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2022年第35期·“智能+”高职模具专业课程改革探索与实践

来源:教育教学论坛 2023/5/9 13:32:44

[出处] 教育教学论坛_2022年第35期

朱红萍

(沙洲职业工学院 机电工程系,江苏 张家港 215600)

引言

为了响应国家《中国制造2025》的号召,国内大中型企业都在不同程度地进行智能制造产业的升级转型,这势必对装备制造产业所需的模具方面的技能人才提出更高的要求。为了顺应智能制造发展的大趋势,我们只能及时将最新的材料、工艺、技术和设备不断融入高职模具专业相应的专业课程体系教学中,从而培养出适合企业要求的模具专业的高技能人才。

一、智能制造背景下高职模具专业人才培养现状

地处长三角经济发达区的模具企业发展迅猛,在这些地区的高职院校中,有许多院校开设了模具设计与制造专业。但是,随着工业4.0时代的到来,柔性化、智能化和高度集成化逐渐被引入装备制造业,高职所培养的高素质技能型人才不能只是传统的纯数字化设计的模具技能人才,因此,在传统模具专业课程教学中应适时融入智能制造相关技术和信息网络技术。为了顺应智能制造大趋势,模具专业技能人才的培养应适应模具企业的转型升级,并加快推进模具类专业人才培养方案的变革。

在“智能+”大背景下,部分高职院校对传统专业的升级改造、新工科人才的培养作了一定的探究,并将模具专业课程体系的智能化方向改造提上了日程,对其现有的模具专业的相关课程体系实施了专业改造升级。

目前,高职院校毕业的学生不能立即上岗,还需经过一段时间的岗前培训才能独立顶岗。这主要是因为多数的高职院校在有些专业课程的教学中以讲授为主,实践操作较少;还有部分院校仅仅是简单地构建了适合智能制造方向的人才培养方案,与之相配套的教师队伍教学及专业技能还需同步加以提升。如有些学院在传统的模具专业课程体系中增设了一部分与智能化制造相关的专业核心或素质拓展课程,但仅仅停留在智能制造相关专业理论知识的拓展上,与智能制造相配套的教学实训基地或智能制造单元尚未落地,教学师资队伍培养也未跟上。

在模具专业课程智能化改造的过程中,高职院校需要合理正确地评估自身院校现有的硬件和软件条件,有计划、分步骤地投入改造。某些模具专业在尚未配备智能制造设备的情况下,可以利用企业的产品与之合作开发配套的虚拟工艺、虚拟设计生产场景等教学资源,并辅助教学,让学生能够较好地熟悉实际模具企业智能制造的整个工作流程,让学生掌握模具领域的新技术、新工艺和新设备的最新动态。同时,许多高职院校模具专业紧跟“1+X”证书制度试点工作的开展,参照模具专业人才培养方案和专业课程标准,积极参与模具专业“1+X”标准的起草工作,将模具专业“1+X”培训及考核内容逐渐融入专业课程的日常教学中,通过职业技能等级证书来检验和提高学生的实践技能。结合《国家职业教育改革实施方案》,依据各类企业对智能制造人才技能水平的需求,构建适合智能制造企业需求的高职模具专业课程体系,培养出模具企业急需的高端技能型人才。

二、“智能+”背景下高职院校模具专业课程改革的思考

在“智能+”背景下,职业院校的人才培养能力面临着市场的严峻挑战。现将高职院校模具专业课程设置改革所面临的挑战总结如下。

(一)智能制造企业所设岗位与专业课程体系设置不匹配

众所周知,智能制造是将信息化和网络化技术与多学科技术高度融合,以往传统、单一的岗位工作,已经逐渐被自动化所取代。

智能制造企业的岗位设置已将大数据、物联网、自动化等先进技术融入企业制造的每个环节,因此,高职院校所培养出的技能人才需要既有传统模具设计与制造能力,又要有信息与网络技术能力。企业急需可持续性发展的高素质复合型人才。

经调研可知,目前仍有一定数量的模具专业毕业生无法满足智能制造企业转型升级的现实需求,他们只能适应一些单一的工作岗位。与此同时,高职院校的专业课程体系设置,并没有在充分调研模具智能制造职业岗位能力需求的基础上进行,而是因循守旧,与企业的实际生产脱轨,甚至有些课程内容严重老旧。

