李厚佳，許耀東

（1.上海市高級技工學校 制造工程系，上海 200051；2.上海工程技術(shù)大學 高職學院，上海 200433）

2021 年11 月30 日，工信部對外發(fā)布《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），明確到2025年，信息化與和工業(yè)化在更廣范圍、更深程度、更高水平上實現(xiàn)融合發(fā)展，新一代信息技術(shù)向制造業(yè)各領(lǐng)域加速滲透，范圍顯著擴展、程度持續(xù)深化、質(zhì)量大幅提升，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐明顯加快。

隨著智能制造和工業(yè)4.0時代的到來，傳統(tǒng)學科的知識結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化。專業(yè)課程的設(shè)置要與智能化、信息化、數(shù)字化相結(jié)合，這就需要在專業(yè)方向、培養(yǎng)目標上進行調(diào)整，使專業(yè)教學計劃緊密聯(lián)系智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、數(shù)字化等要素；專業(yè)課程的內(nèi)容也要發(fā)生轉(zhuǎn)變，理論授課應(yīng)替代傳統(tǒng)書本式教學，實訓授課面向基于項目導向、工作過程的實踐，更多融入仿真加工、虛擬制造、數(shù)字化檢測、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等，通過數(shù)據(jù)采集和閉環(huán)管理，使教學過程可控制、教學質(zhì)量可追溯。

從專業(yè)教學大綱的制定、專業(yè)方向的設(shè)置、課程標準的實施上，都要體現(xiàn)全閉環(huán)、可追溯的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，依靠數(shù)字化轉(zhuǎn)型手段，實現(xiàn)人才學業(yè)周期內(nèi)成績管理、數(shù)字化測評和質(zhì)量評價。

一、實施策略

（一）轉(zhuǎn)型之標：數(shù)字化人才培養(yǎng)方案

轉(zhuǎn)型的根本目標是培養(yǎng)合格的高技能人才。根據(jù)上海高端裝備制造業(yè)、新型數(shù)字產(chǎn)業(yè)對制造類高技能人才培養(yǎng)的要求，通過調(diào)研、研討，專業(yè)委員會調(diào)整人才培養(yǎng)方案，調(diào)整、增加針對數(shù)字化設(shè)計與制造相關(guān)課程及新知識、新工藝，使人才培養(yǎng)更加符合智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要。

隨著產(chǎn)業(yè)的不斷升級，制造類高技能人才的培養(yǎng)亟待進一步轉(zhuǎn)型升級，不應(yīng)僅是簡單培養(yǎng)設(shè)備操作等專業(yè)技能，更應(yīng)注重專業(yè)數(shù)字化技術(shù)的培養(yǎng)與應(yīng)用。

因此，制造類專業(yè)群的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，是解決制造類高技能人才培養(yǎng)的根本方法?，F(xiàn)有數(shù)字化轉(zhuǎn)型后的專業(yè)培養(yǎng)方案，更多地融入了數(shù)字化軟件設(shè)計、CAM仿真加工、數(shù)字化質(zhì)量分析、數(shù)字化檢測等。特別在增材制造技術(shù)應(yīng)用專業(yè)，通過正向逆向設(shè)計、增材減材制造、數(shù)字化三維檢測等內(nèi)容，培養(yǎng)了學生綜合實踐技能，使學生在全國職業(yè)技能大賽屢獲獎項，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽嶄露頭角，不僅契合了企業(yè)崗位需求，也適應(yīng)了人才可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

（二）轉(zhuǎn)型之本：數(shù)字化師資團隊培養(yǎng)

轉(zhuǎn)型的根本保障是教師隊伍數(shù)字化應(yīng)用能力的培養(yǎng)。先進制造業(yè)快速地向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，傳統(tǒng)制造技術(shù)的人才培養(yǎng)已難以滿足行業(yè)發(fā)展的需要，專業(yè)教師的數(shù)字化轉(zhuǎn)型勢在必行。

