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职业院校智能制造技术技能人才培养路径实践探索—基于西门子智能制造工程师学院的案例

2023-01-17 15:40:10

熊国灿

(北京经济管理职业学院,北京 100102)

(一)研究背景

在当前新时代的发展和变革中,智能制造已成为世界各国抢占发展机遇的制高点和主攻方向。[1]而智能制造相关领域技术人才的紧缺也成为各国共同面对的问题。2020年2月25日,人力资源社会保障部、市场监管总局、国家统计局三部门联合向社会发布了智能制造工程技术人员等新职业,智能制造工程技术人员新职业的定义是“从事智能制造相关技术的研究、开发,对智能制造装备、生产线进行设计、安装、调试、管控和应用的工程技术人员”①定义来源:人力资源和社会保障部、工业和信息化部制定的《国家职业技术技能标准—智能制造工程技术人员(2021年版)》,职业编码:2-02-07-13。,涵盖了工程研发、工程应用、技术技能等岗位。其职业特征主要为智能性、融合性与数字软件化。[2]

智能制造产业的迅猛发展,带来了巨大的人才缺口。据数据分析预测,2025年智能制造领域人才需求预测900万人,人才缺口预测 450万人。[3]这也意味着智能制造技术技能人才的培养是我国当前新时代发展的一项重要课题。

(二)智能制造技术技能人才培养面临的问题

智能制造工程技术人员作为一个新的职业,新职业特征和工作岗位能力要求的新变化对培养技能人才的职业教育提出了变革要求。李玉敏认为,在“机器换人”趋势下,产业已不再满足于单一技能的普通工种,需要重点培养跨学科、跨专业的高端复合型技能人才和高端复合型管理技能人才;
刘高锁认为,能够操作机器人等智能设备的新技能型人才和懂专业、通外语、熟规则、知文化的研发与经营等复合型人才更紧缺;
史小波认为,被取代的是标准化、重复工作的单一技能工种,而对维护维修和研发的工种有了更高需求。[4]由此可见,智能制造产业将需要更多的创新型、复合型人才。但是纵观相关的实践和研究,当前职业院校智能制造技术技能人才的培养主要存在如下问题:

1. 专业能力培养单一,课程体系滞后,不符合复合型技能人才培养需要

目前,职业院校涉及智能制造技术技能人才培养的专业往往来自于原有的传统制造类信息类专业,比如机电一体化技术、电气自动化技术、数控技术等,在人才培养体系的设计中明显带有原专业的特点,有的甚至照搬原有专业的人才培养体系,这些人才培养目标往往过于“专”和“细”,培养的学生往往只能掌握某一类具体设备和软件的操作,导致所培养的人才专业能力结构比较单一,不能适应当前新时代新职业发展的需求。同时,高职院校课程体系设计相对滞后,缺乏和当前智能制造产业企业岗位能力需求相适应的专业课程,特别是对于跨专业核心能力所需的专项课程目前开设很少,比如智能产线MES管控、智能产线全生命周期管理、工业互联网、大数据分析等新技术课程或内容,难以满足智能制造新职业新岗位对专业人才综合能力和跨界能力的培养需求。

2. 校企融合深度不够,校企合作育人模式有待创新

产教融合、校企协同是智能制造人才培养的有效途径。近年来,在国家系列产教融合政策的支持下,职业院校产教融合、校企协同育人的实践取得了一定成绩,但仍面临诸多问题。比如产教融合发展中的“两张皮”(人才培养和产业需求)问题仍然存在[5],产和教两者之间并没有形成有机的融合,导致人才培养的目标与企业的实际需求相互脱节;
校企融合深度和广度都不足,仍然停留在浅层次的合作上,比如有些仅停留在学生就业实习合作、实训室的建设和设备使用技术培训方面;
校企合作运行体制不健全,没有形成可持续发展的长效机制等等。

3. 师资队伍综合实践能力有待提高,专兼结合的优秀教学团队不足

教师是立教之本,师资队伍建设是高职教育发展的基石,加强师资队伍建设是保证高职教育高质量发展的关键环节之一。[6]智能制造技术人才的培养更注重对学生综合实践应用技术技能的培养,因而需要更多“双师型”教师。但长期以来高职院校教师的主要来源为高学历毕业生,存在着单一学科成长,没有深入掌握相关实践理论和技能,缺乏企业生产实践经历的现实问题;
同时,受学历和编制以及薪酬待遇等影响,很多具有丰富实践经验的高素质企业人才难以进入高职院校。这就造成高职院校教师的综合实践能力普遍偏低,缺乏专兼结合的优秀教师团队。

