[出处] 教育教学论坛_2022年第34期

李厚佳，许耀东

（1.上海市高级技工学校 制造工程系，上海 200051；2.上海工程技术大学 高职学院，上海 200433）

2021 年11 月30 日，工信部对外发布《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》（以下简称《规划》），明确到2025年，信息化与和工业化在更广范围、更深程度、更高水平上实现融合发展，新一代信息技术向制造业各领域加速渗透，范围显著扩展、程度持续深化、质量大幅提升，制造业数字化转型步伐明显加快。

随着智能制造和工业4.0时代的到来，传统学科的知识结构发生巨大变化。专业课程的设置要与智能化、信息化、数字化相结合，这就需要在专业方向、培养目标上进行调整，使专业教学计划紧密联系智能化、网络化、信息化、数字化等要素；专业课程的内容也要发生转变，理论授课应替代传统书本式教学，实训授课面向基于项目导向、工作过程的实践，更多融入仿真加工、虚拟制造、数字化检测、产品数据管理等，通过数据采集和闭环管理，使教学过程可控制、教学质量可追溯。

从专业教学大纲的制定、专业方向的设置、课程标准的实施上，都要体现全闭环、可追溯的人才培养战略，依靠数字化转型手段，实现人才学业周期内成绩管理、数字化测评和质量评价。

一、实施策略

（一）转型之标：数字化人才培养方案

转型的根本目标是培养合格的高技能人才。根据上海高端装备制造业、新型数字产业对制造类高技能人才培养的要求，通过调研、研讨，专业委员会调整人才培养方案，调整、增加针对数字化设计与制造相关课程及新知识、新工艺，使人才培养更加符合智能制造产业的发展需要。

随着产业的不断升级，制造类高技能人才的培养亟待进一步转型升级，不应仅是简单培养设备操作等专业技能，更应注重专业数字化技术的培养与应用。

因此，制造类专业群的数字化转型发展，是解决制造类高技能人才培养的根本方法。现有数字化转型后的专业培养方案，更多地融入了数字化软件设计、CAM仿真加工、数字化质量分析、数字化检测等。特别在增材制造技术应用专业，通过正向逆向设计、增材减材制造、数字化三维检测等内容，培养了学生综合实践技能，使学生在全国职业技能大赛屡获奖项，在创新创业大赛崭露头角，不仅契合了企业岗位需求，也适应了人才可持续发展战略。

（二）转型之本：数字化师资团队培养

转型的根本保障是教师队伍数字化应用能力的培养。先进制造业快速地向数字化、网络化、智能化方向发展，传统制造技术的人才培养已难以满足行业发展的需要，专业教师的数字化转型势在必行。

针对专业教师平均每年开展5～6次二维和三维CADCAM等加工制造类软件的专项培训，提升教师专业软件的应用水平；每年开展1～2次在线课程、办公软件等基础软件的培训，提升教师的数字化教学应用能力；通过各类师资培训，提升教师对新技术、新工艺、新设备的数字化应用能力。

（三）转型之基：数字化教学资源

转型的基础条件是数字化教学资源的构建。数字化教学资源是专业数字化转型的基础，没有数字化教学资源，就难以进行数字化教学。数字化改革需完善网络基础设施、打造智慧教学环境、深耕数字化教学资源、规划并集成应用服务、建设大数据协同中心。

经过多年建设，共开发“机械设计基础”“数控铣”“数控车”“多轴加工”“3D打印基础”“数控加工工艺”等课程数字化教学资源18门，资源总量112G；开发校企合作教材、活页式教材、竞赛成果转化教材等电子或纸质教程8本；建成实训中心的瀑布流专业资源一体机，实现移动数字化网络图书教材自助借阅服务；虚拟现实VR仿真实验资源建设；成功获批上海市中职在线开放课程4门；成功获批上海市精品在线开放课程3门。通过资源建设，以及教学手段的不断提高，我校教师获得上海市教学能力大赛三等奖1项，中职教学法评优三等奖1项。

