生创新创业能力，转化学生创新创业成果，建立三层递进创新创业教育体系，基础层打造研究室工作平台、创新创业课程平台、创新创业师资培养平台、学生社团活动平台，中间层打造竞赛平台，高层打造创新创业工作坊，为双创学院选拔优秀人才，如图4所示。新建了机器人技术应用研究所、3D打印研究室、学生创新实践室，升级原有的工业控制研究室为智能制造技术研究室。教师通过研究性学习，培养学生创新思维以及开展项目研究的方法、流程。开发“创新思维与实践”课程，必修“大学生创业教育”课程，加强课程建设，培养学生的创新思维与方法、创业意识。同时，加强创新创业教育师资培养，为学生提供个性化的职业规划与创新创业咨询指导，依托博士工作室、大师工作室组织开展创新工作坊工作。梳理、优化、规范了学生社团活动，加强指导和考核，将创新创业类活动课程化并提出学分要求。通过基础层平台的培养，定期举办专业技能竞赛、创新创业竞赛，积极参加各类技能大赛、创新训练计划项目、挑战杯、全国发明杯等，进一步提升学生的综合实践能力。采取项目管理形式组队，通过创意激发、创新实践、产品开放的活动，开展创新创业实践活动，为双创学院选拔优秀创新创业人才。

三、专业办学成效

（一）师资团队综合水平显著提高

依托技术技能创新服务平台，在博士团队工作室和大师工作室带领下，专业教学团队的教学、科研、技术服务水平得到显著提升。专业教学团队入选江苏省优秀教学团队培养对象，学校智能制造技术创新团队。教学团队成员入选全国技术能手2人，省“青蓝工程”中青年学术带头人1人、优秀青年骨干教师3人，省“333人才工程”培养对象2人。团队承担市厅级以上教科研课题10余项，2人获全国工业机器人技术应用技能大赛职工组一等奖，在省级信息化教学大赛、微课竞赛等教学比赛获奖10余项。

（二）专业社会服务能力提升

依托平台资源汇聚效应，三年来，专业先后承担江苏省行业紧缺人才（工业机器人技术）培训、省“英才名匠”培训、埃斯顿客户培训、南京林业大学专业综合实践教学等近20期，参加学员近1 000人次，承担技术服务经费到账近200万元，教学团队申请发明专利50余项。专业获国家教学成果二等奖、省级教学成果特等奖，江苏省产教深度融合实训平台，江苏省高水平骨干专业，江苏省“双高”工程院校重点建设专业，学校首批国际工程教育专业认证试点专业，入选高职院校教师培训项目。

（三）学生创新实践能力显著提高

专业学生在全国工业机器人技术应用技能大赛中获一等奖1项、二等奖2项，全国工业机器人虚拟仿真大赛一等奖1项，二等奖2项，江苏省大学生“挑战杯”创新能力大赛特等奖1项，江苏省机器人大赛工业机器人分项冠军2项，省优秀毕业设计二等奖2项，承担省级大学生创新实践训练计划项目6项，全国大学生“发明杯”、江苏省高等职业院校技能大赛等各类省级以上比赛获奖20余项，学生参与发明专利5项。专业毕业生受到平台合作企业的高度认可。

参考文献：

[1]教育部高等教育司.教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL].（2017-02-20）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究， 2017（4）：1-4.

[3]中华人民共和国国务院.国务院关于印发国家职业教育改革实施方案的通知[EB/OL].（2019-01-24）.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-02/13/content_5365341.htm.

[4]林宇.高等职业院校师资队伍建设的现状、问题及对策[J].中国高教研究， 2015（1）：79-82.

（责任编辑：刘东菊）

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