4. 教材内容陈旧,教学资源形式单一,无法满足新型人才培养需求

教学资源作为人才培养的重要载体,需要不断更新和发展才能紧跟新时代新职业人才培养的步伐。智能制造工程技术作为一个新职业,原有传统的制造类教材和相关教学资源已不能适合当前智能制造技术技能人才培养的需要,主要问题有:一是教材内容陈旧,有的高职院校虽然开设了智能制造新课程,但没有配套的新教材与之匹配,还用传统教材来替代,教材内容知识陈旧,缺乏反映新业态、新理念、新技术、新工艺、新方法方面的教学资源,难以把智能制造先进技术知识、技能、理念等知识融入相关教学环节中;
二是实践教学内容与岗位实践技能需求脱节,缺少和智能制造职业岗位能力培养相匹配的实践教学资源;
三是教学资源形式比较单一,不能跟上生动化、数字化、多样化的信息化教学模式发展的特点。

5. 缺乏多层次、多功能、立体化的实践教学体系和育人平台

技术技能应用型人才培养重点在于综合实践能力的培养,离不开大量的实践教育。但当前职业教育实践教学体系还存在一些共同问题:实践课程设置不合理,离职业教育岗位对接综合能力及创新能力培养要求有很大距离;
实训内容缺少实践应用知识和能力锻炼模块;
实践教学评价缺乏对实验实训过程中问题解决及对策能力的研究,缺少以学生能力为中心的过程评价体系;
实践育人教学平台缺乏生产性实训、模拟仿真实训室及校企共建平台等,进而造成培养的学生缺乏创新能力和解决问题的能力。此外,当前大部分高职院校在智能制造实践育人基地的规划和建设上还处于起步阶段,缺乏智能制造实践环节培养计划,还无法满足智能制造产业一线管理技术人才要求。

6. 人才培养评价体系相对滞后,评价形式比较单一,缺乏全方位评价

高职院校开展人才培养质量评价既是国家教育改革发展的迫切要求,也是提高自身办学水平的必然需求。[7]审视现有高职院校的人才培养评价体系发现,评价形式比较单一,缺乏全方位评价;
评价内容重理论、轻实践,以理论知识的评价为主;
缺少对学习过程的动态评价,以学生的总结性评价为主,忽视过程性评价;
忽视了学生的成长发展过程,难以全面、多方位地评价学生;
缺乏全方位的评价标准,人才培养质量评价标准仅以学业成绩为参考指标,不能对人才培养质量进行全方位评价。

面对以上问题,在智能制造高速发展新时代,需要深入开展高职院校智能制造技术技能人才培养的研究与实践探索,总结深化产教融合、校企协同育人经验,探索人才培养有效路径,促进新时代智能制造产业高质量技术技能人才培养,助力国家经济转型升级和持续发展。

(一)西门子智能制造工程师学院项目背景

工程师学院是新时代北京市深化产教融合、校企合作办学模式的载体,是由职业院校与行业企业共同建设的合作育人平台,是集人才培育、产业运营,标准研发、社会服务,四位一体的“产教共同体”。

2019年,北京经济管理职业学院成功申报北京市首批工程师学院项目—西门子智能制造工程师学院(以下简称工程师学院)建设项目。西门子(中国)有限公司为世界500强排名第66位全球领先的技术企业,智能制造领域的头部企业,业务遍及全球200多个国家,合作企业涉及电气化、自动化、数字化等各个领域和高校。工程师学院紧紧抓住智能制造龙头企业—西门子(中国)有限公司及众多西门子联盟企业进行深度合作,以创新驱动为引领,以融入产业为平台,以国际水准为标杆,以卓越贡献为导向,以智能制造专业群建设为重点,以改革和创新发展为手段,在校企协同育人机制、人才培养模式、课程体系、师资队伍、实训基地、教学资源、评价体系等方面进行了深入探索,走出了一条智能制造技术技能人才培养的新路线。

(二)西门子智能制造工程师学院人才培养实践

1. 建立健全的校企协同育人机制

健全有效的校企合作育人机制是深化产教融合、推进校企协同育人的有力保障。工程师学院在党政引领下成立智能制造专业群建设指导委员会,构建了学院组织结构(图1),借助西门子在智能制造行业的领军地位,全面开展合作,建立新工程技术技能人才培养的校企联盟动态、长效育人机制。工程师学院与西门子(中国)有限公司进行了多项校企合作育人机制的建设,包括教学管理机制、协同育人机制、实训平台协同创新机制、实训设备持续更新机制、校企人员互兼互聘机制、共同进行学生管理细则、共建质量评价体系和标准等机制,为工程师学院建设提供有力的政策支持和机制保障。