針對專業(yè)教師平均每年開展5～6次二維和三維CADCAM等加工制造類軟件的專項培訓，提升教師專業(yè)軟件的應(yīng)用水平；每年開展1～2次在線課程、辦公軟件等基礎(chǔ)軟件的培訓，提升教師的數(shù)字化教學應(yīng)用能力；通過各類師資培訓，提升教師對新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的數(shù)字化應(yīng)用能力。

（三）轉(zhuǎn)型之基：數(shù)字化教學資源

轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)條件是數(shù)字化教學資源的構(gòu)建。數(shù)字化教學資源是專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，沒有數(shù)字化教學資源，就難以進行數(shù)字化教學。數(shù)字化改革需完善網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、打造智慧教學環(huán)境、深耕數(shù)字化教學資源、規(guī)劃并集成應(yīng)用服務(wù)、建設(shè)大數(shù)據(jù)協(xié)同中心。

經(jīng)過多年建設(shè)，共開發(fā)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”“數(shù)控銑”“數(shù)控車”“多軸加工”“3D打印基礎(chǔ)”“數(shù)控加工工藝”等課程數(shù)字化教學資源18門，資源總量112G；開發(fā)校企合作教材、活頁式教材、競賽成果轉(zhuǎn)化教材等電子或紙質(zhì)教程8本；建成實訓中心的瀑布流專業(yè)資源一體機，實現(xiàn)移動數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)圖書教材自助借閱服務(wù)；虛擬現(xiàn)實VR仿真實驗資源建設(shè)；成功獲批上海市中職在線開放課程4門；成功獲批上海市精品在線開放課程3門。通過資源建設(shè)，以及教學手段的不斷提高，我校教師獲得上海市教學能力大賽三等獎1項，中職教學法評優(yōu)三等獎1項。

數(shù)字化教學資源的建立，使實訓設(shè)備虛擬化、實訓動作標準虛擬化，解決了實訓場地匱乏、部分實訓教師短缺的問題。利用鉗工信息化實訓平臺，將鉗工的標準站姿、手勢通過信息系統(tǒng)傳遞給學生，由原來40人需要2名實訓教師指導，轉(zhuǎn)變?yōu)閮H需1名指導教師，解決了部分實訓教師短缺的問題。

（四）轉(zhuǎn)型之徑：數(shù)字化教學方法與管理

轉(zhuǎn)型的實施路徑是數(shù)字化教學與管理方法的實施?，F(xiàn)代化、數(shù)字化的教學與管理手段是提升教學質(zhì)量、保證教學效果、提高教學效率的必由之路。教師利用移動教學系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)開展線上與線下課程教學活動；利用網(wǎng)上小程序進行當堂課程的小測試，實訓課程教學信息化，實時傳輸教學加工程序；利用相應(yīng)軟件進行課程的錄播等新的數(shù)字化教學手段的應(yīng)用，大幅提高了教學效率，顯著提升了教學質(zhì)量。學生在全國職業(yè)院校技能大賽“注塑模具設(shè)計與制造”“復雜零部件多軸加工技術(shù)”“產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與快速成型”“零部件測量與CAD制圖”等項目比賽中獲得多個獎項。

數(shù)字化教學手段的利用使課堂的表現(xiàn)形式更豐富多樣，例如利用圖形、文字、錄像等多種手段進行展示和講解。另外，學生的課堂互動更加積極、更加踴躍，參與度更高。借助平臺聊天工具、在線討論、在線作業(yè)、在線答疑等形式，可以使師生互動更加直接，效果更好。

借助在線課程平臺的專用評價軟件，教師可以對學生作業(yè)的完成情況有所了解。例如，對差錯率及提交情況進行統(tǒng)計分析，生成數(shù)字報告或圖形報告，方便教師更直觀、清楚地了解每位學生的作業(yè)情況，從而對這門課的學習做出恰當?shù)目偨Y(jié)和評價。

在教學管理上，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了設(shè)備臺賬、資料管理信息化、物料管理信息化、設(shè)備維修和保養(yǎng)信息化、運行設(shè)備監(jiān)控管理信息化，建成教學管理大數(shù)據(jù)中心。2020年12月數(shù)控開放實訓中心被評為上海市五星級實訓中心。信息化手段的應(yīng)用，提高了整個實訓中心的運行效率，對教學質(zhì)量的提高具有保障和促進作用。

