基于劳动密集型企业产业升级形势下的机电一体化专业课程设置与人才培养模式

针对劳动密集型企业转型升级引入的自动化生产设备,分析了机电一体化人才应具备的能力,提出了机电一体化专业课程设置方案和以生产过程为导向的教育教学法,有效提高学生的综合素质,对其他专业的教育教学改革具有很好的指导作用

一、前言

近几年,伴随着经济发展和企业规模扩大,以劳动力成本为竞争优势的劳动密集型企业招工难的问题日益突出,其直接表现形式就是“用工荒”.文献2从国家三农政策、计划生育政策、第二代农民工现状和城市高额消费等八个方面详细分析了企业招工难的深层次原因.

宁波双鹿电池公司最近投入了一条全自动生产线,在人手不增加的前提下产能扩大了一倍；江西南昌县小兰工业园的南昌香记食品有限公司在估计招工不容乐观的情况下,早早投入资金购写了一套技术很先进的生产设备,“这套全自动设备的投入使用,同样的产能,我们可以节省10多个工人.”用自动化生产设备代替人工操作,不仅缓解了用工荒,还提高了企业的生产效率,降低了能耗.产业升级是劳动密集型企业招工难的有效途径之一.

以培养面向生产、建设、怎么写作和管理第一线需要的高技能人才为目标的高等职业教育,在企业产业逐步升级的形势下,如何调整专业结构,合理构建适合当前经济发展需要的课程体系和人才培养模式,是广大教育工作者面临的问题.

二、机电一体化专门性人才是企业产业升级的人才保障

“招工难”倒逼劳动密集型企业转型升级加快新设备引进已是一个不争的事实.随着自动化生产设备的不断引进,企业要解决这些设备的安装、调试及维护,则需要同时具备机械、电子、计算机和自动控制技术知识的专门性高技能人才.而目前,我国现有机械专业人员的知识结构与当今机械工业的发展极不相称.学机械专业的对电子、自动控制技术懂得较少；学电子专业的,对机械专业知识掌握的也不多,不能将机械与电子进行有机的结合.此外,由于近二十年科学技术的迅猛发展,多数机械专业人员知识老化,对新知识、新技术了解甚少,难以从事自动化生产设备的设计与开发.

“机电一体化”就是将机械、电子、信息技术进行有机结合,以实现工业产品和生产过程整体最优化的一种高新技术.它的发展使传统的机械如虎添翼,超越了传统机械与动力机械的范畴,进入了智能化、柔性化、信息化、多功能化、全自动化、绿色化、微机数字化和远程网络控制化地新时代.不仅极大地解放了人类的体力劳动,还极大地解放了人类的脑力劳动.

定位于培养面向生产、建设、怎么写作和管理第一线需要的高技能人才为目标的高等职业教育,其机电一体化人才培养目标是：培养掌握机电一体化技术的基本知识与技能,具有从事机电一体化设备安装、调试、运行、维护、管理、技术改造等工作能力的高等技术应用型人才,即要求机电一体化人才不仅掌握机械、电子、自动控制等方面的理论知识,还应具备对机电一体化产品进行安装、调试、运行、维护、管理、技术改造的能力.

从培养目标来看,高等职业教育机电一体化人才是劳动密集型企业的转型升级的人才保障,是企业保证可持续发展的关键.

三、合理构建适应企业产业升级的机电一体化课程体系

(一)机电一体化人才的能力结构

要胜任劳动密集型企业产业升级引进的自动机与生产线及产品包装自动化机械安装、调试、运行、维护、管理、技术改造等工作,高职机电一体化人才应具备必要的基础理论知识、较宽的专业知识、较强的工作现场技术应用能力.

1.知识结构：

（1）具有必备的文化基础知识；（2）具有一定的政治理论知识和人文知识；（3）具有所需的机械制造、液压与气压传动等方面的基本知识；（4）具有电工、电子、自动控制等方面的基本知识；（5）具有计算机应用技术、CAD/CAM基本知识；（6）具有自动机与自动生产线及其安装调试的基本知识；（7）具有工业机器人编程与制作的基本知识；（8）具有车间生产技术管理的基本知识.

2.能力结构：

（1）社会能力.具备从事职业活动所需要的行为能力,具体包括口语表达能力、人机对话能力、英语会话与阅读能力、意志品德、获得知识的学习能力、解决问题的方法能力、分析问题的思维能力、开展活动的组织能力、团结同志的协作能力、开拓发展的创新能力.

（2）基础能力.具备从事职业活动所需的各项基础能力,具体包括机械制造、电气控制与计算机应用三项基础能力.

（3）专业能力.具备从事职业活动所需要的专业技能.