图1 西门子智能制造工程师学院组织结构

2. 融入产业需求,创新人才培养模式

工程师学院与西门子(中国)有限公司签订战略合作协议,为解决产教融合发展中人才培养和产业需求的“两张皮”问题,校企双方就共建工程师学院建立了深入的全方位合作共识,包括双方共同开展智能制造新工程技术技能人才培养、引进双元制课程体系和国际认证、共建国际化师资队伍、共同开展科学研究及国际交流、共同开展社会服务等9项合作内容,真正凸显校企“双主体”全方位育人。在具体运行环节中,学校借助西门子在行业内的影响力,积极拓展企业联盟,形成以西门子为首,包含中冶京诚、西伯乐斯、中国北方车辆研究所、北京首创集团等数十家智能制造相关企业构成的智能制造校企联盟,以企业联盟补足人才培养具体需求以及出口问题缺陷。

在此基础上,构建了“293”校企协同育人模式(图2)。其中的“2”是指双主体育人,即校企共同培养、教育和管理学生;
“9”是指9项合作,具体包括共同制定人才培养方案、共同招生招工、共构课程体系、共建教学团队、共建实训基地、共同开发课程、共搭管理平台、共享技术与创新、共同推荐学生就业;
“3”是指建立学校、企业、行业三方评价机制。

图2 “293”校企协同育人模式

3. 明确人才培养目标,构建基于岗位能力的课程体系

工程师学院依托智能制造校企联盟先后调研了数十家智能制造企业,在充分了解企业对复合型技术技能人才的需求状况和职业素质要求的基础上,把人才培养目标定位在京津冀区域高精尖产业链智能制造一线生产管理和智能设备维护调试的技术技能人才培养上,培养具有商业、技术、人文、管理四维能力结构的复合型新工程师人才。

围绕人才培养目标,针对智能制造技术技能人才特点,引进西门子先进的企业文化和国际认证标准,优化传统骨干课程,增设具有国际特色的智能制造IMSEP(Intelligent Manufacture System Engineering Professional,智能制造系统工程专业从业人员)初、中、高三级认证课程及代表智能制造先进技术的工业互联网实施与运维、数字孪生技术实践等课程,并且融入智能制造产业相关职业技能认证1+X证书,融入思政教育内容,全面构建新工程技术技能人才培养的立体课程体系(表1),以实现通识能力、核心能力、岗位能力的结构化培养和提升。

表1 智能制造技术技能人才培养的立体课程体系

(续表)

4. 校企协同打造专兼结合的优秀教师团队

为了适应智能制造人才培养的需求,工程师学院和企业共同打造了一支“校企互融互通、行家引领、专兼结合”的双师型师资队伍。教师团队由企业资深专家和学校专业带头人作为团队的引领者,教师结构由专职教师、行业大师、兼职工程师组成,90%以上的教师均具有双师资格。形成了有大师引领、骨干支撑、专兼结合的教师团队,为学院人才培养提供了根本的保障。

此外,学院采取引进学科带头人、发挥示范引领作用、培育骨干教师,传承工匠精神;
聘请企业技术骨干或能手担任兼职教师,依托双师培训基地,校企混编师资团队;
选送教师去企业锻炼或国内外参加培训,提升教师能力水平;
鼓励教师下企业挂职锻炼、提升教师的专业实践和社会服务能力;
校企精诚合作,传帮带培;
以赛促教、以赛促改、以赛促建,全面提升团队信息化教学能力等措施,进一步提升教学团队的综合素质特别是工程实践能力。

5. 构建能力递进的实践教学体系,校企共建生产性实训基地

(1)构建能力递进的实践教学体系

工程师学院以创新实践能力培养为主线,创建基本技能、综合技能、生产技能和创新实践能力的四级能力递进的实践教学体系(图3)。实践教学体系充分体现智能制造人才能力递进培养的特点,从基础能力到创新能力的培养,最终为智能制造复合型人才培养打下良好的基础。