（五）轉(zhuǎn)型之果：數(shù)字化教學檢控

轉(zhuǎn)型的控制與保障是數(shù)字化人才培養(yǎng)質(zhì)量檢查與控制的推行。數(shù)字化教學檢控是保證專業(yè)教學效果、檢驗教學成果、控制教學質(zhì)量的最終手段，也是專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型檢驗成果的最終體現(xiàn)。完成電子習題冊、教考分離考試系統(tǒng)、機械零件智能評測系統(tǒng)等教學檢控系統(tǒng)的應(yīng)用，從數(shù)字化課程資源的個性化推送，到學生習題的自動評分；從數(shù)字化平臺的考試組卷、打印、分發(fā)，到考試結(jié)果的自動評分；從實操加工零件的自動化測量，到加工結(jié)果的大數(shù)據(jù)分析，記錄學生的每一個成績，分析經(jīng)常性錯誤、可能的加工錯誤，為指導教師上課的重點難點提供數(shù)據(jù)支持，更為衡量教師教學水平、教學效果、教學質(zhì)量提供了數(shù)據(jù)支撐。

通過數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化考試考試平臺，逐步實施教考分離，利用題庫導向教學內(nèi)容，使用數(shù)字化平臺自動組卷，使不同教師、不同時段考試的同一門課程出卷更加公平合理，從而有效衡量教師的教學水平與教學質(zhì)量。同時，建設(shè)實操全過程數(shù)字化考評、分析、存檔，使實操過程有據(jù)可查，評價更加合理客觀，對結(jié)果的分析應(yīng)用，也能充分調(diào)動實訓教師的積極性與教學的參與度。

二、創(chuàng)新與成效

（一）構(gòu)建“人培方案、師資、教學資源、教學方法與管理、教學檢控”五位一體的全閉環(huán)數(shù)字化專業(yè)轉(zhuǎn)型整體方案

通過對師資團隊、教學資源、教學管理、教學方法、教學檢控的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全方位、全閉環(huán)的數(shù)字化改革，專業(yè)轉(zhuǎn)型成果顯著。“五位一體”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型缺一不可，形成人機協(xié)調(diào)、軟硬兼施的無縫銜接，貼合教學現(xiàn)場實際，使教師更有針對性地實施教學任務(wù)，激發(fā)學生學習熱情，提高學習效率，提升教學水平，從而形成專業(yè)整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案。

（二）實施制造類專業(yè)群數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案

面向數(shù)控技術(shù)應(yīng)用、材料成型及控制工程、機械制造與自動化、增材制造技術(shù)應(yīng)用、機電一體化專業(yè)主干課程，依托內(nèi)涵建設(shè)，利用專業(yè)化的制作團隊，建設(shè)一批高質(zhì)量的微課、慕課等課程資源。項目組成員全員參與課程的構(gòu)建，從課程的頂層設(shè)計、任務(wù)劃分、組織實踐等環(huán)節(jié)入手，致力于將其打造成專業(yè)品牌資源。

（三）構(gòu)建全過程數(shù)字化教學質(zhì)量檢控方法

通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)課程平臺、機械零件智能評測系統(tǒng)等軟件，在課程中進行實時課程聯(lián)系或測量反饋，并生成相應(yīng)記錄，從而對理論課程或?qū)嵱栒n程的教學過程進行監(jiān)控與反饋；通過教考分離考試平臺，建立課程考試題庫，真正實現(xiàn)教考分離；利用題庫指導教師課程內(nèi)容，導入新技術(shù)與新技能，對課程教學效果及教學質(zhì)量進行檢查與控制。

