中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)實踐策略研究

錢星宇

摘要：智能制造是我國制造業(yè)從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的必由之路。智能制造帶來的變革對中職機械專業(yè)學生的能力和素養(yǎng)提出了更高的要求。在此背景下，為了讓學生更好地適應(yīng)智能制造企業(yè)的工作崗位，保證智能制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，培養(yǎng)中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)已刻不容緩。因此，對中職機械專業(yè)學生的智能素養(yǎng)培養(yǎng)的研究具有重要的意義。本文梳理了智能素養(yǎng)內(nèi)涵，分析智能制造工作崗位需求，梳理智能制造對機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)的新要求。圍繞中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)的現(xiàn)狀，從智慧校園、課程融合、智能技術(shù)應(yīng)用、師資提升、智能社團、課題研究六個方面提出了中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)的實踐策略和建議。

關(guān)鍵詞：智能制造;智能素養(yǎng);機械專業(yè);實踐

一、引言

智能化是當今制造業(yè)乃至世界范圍內(nèi)各個領(lǐng)域的熱門的話題，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的融合創(chuàng)新發(fā)展，以及以智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化為核心特征的智能制造模式正在成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展和變革的重要方向。中職學生想要從事該行業(yè)工作，成為人工智能時代需要的人才，就必須掌握人工智能技術(shù)和提升自身的智能素養(yǎng)，提高自身的智能化勝任力，掌握智能素養(yǎng)的內(nèi)涵。只有這樣才能做到與時俱進并服務(wù)智能制造產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)個體全面的發(fā)展。

因此，在人工智能和智能制造背景下，研究中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)的新要求，探索智能素養(yǎng)培養(yǎng)途徑，為中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)提供有效的培養(yǎng)策略將成為當前研究的一大重任。特別是在“中國制造2025”戰(zhàn)略背景下，對中職機械專業(yè)學生的智能素養(yǎng)培養(yǎng)研究更具有現(xiàn)實意義。

二、智能素養(yǎng)的內(nèi)涵

結(jié)合國內(nèi)外學者的研究，本文認為智能素養(yǎng)是信息素養(yǎng)的高階，比信息素養(yǎng)更全面更深入，它是人工智能時代人們必需的素養(yǎng)。智能素養(yǎng)應(yīng)包含智能意識、智能知識、智能思維、智能應(yīng)用、智能倫理等基本要素，是集智能知識與技能、智能態(tài)度與意識、智能倫理與道德、智能數(shù)據(jù)收集與處理、利用人工智能技術(shù)分析與解決問題的思維與智能創(chuàng)新于一體的素養(yǎng)。

三、智能制造對中職機械專業(yè)發(fā)展的新要求

中職機械專業(yè)在智能制造背景下，必須要契合智能制造發(fā)展內(nèi)涵和人才需求，通過改革以適應(yīng)時代要求。根據(jù)智能制造崗位知識能力新要求，這些新要求必然造成中職人才規(guī)格也要發(fā)生轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)在專業(yè)方向、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方式、師資隊伍和實訓環(huán)境等方面。

第一，智能制造要求中職機械專業(yè)智能化。為適應(yīng)智能制造發(fā)展需要，中職機械專業(yè)發(fā)展要向智能化方向調(diào)整。傳統(tǒng)的專業(yè)設(shè)置時就是為了滿足當時的社會需求，但是隨著技術(shù)水平和生產(chǎn)方式的變革，特別是智能制造的快速發(fā)展，專業(yè)定位必須調(diào)整以適應(yīng)智能制造發(fā)展需要。比如，為應(yīng)對智能制造網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化、柔性化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的機械專業(yè)完全不適應(yīng)智能制造的要求，專業(yè)方向和專業(yè)定位也必須向智能化、數(shù)字化方向調(diào)整。

第二，智能制造要求中職機械專業(yè)學生具備智能素養(yǎng)。機械專業(yè)方向調(diào)整后，中職人才培養(yǎng)目標也隨之改變，根據(jù)智能制造崗位對機械人才的要求確立培養(yǎng)目標。以前中職機械專業(yè)以培養(yǎng)傳統(tǒng)制造業(yè)中的操作者、維修者為主。在智能制造背景下，中職機械專業(yè)培養(yǎng)目標也要發(fā)生變化，為企業(yè)培養(yǎng)規(guī)劃者、協(xié)調(diào)者、管理者、決策者，中職機械專業(yè)的人才培養(yǎng)目標由單一勞動者向復(fù)合管理者轉(zhuǎn)變。