图3 工程师学院实践教学体系图

(2)校企共建“五位一体”开放共享型智能制造生产性实训基地

实验实训基地是学生实践能力培养的基本平台。工程师学院聚集各方优势资源,充分利用政府提供的良好政策和资金资源,企业提供的先进技术和设备资源,结合学校提供的场所和师资资源,政、企、校三方共同打造智能制造实训基地。西门子智能制造实训基地面积2000余平方米,以全生命周期智能制造生产线及数字化工厂的组成及核心控制技术为主线,重点新建了数字化智能制造控制、系统集成和综合应用实训平台,打造了集技能训练、大赛支撑、创新创业孵化、社会服务以及先进的实训室管理技术为一体的开放共享型智能制造生产性实训基地。

此外,校企深度融合,依托西门子智能制造生产性实训基地,将真实生产运营环境引入教学,把课堂建在生产一线,按照“课程互通、学员互培、基地互建、师资互聘、成果互享”的模式搭建起校企深度融合的智能制造实践育人平台(图4)。

图4 西门子工程师学院实践育人平台

6. 校企合作开发教学资源

开发适合智能制造人才培养需要的教学资源是当前工程师学院项目建设的一项重要内容。工程师学院以“能力素养标准”为依据,以“X”证书为引领,聚焦智能制造领域,不断深化与西门子及其联盟企业深度合作,专门组建教学资源开发团队,通过解析智能制造核心岗位任务并加以重构,引进德国“双元制”职业教育课程体系和西门子国际认证并将其本土化,融合企业先进技术、知识、管理经验,并将其转化为学校的课程资源和IMSEP职业认证标准。依托西门子智能制造工程师学院资源与管理平台,校企共建产教融合精品在线开放课程,开发产教融合活页式教材。校企共建员工培训包3个,开发产教融合在线开放课程8门、活页式教材7本。这些立体化教学资源库已经在智能制造技术技能人才培养中发挥了重要作用。

7. 搭建多元人才质量评价体系

为解决传统专业在人才培养质量上存在评价主体多样化、评价标准不统一、校企评价分工不明确、评价内容不明确等问题,工程师学院基于智能制造校企联盟,创新形成行、企、校三方人才质量评价体系,借鉴PDCA循环质量管理理念[8],构建了基于PDCA的行企校多元质量评价体系(图5)。评价体系以学生为中心,围绕智能制造技术技能人才岗位能力的培养,行企校共同参与,由单一角度变革为“岗位对接、专业知识、综合素养”等多维视角评价,以其形成“目标导向明确、学生行为可控、质量持续提升”的立体化评价体系。

图5 基于 PDCA 的行企校多元质量评价

(三)建设成效

西门子工程师学院深化产教融合,聚集各方资源,在智能制造技术技能人才培养上取得了显著的成效。

学院所培养学生在各项技能比赛和创新创业大赛中成绩突出,获市级以上赛项34项,其中国赛银奖1项;
在全校组织的“大学生幸福观和主观幸福感问卷调查(2021届)”项目中,西门子工程师学院班专业学生的幸福指数是学校各专业中位列首位;
毕业学生大多进入西门子西伯乐斯、中冶京诚、施耐德电气等大型智能制造企业实习就业,并且受到用人单位的广泛好评。

建成了集技能训练、大赛支撑、创新创业孵化、社会服务以及先进的实训室管理技术为一体的西门子智能制造生产性实训基地,成功入选北京市第一批特色高水平实训基地、第二批特色高水平骨干专业(群)和高水平实训基地建设,并在2021年被认定为国家级生产性实训基地。

发挥专业优势,积极开展技术创新,学院与企业联合申报了“河北省技术创新中心”、获批和完成多项横纵向课题、授权实用新型专利3项、参与制定1+X 职业技能等级标准2项。

此外,学院还积极开展各类社会服务,依托智能制造实训基地,与富川(固安)传动技术有限公司、西门子西伯乐斯等多家京津冀企业签订长期的社会培训协议开展社会培训;
积极开展京津冀退役军人技能培训、“1+X”证书培训、中小学生技能认知、社会实践等服务,累计受益学员1000余人。

(一)健全校企合作育人激励机制及其落实

工程师学院多项校企合作育人机制的建设,为工程师学院建设提供了有力的政策支持和机制保障。但在实践中还存在机制不够完善细化及落实执行效率有待进一步提高等问题,比如工程师学院建设的激励机制缺少细化的措施,落实执行难以到位。此外,各项机制还需要顶层管理者们的有力参与和督促才能真正落实执行。

