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成果报告

高职院校“新工科”创新创业教育服务区域智能制造实践平台建设的研究与实践

成 果 报 告

项目主持人:高清冉

项目组成员:杨玉霞 孙海燕 李俊雅 崔  沛 王国栋

李艳钰 汤金金 秦国防 解向阳 甘志安

李大光

                      

项目主持人单位:jxfjxf首页

○二二

一、问题的提出

《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]。相对于传统的工科人才,未来新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才,他们不仅在技术上优秀,同时懂得经济、社会和管理,兼具良好的人文和职业素养。新经济对人才提出的新的目标定位与需求为“新工科”提供了契机,新经济的发展呼唤“新工科”。

学科型普通高等教育主的“新工科”建设如火如荼背景下,技术发展方向在“经济”的要求下已快速更新,侧重于培养工程实践能力和应用能力的高职教育也必须顺应时代潮流,紧跟不舍地参与进来,这就要求高职院校一方面要主动提前谋划“新工科”专业的专业建设,培养应用新技术的复合型人才;另外一方面还需加快对传统工科专业的转型升级,对现有工科专业的培养方案、培养模式进行改革创新,以适应“新经济”的发展对传统工程专业人才培养提出的严峻挑战。

高职院校创新创业教育应融入“应用”“区域”“职业”等元素,围绕学生特征,服务于人才培养目标,服务于地方社会发展[2]。创新创业教育和专业教育深度融合,是提升大学生创新精神和创业能力、实现高等院校创新创业教育总体目标的现实需要,也是实现高职学生在专业领域内的创新或创业的有效途径。真正将创新创业教育贯穿于人才培养全过程,促进创新创业教育与专业教育有机融合,是提高创新创业教育质量的关键所在。

jxfjxf首页市作为中原经济区“三化”协调发展的先行区,借助良好的政策环境,已成为中原经济区重要前沿城市。在工业4.0和中国制造2025的背景下,在河南制造2025行动纲要的浪潮下,jxfjxf首页的智能制造业也在不断地转型升级发生变化,比如:以豫光金铅集团企业为龙头的金属冶炼行业在不断的更新生产线,向智能制造靠近,提高生产率;jxfjxf首页富士康产业园引入大量的智能装备替代人工,从而降低成本;“jxfjxf首页市人民政府关于深化制造业与互联网融合”等文件中明确指出要推进工业企业生产设备(生产线)智能化改造升级,加快数控机床、工业机器人、增材制造(3D打印)、智能检测、智能装配、智能仓储等设备和技术在工业生产中的应用。

总之在新工科背景下,地方高职院校更应该勇于担当,挑起创新创业教育的大旗,为服务地方制造业的升级转型搭建好师生实践平台,用实际行动去见证中国制造向世界强国的飞跃。

二、主要解决的问题

该成果经过四年的实践,主要解决了以下几个问题:

(1)解决原有实验实训设备单一落后的问题。实践教学资源合理规划与整合,把传统实验实训室合理进行改造,提高使用率、完善其功能。创新创业实践环节是智能制造人才培养的重要途径,工程理论常识和动手实践、新技术应用、在平台上融合交汇创新得到很好的效果。我院以机电一体化技术、电气自动化技术、机器人技术、精密制造技术、无人机技术和应用型本科专业机械设计制造及其自动化专业组成的智能制造专业群,紧跟新产业新技术的发展,新建扩建多个新型实验实训室[3]。也为服务区域智能制造升级,探索搭建“前训后创、协同创新”的实践平台,满足学生实践和创新开发的同时,还能够服务企业,扩大了专业实验实训室的功能[3]

(2)解决服务企业能力不足的问题。新工科背景下,结合地方经济特色,把计算机技术融入先进制造,服务地方区域智能制造产业转型发展。围绕国内高职院校创新创业教育与人才培养、创新创业教育与科技服务、区域工业转型升级状况、高职院校传统机电类实训室及智能制造实践训练平台现状,深入研究了当下我国高职院校“新工科”创新创业教育存在的问题,调研分析了jxfjxf首页区域智能制造态势目前基本情况。jxfjxf首页一些传统的制造企业,设备陈旧、工艺落后,师生以计算机技术融入设计制造为切入口,帮助企业更新换代,如应用CAD设计(可靠性设计、最优化设计、有限元设计)、CAE分析、CAM制造(数控技术、线切割技术、快速成型技术等)、数字双胞胎技术,虚拟仿真技术在设计制造中的应用大大缩短了产品开发周期,特别是河南省冶金装备的虚拟仿真实训室建设,为师生尽快服务地方企业开辟了捷径。