第三，智能制造要求課程向智能化調(diào)整。中職機械專業(yè)人才定位和培養(yǎng)目標調(diào)整后，人才培養(yǎng)內(nèi)容也必須根據(jù)智能制造崗位需要的知識和能力進行更新。專業(yè)課程體系是中職人才培養(yǎng)的主要內(nèi)容。根據(jù)智能制造的崗位要求，對于智能感知、數(shù)據(jù)分析、平臺運維、智能監(jiān)控等知識和技術(shù)的需求越來越緊迫。這些新知識在傳統(tǒng)的機械專業(yè)是很少涉及的。因此，根據(jù)智能制造需要，中職機械專業(yè)課程體系必須及時調(diào)整，受總學時限制，刪減一部分與智能制造關(guān)聯(lián)度不高且實用性不強的課程，新增人工智能、智能控制、物聯(lián)網(wǎng)、平臺運維等方面的課程，豐富機械專業(yè)課程，讓機械專業(yè)課程體系更加符合智能制造發(fā)展要求。

第四，智能制造要求教學注重新工種實踐。中職機械專業(yè)學生對理論學習興趣不大，喜歡動手實操。隨著智能制造不斷發(fā)展，企業(yè)的崗位也在發(fā)生變化，比如數(shù)字化設(shè)計、安裝調(diào)試員、生產(chǎn)排程員、網(wǎng)絡(luò)運維員等新崗位的出現(xiàn)，中職單一的理論和實訓已經(jīng)很難適應(yīng)企業(yè)人才需求。因此，校企合作，工學結(jié)合等人才培養(yǎng)模式必須要進一步加強，結(jié)合企業(yè)實際案例進行項目化教學，讓學生的解決實際問題的能力增強，提升機械專業(yè)學生的綜合能力。

第五，智能制造要求教師提升智能化教學水平。在智能制造背景下，作為機械專業(yè)教師，提升自身的智能素養(yǎng)是必要的。教師通過密切聯(lián)系企業(yè)，積極參加智能素養(yǎng)提升的培訓，全面提升師資的智能水平。只有師資水平符合智能制造發(fā)展要求了，機械人才培養(yǎng)的目標才能得以最終實現(xiàn)。

最后，智能制造要求環(huán)境智能化。在人工智能時代，萬物互聯(lián)、智能感知無處不在。中職學生作為智能制造企業(yè)的主力軍，是非常有必要提前接觸和感知智能設(shè)備、智能環(huán)境的。所以作為學校，要大力建設(shè)智慧校園、智慧教室、智慧實訓室，為機械專業(yè)學生提供智能環(huán)境和智能設(shè)備，讓學生在智能環(huán)境中成長，學生的智能素養(yǎng)就會有所提升。

四、機械專業(yè)學生的智能素養(yǎng)培養(yǎng)的實踐策略

1.建設(shè)智慧校園，感受智能環(huán)境

學校通過智慧校園建設(shè)，讓機械專業(yè)學生全天候體驗智慧校園的便捷，學生在寢室里手機可以開門、圖書館可以手機借書，食堂里手機可以提前訂餐，智能超市里可以自主購物等，在體驗校園生活中，真正讓學生了解物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)的應(yīng)用，從而提升他們的智能素養(yǎng)。

智慧校園除了讓學生在日常生活中體驗便捷和感知智能環(huán)境外，在智慧教室、智慧課堂上更需重視，根據(jù)機械專業(yè)學生特點合理使用智慧教室，充分利用線上線下的智慧課堂，讓機械專業(yè)學生自主搜索課堂相關(guān)的教學材料，教師線上線下安排好任務(wù)，學生能在課堂上自主完成或者小組合作完成教學任務(wù)，自主探究，小組合作探究等形式進行。智慧課堂學習資源豐富并且容易獲得，課后還可以根據(jù)記錄進行學習、復(fù)習，方便快捷，有利于智能素養(yǎng)的提升。

2.加強課程建設(shè)，智能素養(yǎng)與專業(yè)相互融合

為適應(yīng)智能制造的發(fā)展，學校必須要加強專業(yè)課程體系的建設(shè)，把機械專業(yè)學生的智能素養(yǎng)培養(yǎng)融入到專業(yè)課程建設(shè)中。由于在智能制造背景下，智能化的工作崗位對技術(shù)人才的專業(yè)知識和技能提出更高的要求，增加智能課程是最好的選擇。但是受課時的限制，增加新的課程，必須縮減傳統(tǒng)課程。以機電一體化應(yīng)用技術(shù)為例，刪減了金屬材料、熱處理等傳統(tǒng)加工類課程，新增PLC控制、編程類課程，為滿足智能工廠、智能車間的相關(guān)崗位的需要，比如機械臂安裝調(diào)試、生產(chǎn)線的維護保養(yǎng)，還需增設(shè)機器人技術(shù)、智能控制技術(shù)等。有些課程以選修課、第二課堂的形式來提升機械專業(yè)學生的智能知識和技能。圖1-1為2015年工程機械專業(yè)課的設(shè)置情況，圖1-2為2020年工程機械專業(yè)課的設(shè)置情況，課程變動較大，智能課程增加數(shù)有6門（紅色字體為新增課程），占專業(yè)課總數(shù)的30%左右（不包括選修課和第二課堂），學校對智能課程的重視程度在不斷加大。