(二)进一步推进“三教”改革

1. 打破条框限制引进优秀人才

工程师学院师资队伍建设中在引进人才时,应打破条框的限制,适当放宽学历、年龄、户口等要求,引进制造行业经验丰富的能工巧匠或世界级、国家级技能大赛获奖人员充实教师队伍;
进一步完善企业专家聘任制度,采用企业教师兼职方式,引进技艺大师、企业专家、行业大师等高级人才,优化教师队伍结构,打造专兼结合的优秀教学团队。

2. 校企深度融合共同开发立体化教学资源库

校企深度融合是工程师学院立体化教学资源库建设项目成功的经验。为进一步推进立体化教学资源库的建设,应更进一步深化产教融合,一方面引入企业新设备、新成果、新岗位职能和新职业资格标准,结合1+X证书制度,校企“双元”开发符合区域经济建设要求的产教融合型员工培训包和职业技能等级培训教学资源,适应新时代智能制造技术技能人才实践能力培养和素质养成的需要。另一方面要引入 VR/AR 等现代信息技术,开发适用于线上线下学习的智能制造技术技能相关专业核心课程、专业基础课程、新技术领域课程和系列化活页式教材。此外,还可以通过系统设计,开发有层次、立体化的数字化专业教学资源库,进一步满足智能制造技术技能人才培养的需求。

3. 开发线上线下混合式智慧课堂

在智能制造技术人才培养专业教学实施过程中,一方面,要充分借助信息化技术平台和新建的数字虚拟仿真实训室,结合各类教学资源,开发数字化虚拟仿真资源,构建“课堂教学+虚拟仿真+实操训练”一体化的智慧教学环境。另一方面,改革课堂教学模式,根据不同专业课程的特点、不同阶段学生的专业能力和学习能力,借助职教云、学习通等网络线上教育平台,结合实训基地和理实一体教学资源实施线上线下和课内课外混合式教学、翻转课堂等教学模式,创设师生互动和企业深度参与的课堂、现场、在线三向智慧教学模式。

(三)校企共同打造综合性实践育人平台

打造综合性实践育人平台需要夯实实践基地建设,加强智能制造生产性实践环境和平台建设,增加智能制造工程技术实践创新项目在专业课程教学中的应用,提升学生智能制造工程实践创新能力。同时,加大和企业的合作力度,把企业的实际生产车间引进实践基地,打造创新创业孵化工作室,和企业共建智能制造先进技术培训中心是进一步完善工程师学院智能制造技术技能人才培养的重要举措。

(四)创新发展人才培养生态体系

1. 发展职业本科打通智能制造技术技能人才培养的纵向路径

智能制造工程技术人员分为初、中、高三个等级,随着社会的进步和技术的发展,在新的职业岗位中,对高级人才的需求也日益增多。而高级人才对多学科交叉知识和能力的要求也更高,三年制高职教育难以满足这类人才的培养需求,因此,应打通智能制造技术技能人才培养 “中职—高职—职教本科—职教研究生”的纵向上升路径。目前工程师学院毕业生专升本存在方向比较窄,接口较单一的问题,需要进一步优化创新高职升本科对接试点的具体形式,直接开设西门子智能制造职业本科应成为工程师学院今后努力的方向。

2. 加强专业群建设及构建职教联盟生态圈拓展智能制造技术技能人才培养横向路径

工程师学院在发展建设中存在专业群建设相对滞后,建设理念不够清晰,群内专业融合度不够的特点,另外在职教联盟生态圈上也存在和其他院校之间横向联合力度不足的问题,这些问题一定程度上制约了人才培养的发展空间和可持续性。如何拓展智能制造技术技能人才培养的横向培养路径,加深专业群之间各专业的融合度,扩大智能制造专业群产教融合深度,大力发展职教联盟生态圈,打造校企协同育人新平台是摆在工程师学院面前的新课题。

(五)立足区域经济发展需求拓宽人才培养渠道

工程师学院在赋能社会服务,拓宽人才培养的渠道方面需要进一步加强,可以从以下几个方面着手:一是加强和企业合作,共同开发更多的企业员工培训包,为企业进行员工技术培训;
二是以1+X证书为引领,和企业进一步合作开发相关职业资格认证标准教学资源,开展职业资格认证培训服务;
三是开发立体化教学资源库,特别是数字化教学资源,建立线上技术培训平台,为有需要的社会人群开展线上技术培训;
四是依托实践基地,校企深度合作,打造智能制造先进技术培训中心,对社会开放,定期开展定制化的技术培训。

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