(二)机电一体化专业课程体系

要培养具备上述知识结构和能力结构的高技能机电一体化人才,我们将机电一体化的理论课程组成一些模块化课程,并设置了相应的选修课程,通过这些课程的学习,从知识需要的角度既满足机电一体化专业学生在学习的基本要求,又满足学生学习的实用性.

1.理论课程体系

基础模块：包括体育、数学、英语、思想概论、理论等基础素质课程,主要是国家统定的教学内容,是大学生素质教育的必备环节.

机械制图与CAD：包含机械制图、公差与配合、AutoCAD、Pro/E等内容,使学生能阅读和绘制产品零件和装配图,正确标注尺寸和技术要求,熟练运用计算机辅助绘图软件绘制产品零件图和装配图,熟练运用CAD/CAM技术进行机械设计和加工编程.

电工技术与控制：包含电工基础与电子技术、电力拖动与控制、液压与气压传动、单片机应用、PLC等内容,使机电一体化设备中常用的电、液、气控制有机地结合在一起,使学生熟悉交、直流电机、步进电机、伺服电机等各类电机的结构、工作原理、使用场合、选择依据和方法,保证机电传动系统的匹配性,使学生掌握PLC基本知识、常用指令及在机电一体化设备上的应用,本模块课程完成机械控制方面的初步知识和能力培养.

计算机应用技术：包含计算原理、信息处理、C语言、Protel绘图等内容,以完成计算机及Protel软件应用等方面的初步知识和能力培养.

机械设计基础：包含工程力学、机械原理与机械零件、金属材料与热处理等内容.主要培养学生掌握机械工程方面的初步知识和基本技能.

机械制造技术：包含金属切削机床、切削原理与刀具、机械制造工艺和机床夹具等内容,将加工工艺与工艺装备知识有机地组合在一起,主要培养学生机械制造工艺与设备初步知识与能力.

传感器技术：包含检测各种物理量的传感器种类、原理和应用.

机电一体化技术：主要包含机电一体化设备设计的基本方法、控制方法和策略等.本课程要做到综合性、实用性、实践性强,完成综合应用知识能力、综合实践能力的培养.

机器人编程与操作：主要包含工业机器人的基本结构及控制方法、机器人系统的构成、操作和编程方法等内容,以完成工业机器人的控制方法初步知识和基本技能的培养.

自动机与自动线：主要包含自动机械的结构组成、输送及自动上下料系统、分隔与换向机构、定位与夹紧机构、典型直线运动部件、典型传动系统、自动化专机及自动化生产线的节拍设计原理与方法,以培养学生对自动化生产设备的初步知识和设计能力.

自动生产线调试与维护：主要包含机械技术、电气技术、电子技术、气动技术,并把这些技术综合起来应用到生产线上,以完成专业核心技术的综合应用能力和职业素质的培养.

2.实践课程体系

高等职业教育不同于其他高等教育的是注重培养学生较强的动手能力,这种培养不仅靠理论课程中体现理论与实践紧密结合的课程内容和教学方式,还需建立相对独立的实践课程体系.为此,我们对实践教学进行独立设置课程,并将其分解为基本技能训练模块、专业技能训练模块和综合技能训练模块,形成循序渐进,逐步深化并与理论课程体系有机结合的模块化课程体系.

基本训练模块注重操作性,包含电工电子实习、金工实习、制图测绘实习等内容,按照企业的制度要求学生,使学生对职业有进一步的了解,获得一定的职业经验,并使其学到的专业理论知识得到应用和延伸.

专业技能训练注重技术应用性,包含机械设计基础课程设计、单片机实训、电机维修实训、PLC应用实训等内容,结合相应工种应知应会的基本要点,在保证实践要求的前提下,突出相应工种的技能要求,保证各专业技能训练内容与国家职业技能鉴定全面接轨,使学生通过实训达到相应工种的职业技能标准,并经过考试和鉴定获得相应工种的职业资格证书.

综合技能训练模块强调综合实践性,主要包含机电一体化技术实习、机器人创新制作实习、毕业实习等内容,组织学生到企业参观学习,了解企业的生产过程,利用实训室设计制作出结合生产实践的作品,进而完成毕业设计,使学生所学知识得到充分的应用,锻炼其实践能力,强化学生上岗技能训练,确保学生高就业率.

四、构建生产过程为导向的机电一体化人才培养新模式

通过对高等职业院校工科类专业学生学习积极性调查发现,按传统的人才培养模式培养学生,学生对理论课堂教学的学习兴趣不高,学习目标低下――从60分万岁降低到补考通过万岁.改革机电一体化的人才培养模式,充分调动学生学习的积极性,提高学生掌握知识和应用知识的能力是目前高等职业教育的当务之急.