在模具企业的智能制造生产线中,工业机器人的应用极为广泛。之前的模具制造工作人员逐渐转变为智能制造生产线上机器人的维护和控制人员。然而,在高职院校现有的专业课程体系中尚未设置相应的工业机器人技术、信息技术、企业信息化管理技术等课程,有些智能制造相关技术,也只是简单地进行理论讲解,并没有系统的课程体系,学生缺乏必要的感性认识。

一部分紧跟智能制造发展的模具企业,已经逐步将模具数字化设计与制造和智能制造前沿技术融入企业生产中,因此,要求模具专业人才不仅具备模具设计及制造的基础理论知识,还需要具备CAD/CAE/CAM一体化技术的应用能力,以及较强的团队沟通协作能力和工程实践能力;同时,还要掌握智能制造的前沿技术——物联网、大数据、云计算等。而很多高职院校模具专业的课程体系中有关计算机辅助分析(CAE)和管理软件(如ERP、MES等)的内容几乎是空白的。

在智能制造背景下,高职院校应针对以上现状,在专业课程设置上结合新的生产模式对人才能力的要求,将专业课程进行重新组合。

(二)在智能制造背景下,模具专业职业技能等级评价标准未出台

自2018年开始,人社部逐渐取消了一大批职业技能资格证书,这对高职院校普遍实行的双证书制度无疑是一种考验,同时让高职院校失去了评定毕业生技能水平的依据。2019年,由教育部、国家发展改革委、财政部、市场监管总局联合印发的《关于在院校实施“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点方案》(教职成〔2019〕6号)要求“按照高质量发展要求,坚持以学生为中心,深化复合型技术技能人才培养培训模式和评价模式改革”。

近年来,《国家职业教育改革实施方案》明确提出了启动“1+X”证书制度试点工作,但在教育部已经批准的三批职业技能等级证书中没有模具专业,因此,急需制定符合智能制造发展方向的模具“1+X”证书标准,并将“1+X”培训和考核内容与模具专业课程的日常教学有效衔接。

(三)智能制造背景下模具专业的师资队伍建设有所欠缺

当前,在智能制造企业转型升级过程中急需大量能灵活运用智能化和信息化等多项新技术的复合型人才,那么,高职院校用来培养这些人才的师资力量又该从何而来呢?目前,青年教师主要承担着高职院校模具智能制造的相关专业课程教学工作。追溯其来源,大多是来自大学机械类专业毕业的硕士研究生和博士研究生,在本科阶段他们并没有系统学习过模具生产过程的相关专业知识,在研究生阶段也不一定有所涉及,但绝大多数知识侧重于理论研究和分析模拟范畴,缺乏实践能力和在企业的锻炼机会。因此,在高职院校专业教学过程中,很难把智能制造的相关理论知识与实践技能融入实际教学中。

(四)机械行业技能大赛为模具专业人才培养确立了新导向

大赛引领职业教育方向,行职委在社会企业和高职院校的赞助下,举办全国职业院校模具技能大赛。为了满足模具智能制造的需求,将传统模具制造中的“模具设计+加工+装配”的流程融入智能制造新技术,和企业合作研发了一套模具智能制造系统生产线。该生产线以模具数字化设计与制造技术为基础,对机器人技术、模具加工、精密测量、智能化管控等智能制造技术内容进行赛项设计,最终目的是提高模具智能制造领域高素质复合型技能人才的技术水平。

尽管目前多数高职院校模具专业并未组建与比赛配套的模具智能制造系统生产线,而且在比赛中也发现了差距——有一定数量的高职院校的参赛选手尚未达到比赛预期的目标,但是大赛所确立的智能制造“风向标”一直是高职院校模具专业人才培养改革的方向,这也为高职院校培养智能制造人才指明了道路。

三、智能制造背景下高职院校模具专业教学改革探索

许多学校尝试对模具专业进行改革,如在原有的模具专业课程体系下增加了一些课程。高职院校模具专业培养出来的学生,不仅要具备传统的模具设计、加工工艺、装配等相关技能知识,还必须掌握机器人技术,以便能操作、管理和维护机器人,设计的模具要向智能模具方向发展。为了培养出适合智能制造大背景发展趋势的复合型模具企业人才,高职院校模具专业教学应从以下几方面着手加以改革。