数字化教学资源的建立，使实训设备虚拟化、实训动作标准虚拟化，解决了实训场地匮乏、部分实训教师短缺的问题。利用钳工信息化实训平台，将钳工的标准站姿、手势通过信息系统传递给学生，由原来40人需要2名实训教师指导，转变为仅需1名指导教师，解决了部分实训教师短缺的问题。

（四）转型之径：数字化教学方法与管理

转型的实施路径是数字化教学与管理方法的实施。现代化、数字化的教学与管理手段是提升教学质量、保证教学效果、提高教学效率的必由之路。教师利用移动教学系统网络开展线上与线下课程教学活动；利用网上小程序进行当堂课程的小测试，实训课程教学信息化，实时传输教学加工程序；利用相应软件进行课程的录播等新的数字化教学手段的应用，大幅提高了教学效率，显著提升了教学质量。学生在全国职业院校技能大赛“注塑模具设计与制造”“复杂零部件多轴加工技术”“产品数字化设计与快速成型”“零部件测量与CAD制图”等项目比赛中获得多个奖项。

数字化教学手段的利用使课堂的表现形式更丰富多样，例如利用图形、文字、录像等多种手段进行展示和讲解。另外，学生的课堂互动更加积极、更加踊跃，参与度更高。借助平台聊天工具、在线讨论、在线作业、在线答疑等形式，可以使师生互动更加直接，效果更好。

借助在线课程平台的专用评价软件，教师可以对学生作业的完成情况有所了解。例如，对差错率及提交情况进行统计分析，生成数字报告或图形报告，方便教师更直观、清楚地了解每位学生的作业情况，从而对这门课的学习做出恰当的总结和评价。

在教学管理上，数字化技术的应用实现了设备台账、资料管理信息化、物料管理信息化、设备维修和保养信息化、运行设备监控管理信息化，建成教学管理大数据中心。2020年12月数控开放实训中心被评为上海市五星级实训中心。信息化手段的应用，提高了整个实训中心的运行效率，对教学质量的提高具有保障和促进作用。

（五）转型之果：数字化教学检控

转型的控制与保障是数字化人才培养质量检查与控制的推行。数字化教学检控是保证专业教学效果、检验教学成果、控制教学质量的最终手段，也是专业数字化转型检验成果的最终体现。完成电子习题册、教考分离考试系统、机械零件智能评测系统等教学检控系统的应用，从数字化课程资源的个性化推送，到学生习题的自动评分；从数字化平台的考试组卷、打印、分发，到考试结果的自动评分；从实操加工零件的自动化测量，到加工结果的大数据分析，记录学生的每一个成绩，分析经常性错误、可能的加工错误，为指导教师上课的重点难点提供数据支持，更为衡量教师教学水平、教学效果、教学质量提供了数据支撑。

通过数字化技术，构建数字化考试考试平台，逐步实施教考分离，利用题库导向教学内容，使用数字化平台自动组卷，使不同教师、不同时段考试的同一门课程出卷更加公平合理，从而有效衡量教师的教学水平与教学质量。同时，建设实操全过程数字化考评、分析、存档，使实操过程有据可查，评价更加合理客观，对结果的分析应用，也能充分调动实训教师的积极性与教学的参与度。

二、创新与成效

（一）构建“人培方案、师资、教学资源、教学方法与管理、教学检控”五位一体的全闭环数字化专业转型整体方案

通过对师资团队、教学资源、教学管理、教学方法、教学检控的数字化转型，全方位、全闭环的数字化改革，专业转型成果显著。“五位一体”的数字化转型缺一不可，形成人机协调、软硬兼施的无缝衔接，贴合教学现场实际，使教师更有针对性地实施教学任务，激发学生学习热情，提高学习效率，提升教学水平，从而形成专业整体的数字化转型方案。