3.改變授課形式，善于應(yīng)用智能技術(shù)

智能素養(yǎng)與專業(yè)課程需要相互融合，教師在授課過程中，要改變授課形式，善于使用智能設(shè)備和應(yīng)用智能技術(shù)。以機械制圖為例，要對圖1-3的實物圖進行講授三視圖的畫法，在授課過程中，教師可以把CAD融入，讓學生在機房完成CAD制圖（圖1-4）。學生在CAD制圖的基礎(chǔ)上，繼續(xù)學習三維制圖（圖1-5）， 最后還可以學習3D打印技術(shù)，將自己設(shè)計的產(chǎn)品打印出來（圖1-6）。機械制圖本來是一門最枯燥的課程，也是機械專業(yè)學生不受歡迎的課程之一?，F(xiàn)在的《機械制圖》課程把CAD制圖、3D打印技術(shù)融合進去，學生的學習熱情大大提高，學習效果更好。學生不僅能很好的掌握機械制圖的內(nèi)容，還學會了實際應(yīng)用和3D打印等智能技術(shù)。把智能技術(shù)融入機械專業(yè)課程，對于提升學習效果和智能素養(yǎng)是非常有效的。

4.加強師資建設(shè)，培養(yǎng)智能素養(yǎng)高的教師隊伍

首先，學校應(yīng)該加強教師與企業(yè)的聯(lián)系，積極安排教師下企業(yè)。教師在企業(yè)實踐中，既可為機械專業(yè)課程體系改革搜集實用的資料，也可為機械專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制訂提供參考。同時隨著校企合作不斷深入，新型學徒制、產(chǎn)教融合等都可以全面開展，有利于提高專業(yè)教師科研和實踐能力。

其次，要加強專業(yè)教師隊伍建設(shè)。學?？梢云刚埰髽I(yè)專家參與到學校的人才培養(yǎng)和教學中，與校內(nèi)教師協(xié)同教學，既可以豐富教師結(jié)構(gòu)，又可以分享實用的實踐經(jīng)驗及前沿技術(shù)。學校也可以與企業(yè)合作，共建校企實訓基地。校企實訓基地既可以作為學生日常實訓項目，也可以作為企業(yè)員工培訓基地?；氐呐嘤枎熡蓪W校教師和企業(yè)工程師組成，共同開發(fā)符合企業(yè)需求的培訓課程，共同為校企培養(yǎng)人才。教師在校企實訓基地既提升能力，也實現(xiàn)服務(wù)社會的功能。

最后，學校要加大力度引進復(fù)合型人才。隨著人工智能不斷發(fā)展，教師的工作重心發(fā)生改變，教育管理、教育監(jiān)測、教學效果分析、教育決策工作探討等活動將依靠智能設(shè)備完成，未來教師工作很大程度要依靠智能設(shè)備輔助完成，因此人工智能時代教師要善運用人機協(xié)同的思維方式。學校在引進專業(yè)教師的時候，既要考慮專業(yè)對口，也要引進計算機、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等專業(yè)人才，優(yōu)化教師結(jié)構(gòu)，根據(jù)教師的不同基礎(chǔ)、不同專業(yè)和不同的需求，設(shè)計符合智能素養(yǎng)培養(yǎng)的培訓內(nèi)容，有利于教師團隊整體智能素養(yǎng)的提升。

5.開設(shè)智能社團，提升學生智能素養(yǎng)

中職專業(yè)社團一般都以專業(yè)為載體，以培養(yǎng)學生的專業(yè)技能為目的，由有共同興趣愛好的學生自愿組織而成的學生組織。專業(yè)社團是中職第二課堂的主力軍，是提升學生專業(yè)素養(yǎng)的重要平臺，也是校園文化建設(shè)的重要載體。學生通過參與專業(yè)社團活動，可以提升專業(yè)知識和技能，增強他們的適應(yīng)社會能力和職業(yè)發(fā)展競爭力。