(一)重新拟定人才培养方案和重构专业课程体系

“中国制造2025”的关键技术包括物联网化和信息化。在智能制造背景下,需要在原有传统模具设计、CAM/CNC、模具维修等岗位,结合智能制造所需要的技能标准,增设3D打印、工业机器人技术、REP管理软件应用等新技术课程。

1.改革传统专业课程,融入智能制造内容。我们可以在“模具CAD/CAM”“模具加工”“模具装配”等课程中,结合智能模具企业模具数字化设计的需求,适量增加CAE技术在对模具成型过程中进行的仿真和分析技术、智能加工等相关课程,如“五轴联动加工中心编程与操作”“慢走丝线切割加工”等,以此提高学生对高端设备的操作能力。

2.结合智能制造标准,开设新技术课程。(1)开设“工业机器人技术”课程。在智能制造车间,工业机器人和机械手是必不可缺的设备。作为模具专业的学生,仅具备模具专业知识是不够的,还要适应企业的现场作业。因此,在高职院校模具专业中还需增设“工业机器人技术”等理论课程,让学生具备操作、管理和维护工业机器人的技能。(2)开设“逆向工程与3D打印”课程。为了缩短模具企业产品设计的周期,逆向设计技术可快速重构实物三维CAD模型,而3D打印技术是一项与逆向技术紧密结合的新型快速成型技术。这两项技术在高职院校模具专业课程中的开设,可以使学生熟悉和掌握逆向设计与3D打印技术,为学生毕业后到企业工作做好知识储备。(3)开设ERP、MES等管理软件课程。智能制造企业需要推行企业信息化管理技术,因此,高职院校需要开设相应的企业服务管理课程,如ERP(企业资源管理)软件、MES(制造执行系统)软件等,大力提高企业生产制造的管理水平。

3.构建专业选修课程体系,拓展学生的多学科知识储备。高职院校可设置专业拓展模块,并在其中开设“人工智能技术基础”“创新与创业”等课程,提高学生对智能制造岗位的适应能力。以单一的模具专业核心课程为基础,拓展学生的双创意识及智能制造方面的能力,培养出企业真正用得上的专业技能型人才。

(二)加大智能制造实训平台的建设力度

为了完善实践教学的软硬件条件,急需搭建校内智能制造实训场所。高职院校应认真规划并重视校内实训场所建设,结合职能制造要求进行校内实训设备的改造升级,建设模具柔性智能制造生产线、工业机器人实训中心、逆向设计与3D打印实训室等,可将合作企业的典型案例载体引入智能制造生产线,促进实训内容与先进生产模式对接。当然,如果建设资金有限,也可建设智能制造虚拟仿真实训室等,借助信息化网络空间延伸扩展学生的实训操作,以确保更多的学生能够有足够的时间接受智能制造相关职业技能的基本训练。

(三)着力培养智能制造教学的高素质教师队伍

在高职院校模具专业课程改革中,教师团队起着至关重要的作用。对于青年教师,应鼓励他们将更多的精力和时间投入提升自身的专业技能上,学校通过制订合理的培训计划进行科学培养。鼓励教师采用理实一体化的教学模式,结合学校的实训条件,尽可能融入智能制造元素,激励教师不断学习新技术和新工艺,提高实践技能。

为了能培养出一批有经验的专业教师队伍,高职院校应将专业教师深入企业锻炼作为一项常态化工作来抓。每年定期选派一些教师深入企业一线,让他们学习新技术和新工艺,参与智能制造设备改造升级项目,逐步提升教师的科研能力。通过高职院校与企业构建师资培养实训基地,着实打造一批有真才实学的教师队伍。

结语

在“智能+”背景下,传统的模具专业课程体系框架已不能满足智能制造企业升级改造的发展进程,因此,高职院校需要改变传统的专业课程体系,加快构建适应智能制造产业体系的课程体系。各高职院校应结合自身学院的实际情况,构建合理的模具专业课程体系,将智能制造相关技术有机融入专业课程中,构建校内、校外智能制造实训场所,让学生了解企业智能制造的生产流程,并在毕业后成为企业急需的专业技能人才。


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