三、問題與對策

（一）數(shù)控技術(shù)專業(yè)發(fā)展瓶頸問題

現(xiàn)代化的智能制造類專業(yè)人才必須掌握綜合實踐技能。傳統(tǒng)制造專業(yè)往往只注重單一工種或單一技能人才培訓，如數(shù)控車、數(shù)控銑或模具電火花加工，人才技能培養(yǎng)過于狹隘，就業(yè)崗位過于單一?，F(xiàn)有數(shù)字轉(zhuǎn)型專業(yè)培養(yǎng)方案，更多地融入了數(shù)字化軟件設(shè)計、CAM仿真加工、CAE質(zhì)量分析、數(shù)字化檢測等，實現(xiàn)從設(shè)計、加工、裝配再到設(shè)計全閉環(huán)的并行工程訓練，從簡單的協(xié)同制圖，逐漸過渡到協(xié)同仿真與協(xié)同調(diào)試。特別在增材制造技術(shù)應(yīng)用專業(yè)上，通過正向逆向設(shè)計、增材減材制造、數(shù)字化三維檢測等，培養(yǎng)了學生綜合實踐技能，學生在全國職業(yè)技能大賽屢獲獎項，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽嶄露頭角，不僅契合了企業(yè)崗位需求，也適應(yīng)了人才可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

（二）疫情階段有效開展在線教學問題

在線課堂比傳統(tǒng)課堂的表現(xiàn)形式更豐富多樣，可利用圖形、文字、錄像等多種手段進行展示和講解。借助平臺聊天工具、在線討論、在線作業(yè)、在線答疑等形式，可以使師生互動更加直接，效果更好。另外，在線課程具有學生隨時隨地學習的功能，學生不必局限于學校，在家就可以完成學習，也不必局限于時間，可以隨時通過掃描二維碼或登錄課程網(wǎng)站進行瀏覽學習。

教師可以借助在線課程平臺的專用評價軟件，了解學生作業(yè)的完成情況。例如，統(tǒng)計分析對錯率及提交情況，生成統(tǒng)計分析的數(shù)字報告或圖形報告，便于教師更直觀清楚地了解學生的作業(yè)情況，從而對這門課的學習情況做出較好的總結(jié)和評價。

（三）場地和實訓資源匱乏問題

利用數(shù)控加工環(huán)境的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建立數(shù)控仿真模擬機和數(shù)控仿真軟件，在機房和實訓室中完成程序的編寫與調(diào)試，通過加工仿真模擬走刀路徑，檢查干涉，生成CN程序；通過網(wǎng)絡(luò)接口直接傳入數(shù)控機床，完成加工，減少了在實際機床上編程的時間，以及工件加工試錯的成本，提高了實訓效果。建立三坐標離線仿真測量軟件，在機房脫機完成數(shù)模的三坐標測量程序的編制、自動運行干涉檢測，最終形成自動測量程序在實際機器上完成工件檢測，彌補了學校三坐標測量機工位的不足，且減少了實際運行中因誤操作造成的設(shè)備故障。利用VR虛擬仿真系統(tǒng)，模擬柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)線的操作，通過沉浸式的虛擬現(xiàn)實場景體驗，有助于學生掌握柔性制造生產(chǎn)線流程，減少實際設(shè)備運行能源消耗和工件損耗，降低了實訓成本，以及誤操作帶來的設(shè)備停工檢修的時間損失及維護成本。

從數(shù)字化人才培養(yǎng)方案入手進行頂層設(shè)計，以數(shù)字化教學資源作為基礎(chǔ)，以教師隊伍數(shù)字化教學手段為根本，結(jié)合數(shù)字化教學管理途徑，對制造類專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進行了有效的探索。實踐證明，數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅是形式的轉(zhuǎn)變，更重要的是思想的轉(zhuǎn)變，除了數(shù)字化資源建設(shè)及平臺建設(shè)之外，專業(yè)人才培養(yǎng)計劃、課程教學標準、教學組織方式、成績考核方式及教學管理模式都要進行改變。數(shù)字化轉(zhuǎn)型將成為制造類專業(yè)發(fā)展的契機，因此，應(yīng)不斷拓寬專業(yè)建設(shè)的深度和廣度，突破傳統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，尋找專業(yè)發(fā)展的新的增長點，引領(lǐng)未來人才培養(yǎng)模式的巨大變革。