隨著智能制造的發(fā)展，學校課程和專業(yè)方向也往智能化方向發(fā)展。學校的專業(yè)社團也在更新，開設(shè)符合智能制造發(fā)展需求的智能社團是非常必要的。學校機械專業(yè)社團有汽車服務(wù)社團、工程機械服務(wù)社團、機械設(shè)計社團、CAD創(chuàng)新社團等。在此基礎(chǔ)上，又增設(shè)計算機應(yīng)用社團、機器人社團、智慧服務(wù)社團。新社團的開設(shè)，主要為新專業(yè)和新職業(yè)服務(wù)，比如，計算機應(yīng)用社團，主要培養(yǎng)機械專業(yè)學生的計算機應(yīng)用能力，平時開展的活動有全校計算機的日常維護、軟硬件安裝、智能編程學習及比賽等，服務(wù)全校，更能提升機械專業(yè)學生計算機應(yīng)用和編程能力。而機器人社團主要目標是讓學生在機器人組件拼裝、編程控制調(diào)試的實踐過程中逐漸掌握專業(yè)知識、提高動手能力，并進行創(chuàng)新性的設(shè)計。機器人社團定期組織校內(nèi)競賽活動或講座，每年組織學生參加全國的機器人競賽，提升學生的智能思維和創(chuàng)新能力，也提高學生的綜合運用專業(yè)知識的能力。智慧服務(wù)社團主要是在專業(yè)教師的主導下，定期組織無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的科普和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的學術(shù)講座，組建學生興趣小組并對學生興趣小組定期舉辦單片機、嵌入式系統(tǒng)、傳感器、無線通信等方面的專題培訓和實踐活動。同時，以社團活動為依托，為各級別相關(guān)學生科技競賽做人才儲備，也可以為智慧校園相關(guān)設(shè)備提供日常維護和服務(wù)，讓智慧校園正常運轉(zhuǎn)。

通過開展上述智能社團的活動，機械專業(yè)學生不但可以拓展專業(yè)能力，還可以提升實踐創(chuàng)新能力，讓專業(yè)學習和社會服務(wù)一體化，提升學生的智能實踐能力和智能服務(wù)水平。也可以借助智能社團的平臺效應(yīng)和服務(wù)能力，可以將智能素養(yǎng)向全校推廣，有利于學校形成智能氛圍，全面提升全校師生的智能素養(yǎng)。

6.設(shè)立機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)的研究課題

為了提升全校師生整體的智能素養(yǎng)，學?？梢栽O(shè)立機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)的研究課題，鼓勵教師積極參與課題研究工作。學校制定配套政策、專項經(jīng)費或者在教師考核上傾斜，鼓勵教師開展課題研究，積極激發(fā)教師的科研熱情，促進中職教師在智能制造背景下思考提升機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)的途徑。

通過課題研究，教師就能主動去了解最新的科研成果，主動反思學校在機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)上存在的不足，并提出切實可行的方法，不斷改進教育教學方法。課題研究方向很多，參與課題的教職工也越來越多，在全校形成一陣提升智能素養(yǎng)的科研風，全校師生都在思考和重視智能素養(yǎng)培養(yǎng)和提升，效果顯著。有些研究成果也在逐步落地，比如智慧校園、智慧教室、智慧實訓等智能硬件建設(shè)上，學校每年都會投入，學校的智能化水平也越來越高。通過課題研究，專業(yè)課程改革、專業(yè)人才培養(yǎng)也在逐步落地開展，機械專業(yè)學生的智能素養(yǎng)也得到最有效的提升。

五、總結(jié)

在智能制造背景下，機械企業(yè)基本普及智能化設(shè)備，信息化、數(shù)字化，對智能人才的需求發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，對機械專業(yè)人才的要求越來越高，特別是擁有智能知識、智能技能、智能意識、智能技術(shù)應(yīng)用等智能素養(yǎng)的機械專業(yè)學生，深受企業(yè)青睞。中職要突破現(xiàn)有的人才培養(yǎng)思維，從智慧校園建設(shè)、課程調(diào)整、智能技術(shù)應(yīng)用、師資建設(shè)、智能社團開設(shè)以及智能課題設(shè)立等方面的實踐來培養(yǎng)機械專業(yè)學生的智能素養(yǎng)，為智能制造提供高素質(zhì)的人才隊伍。機械專業(yè)學生也要加強提升智能素養(yǎng)，可以從培養(yǎng)計算思維、人機協(xié)作的能力，重視智能倫理的學習等方面來提升自己的智能素養(yǎng)，讓自己的智能素養(yǎng)更加符合人工智能時代和智能制造的要求。

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基金項目：中國交通教育研究會2020-2022年度交通教育科學研究課題“中職機械專業(yè)學生智能素養(yǎng)培養(yǎng)實踐研究”（課題編號：JTYB20-429）。