（二）实施制造类专业群数字化转型方案

面向数控技术应用、材料成型及控制工程、机械制造与自动化、增材制造技术应用、机电一体化专业主干课程，依托内涵建设，利用专业化的制作团队，建设一批高质量的微课、慕课等课程资源。项目组成员全员参与课程的构建，从课程的顶层设计、任务划分、组织实践等环节入手，致力于将其打造成专业品牌资源。

（三）构建全过程数字化教学质量检控方法

通过数字化网络课程平台、机械零件智能评测系统等软件，在课程中进行实时课程联系或测量反馈，并生成相应记录，从而对理论课程或实训课程的教学过程进行监控与反馈；通过教考分离考试平台，建立课程考试题库，真正实现教考分离；利用题库指导教师课程内容，导入新技术与新技能，对课程教学效果及教学质量进行检查与控制。

三、问题与对策

（一）数控技术专业发展瓶颈问题

现代化的智能制造类专业人才必须掌握综合实践技能。传统制造专业往往只注重单一工种或单一技能人才培训，如数控车、数控铣或模具电火花加工，人才技能培养过于狭隘，就业岗位过于单一。现有数字转型专业培养方案，更多地融入了数字化软件设计、CAM仿真加工、CAE质量分析、数字化检测等，实现从设计、加工、装配再到设计全闭环的并行工程训练，从简单的协同制图，逐渐过渡到协同仿真与协同调试。特别在增材制造技术应用专业上，通过正向逆向设计、增材减材制造、数字化三维检测等，培养了学生综合实践技能，学生在全国职业技能大赛屡获奖项，在创新创业大赛崭露头角，不仅契合了企业岗位需求，也适应了人才可持续发展战略。

（二）疫情阶段有效开展在线教学问题

在线课堂比传统课堂的表现形式更丰富多样，可利用图形、文字、录像等多种手段进行展示和讲解。借助平台聊天工具、在线讨论、在线作业、在线答疑等形式，可以使师生互动更加直接，效果更好。另外，在线课程具有学生随时随地学习的功能，学生不必局限于学校，在家就可以完成学习，也不必局限于时间，可以随时通过扫描二维码或登录课程网站进行浏览学习。

教师可以借助在线课程平台的专用评价软件，了解学生作业的完成情况。例如，统计分析对错率及提交情况，生成统计分析的数字报告或图形报告，便于教师更直观清楚地了解学生的作业情况，从而对这门课的学习情况做出较好的总结和评价。

（三）场地和实训资源匮乏问题

利用数控加工环境的数字化转型，建立数控仿真模拟机和数控仿真软件，在机房和实训室中完成程序的编写与调试，通过加工仿真模拟走刀路径，检查干涉，生成CN程序；通过网络接口直接传入数控机床，完成加工，减少了在实际机床上编程的时间，以及工件加工试错的成本，提高了实训效果。建立三坐标离线仿真测量软件，在机房脱机完成数模的三坐标测量程序的编制、自动运行干涉检测，最终形成自动测量程序在实际机器上完成工件检测，弥补了学校三坐标测量机工位的不足，且减少了实际运行中因误操作造成的设备故障。利用VR虚拟仿真系统，模拟柔性制造系统生产线的操作，通过沉浸式的虚拟现实场景体验，有助于学生掌握柔性制造生产线流程，减少实际设备运行能源消耗和工件损耗，降低了实训成本，以及误操作带来的设备停工检修的时间损失及维护成本。

从数字化人才培养方案入手进行顶层设计，以数字化教学资源作为基础，以教师队伍数字化教学手段为根本，结合数字化教学管理途径，对制造类专业数字化转型进行了有效的探索。实践证明，数字化转型不仅是形式的转变，更重要的是思想的转变，除了数字化资源建设及平台建设之外，专业人才培养计划、课程教学标准、教学组织方式、成绩考核方式及教学管理模式都要进行改变。数字化转型将成为制造类专业发展的契机，因此，应不断拓宽专业建设的深度和广度，突破传统发展的瓶颈，寻找专业发展的新的增长点，引领未来人才培养模式的巨大变革。