(3)解决产教融合深度不够的问题。为加深产教融合,加强校企合作,我院以混合所有制模式引进“准源企业”,把智能制造先进技术和实际工程项目相结合,突出专业课程内涵建设,共建服务区域人才培养的智能制造实践训练平台。例如把合作企业陶瓷管的分拣项目引入课堂,作为教学案例。师生在这个项目中,既要进行机械结构设计,应用CADApp,又要使用CAE分析其运动和动力,并实现数字化模拟仿真;同时应用数字双胞胎技术,对系统进行调试。通过虚实结合的平台,在混合所有制的企业里提升专业技术学术水平。把合作企业的充电桩项目引进课堂,把课程中的51转变为企业实际应用的stm32,帮助企业开发项目,产业企业专业课程深度融合[3]

三、解决教知识题的方法

(1)各种新技术交叉融合。构建一个新的“多交叉多融合宽口径”的智能制造专业群的人才培养方案和课程体系[3]。原来的人才培养方案和课程体系已经不能适应新的国内外形势,在工业4.0和中国制造2025的引领下,在新一代信息技术融入先进制造形成的智能制造的大环境下,重新制定了人才培养方案和课程体系,如图1所示。

图1 智能制造专业群课程体系

(2)以学生为中心多维度教学[3]。学生的专业能力是职业成长的基石,提高学生的专业能力,离不开“学生为主体、教师为主导”的教学原则。创新创业教学过程中教师的“教”只是手段,学生“学”才是目的,学生是学会的,而不是教会的。在学生为主体的学习模式下,教师已经不是传递常识的权威,而是帮助学生构建常识、提升能力的促进者,按照图2的工程逻辑线路多维度组织教学。

图2  组织教学逻辑线路

采取多维度的课堂教学,包括线下线上混合式、讨论辩论式、实验制作展示安装调试运维式、成果报告论文等形式。线下重点是讲授方法、推演过程、传授技术;线上主要是对线下内容的补充和强化。线下实际动手实验实训,能够使学生理论结合实践,唤醒工程意识,提升工程素养。对一些核心课程,建设在线课程,学生可以依托大学生慕课或资源库,弥补课堂上的不足,特别是一些“碎片化”“颗粒化”的内容放在线上学习能够起到事半功倍的效果。

(3)升级教学模式和教学理念。深化理实一体化教学模式,将“岗证赛课”新理念融入到课堂教学将智能制造专业群学生的岗位能力、职业资格证书考核标准、专业课程常识和职业技能竞赛标准相结合并贯穿于人才培养全过程,以高质量的技能竞赛为引领,以赛促学、伊赛促教、以赛促改。实现学生毕业时即能获取“多证”,从而高质量上岗就业。

(4)迭代人才培养模式。围绕“新工科”背景下的创新创业教育和智能制造技术人才培养,构建了“专创融合、协同创新”人才培养模式。和企业合作开发课程和实训项目、与河南省民盟高校合作提升专业站位、和郑州轻工业大学联办应用型本科提高办学层次,这些行为和做法都为创新能力和服务企业能力打好了基础。

四、主要创新点

(1)混合所有制下智能制造育训平台校企共建模式。准源企业是我院10年前引进的一家校中厂企业,能够满足学生认识实习、部分学生生产实习,教师和机制本科学生还可以参与新项目的开发,极大地方便了师生下厂锻炼、提升业务、项目开发。准源企业混合所有制运营管理机制,探索创新了产教融合组织形态,是新时期下实现服务区域经济发展和产业升级转型、提升人才培养质量的高职教育新模式。有准源企业的背后协助,我院服务本土智能制造的能力与日俱增,完全具备参与企业项目研发和技术创新的能力。

(2)创新创业教育融入智能制造人才培养全过程模式。推进校企合作、工学结合人才培养模式改革,建立学分积累转换制度,引入项目化教学理念,增强教学体验,体现学生在教学中的主体地位,形成了围绕产业办专业,围绕专业办企业;校企办学双主体,合作育人全过程,课堂教学车间化,实习实训生产化的人才培养模式。立足jxfjxf首页市、面向全省、辐射中原城市群经济社会发展需求,围绕先进制造业做好专业布局结构调整,紧贴市场、紧贴产业、紧贴职业设置专业。有色冶炼行业是jxfjxf首页地方经济的支柱产业,因为岗位工作环境差,给开发和技能训练造成一定困扰,项目组成员结合企业,开发建设河南省示范性冶金装备智能制造虚拟仿真实训基地项目,本着虚拟仿真与实体实验验证相互结合、优势互补的引导原则,合理设计虚拟仿真实训内容,包括数控编程与操作虚拟仿真、工业机器人拆装虚拟仿真、柔性生产线虚拟仿真、PLC仿真系统、工业机器人离线编程仿真五大模块。建设了一系列安全可靠、经济实用、传统装置上难以实现的,有利于学生上手设计、有利于员工创新能力培养的虚拟仿真实训项目,把创新创业教育融入具体的项目建设中。