1.改革课堂教学模式

改革理论教学和实践教学单项灌输的教学模式,把学生被动接受变为师生互动交流的学习模式,理论教学内容要和实践教学内容相联系,课堂教学内容要和专业能力要求相适应,培养学生独立思考问题和解决实际问题的能力.通过课堂教学改革把理论知识的讲授和实际生活经验相结合,与企业的生产实际相结合,用专业知识去解决我们常见的工作生活现象.通过改革,知识学习有了落脚点,提高了学生学习的积极性,明确了学习目标,专业的兴趣也培养起来了.

2.以生产过程为导向的人才培养方案

虽然通过专业教育,但高等职业院校的新生入学后对所学专业还是比较模糊,对所开设的课程了解不够,不知道为什么要学这些课程,学了这些课程有什么用.这就是学生学习兴趣不高的主要原因之一.以生产过程为导向的人才培养方案就是：按照机电一体化产品的生产过程（研发设计、零部件制造、整机装配、检测调试）,将课程体系划分为产品设计、零部件制造和装配检测调试三个阶段,让学生通过三个阶段的学习,能制作出具备一定功能的机电一体化产品,进而培养学生的创新能力和技术应用能力.具体实施步骤为：

（1）产品设计阶段：让学生到企业生产第一线了解各种自动机与自动生产线的工作流程,要求学生通过在校三年的学习,设计制作出这些机电一体化设备,使学生明确了学习的目的.在此阶段,教师将了解到的机电一体化产品划分为若干个项目,然后分配给学生,要求学生将产品设计出来.在教学过程中,教师结合给出的项目进行专业知识的传授,指导学生利用所学知识共同探讨项目的设计方案（包括机械运动方案和自动控制方案）,绘制出设计图纸.通过产品设计方案和图纸,考核学生掌握专业知识的程度.

（2）零部件制造阶段：指导学生根据教师审核通过的自己的设计图纸,加工出项目的零部件及自动控制电路.在此阶段,教师注重于学生动手能力的培养,要求学生动手能力至少要达到国家职业技能的标准,鼓励学生积极参加国家职业资格考证,获取相关职业资格证书.

（3）装配检测调试阶段：指导学生利用自己加工出的零部件、自动控制电路根据自己设计的装配图进行产品的装配,检测装配好的产品是否达到所需功能,对达不到要求的,帮助他们找出原因,进行调试,直至产品达到要求.在此阶段,教师主要注重学生分析问题、解决问题能力的培养,为今后对自动机与自动生产线的安装、调试、故障诊断与维修打下基础.

学生在三个阶段的学习,目的明确,积极性高,教师始终是帮助学生为完成阶段目标而传授知识,变学生的被动学习为主动学习,起到了很好的教学效果.

3.加强实训基地建设,为人才培养提高平台

实训基地是培养高技能人才的主要场所,是实施以生产过程为导向的人才培养模式的主战场,定位于为劳动密集型企业培养安装、调试、运行、维护、管理自动机与生产线及产品包装自动化机械的机电一体化高技能人才的高等职业教育,其实训基地的建设应围绕培养目标来进行.

（1）基本技能实验室：主要包含电子电工实训室、金工实训室、制图测绘实训室,主要培养学生应用机械、电子电力方面的技术能力,通过实训,使学生的动手能力得到较大的提升,同时获得一定的职业经验.

（2）专业技能实验室：主要包括电机维修实训室、PLC实训室和单片机实训室,主要培养学生维修各类电机的技能和自动控制程序编辑的技能,为后续学习自动化与生产及产品包装自动化机械的维修、安装、调试与管理做准备.

（3）综合技能实验室：主要包含自动化生产线实训室和机器人制作室,通过对自动化生产线的拆装,让学生掌握自动化生产设备的组成、控制等方面的知识,学会判断设备故障的原因、提出维修方案并予以维修,通过机器人制作室的实训,激发学生的创新意识,搭建适合企业生产需求的工业机器人,使学生的技术应用能力得到很大的提升.

4.加强师资队伍建设

以生产过程为导向的人才培养模式要求教师不仅有深厚的理论功底,还要有熟练的操作技能和综合应用能力.教师专业能力水准影响着课堂教学质量,进而影响着人才培养的效果,由于某些原因,专业能力往往也是教师的软肋.因此,建立一支具有“双师型”素质的教师队伍是提升学生实践能力的关键.

五、结语

机电一体化人才是劳动密集型企业产业升级的人才保障,合理构建机电一体化专业课程体系和创新人才培养模式,特别是以生产过程为导向的教学法的实施,使我院机电一体化专业的教育教学更具特色,形成一套全新的教学模式,对其他专业的教育教学起到很好的指导,学生的综合素质也有了进一步的提高.结合人才需求构建专业课程体系,深入研究生产过程为导向的教育教学,必将进一步深化高等职业院校的教育教学改革,使我国的高等职业教育进入一个崭新的时代.