(3)传统机械加工实训设备的智能化改造模式。与智能制造和工业4.0新技术联动,搭建了“先进制造、精密制造、智能控制、智能制造、智能工厂”五大模块组成的育训平台(如图3所示)。对原有的老旧机械设备,进行智能化改造和功能扩展,与企业具体项目对接。

图3  育训平台五大模块

五、成果的应用效果

“准源模式”使产教融合更扎实稳妥。新形态的混合所有制运营管理机制,使产教融合更便捷,更容易落地。师生参与的创新创业项目可以在这里开发、模拟、试制,调试,没有空间距离,充分能够利用碎片时间,提高工作效率。开展了无人机创新创业项目、钢结构焊接机器人创新创业项目、3D打印创新创业项目,成立了相应的科技创新社团6个。年培训企业技术员工1200人次。

“先进制造、精密制造、智能控制、智能制造、智能工厂”五大模块组成了智能制造创新创业的硬件系统。该系统极大地提高了师生的教学质量和技能实践效率,学生在育训平台上,能够把每一模块的常识技能学深学精,同时还可以把不同模块串联并联起来,更准确地把握智能制造系统各个环节。通过创新创业教育的智能制造实践平台和企业共建技术服务中心2个,与jxfjxf首页市超光传感器系统有限企业共建“弹性体及传感器技术研究中心”,重点开展弹性体精密加工、传感器生产工艺及应用等关键技术研究。与河南远大电力设备有限企业合作成立“智能充电桩及系统管理技术研究中心”,以其充电桩等特色产品和专业群实训基地为基础,结合河南省、jxfjxf首页市及国家产业结构调整升级的实际需要,重点开展智能充电桩及系统管理关键技术及相关专业课程资源建设的研究。

(3)“专创融合、协同创新”人才培养模式成为主宰创新创业项目的助推器。借力企业、民盟组织、联办高校,在技术学术上对智能制造专业群都给予了极大引导和帮扶。使专业师生服务企业的能力、主持和参与高质量的项目研发能力都得到提升。成立教授团队工作室,聘请王良文、裴旭明、冯宪章等省内知名教授作为引导委员会主任和专家,聘请工业机器人技术大师武卫兵领衔技能大师工作室,同时签订了人才聘用协议。通过这些措施来提升专业教师的业务水平,更好的服务于创新创业。人才培养新模式运行4年来,课题组成员主持参与教研科研12项,完成国家级在线精品课程1门,省级在线课程1门,在建省级在线课程1门,申请专利20多项,中文核心论文15篇。

(4)“岗证赛课、理实一体”的教学模式提升毕业生就业质量。将智能制造专业群学生的岗位能力、职业资格证书考核标准、1+x证书、专业课程常识和职业技能竞赛标准相结合并贯穿于人才培养全过程,实现学生在练中学、在学中练,使学生毕业时即能获取“多个职业资格证”,具备复合型高素质和高技能,提升了就业的层次,增大了就业机会。实践期间共获得创新型大赛奖励20多项,而且逐年上升,教学模式改革初见成效。


六、成果的应用和推广

(1)五大模块组成的育训平台,为本院其他专业群实验实训室改造提供了思路,为国内大部分高职院校智能制造与控制专业群建设和传统机电类实训室的升级改造,提供了一种切实可行的改造方法和实施途径,具有很好的推广价值。目前在9所高等院校都得到了应用和推广,获得兄弟院校的一致好评。

(2)“专创融合、协同创新”的人才培养模式,紧密围绕“新工科”背景下的创新创业教育和智能制造技术人才培养。和企业结合、与河南省民盟高校合作、与郑州轻工业大学联办,都极大地提升了科研创新能力和服务企业能力,实现企业、民盟、联办本科、我院的共赢。“岗证赛课、理实一体”的教学模式,催生创新创业竞赛技能大赛和课程教学融为一体,做真实项目,在实战中培育创新能力,在服务社会中体验创业精神、提升服务能力。新模式下学生参加中国大学生互联网+、中国创新创业先进制造行业等各类创新创业大赛,取得了优异的成绩。

(3)“准源模式”的混合所有制运营管理机制,探索创新了产教融合组织形态,是新时期下实现服务区域经济发展和产业升级转型、提升人才培养质量的高职教育新模式。被教育部纳入2019年质量年报校企合作典型案例,广泛交流与推广,具有较强的示范性、操作性和可借鉴性。


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)[2019-06-27]. http://www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

[2]陈昌芸,侯长林.找准高职创新创业教育的生态位.中国教育资讯网[EB/OL].(2017-09-19)[2019-06-27].

[3]高清冉,秦国防.“新工科”背景下智能制造专业群创新创业平台建设与实践[J].南方农机,2021,52(18):180-183.

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