高職機電一體化專業應用型創新人才培養

根據調研，生產制造型企業因訂單量較多并趕交貨期，大部分實行24小時三班制工作的制度，這就意味著有一部分制造業工人面臨著必須要上夜班的境況。而近些年隨著人們逐漸意識到自身健康的重要性，企業很難招聘到愿意上夜班并且能勝任崗位的一線工人。針對此問題，大部分生產制造型企業選擇通過不斷引進先進自動化生產線，將重復性的操作工作交予機器完成來解決這一難題。這些自動化生產線包括機械結構設計、液壓氣動、PLC控制、機器視覺、網絡通訊以及人機界面等。企業在大量引進自動化生產線的同時，就需要招聘相關專業的技術人員去操作與維護設備。但是，從眾多用人單位反饋的信息來看，企業招聘到的機電一體化專業畢業生的能力與企業期望相差較遠，大部分畢業生對學校所學知識和技能只知道死搬硬套，在實際生產活動中不能活學活用，做到觸類旁通，因此，不能滿足企業對應用型創新人才的要求。
一、機電一體化技術專業現狀
目前，全國各高職院校都有開設機電一體化專業，該專業的教學體系和教學模式也發展得比較完善。但是隨著互聯網通信技術引爆全球經濟高速發展的同時，機電領域的技術也應該跟隨于經濟的發展，因此，時代和社會也呼吁機電領域人才能夠及時更新觀念，打破思想禁錮，提高創新意識。機電一體化人才可分為以下幾類：（1）研發型創新人才，即可以根據企業的需求來設計機電非標產品的人才；（2）應用型創新人才，指可以對企業的自動化設備進行改造或對企業員工進行機電一體化技能培訓的人才；（3）操作、維修型人才，指具備熟練操作自動化設備或進行維修維護能力的人才。高職院校的機電一體化技術專業的人才培養目標定位于以應用型創新人才與操作維護型人才為主。高職院校培養的應用型人才，不僅僅擁有能夠對學校所學知識和技能靈活應用的能力，而且能夠針對新情境活學活用及時解決新問題的能力。這些軟性實力包括自我學習能力和獨立思考能力；能夠獨擋一面，具有強大的責任心；能夠隨著科學技術的發展不斷提高自己。
二、創新人才培養路徑
要想培養出應用型創新人才，首先，必須優化師資結構，建設一批能夠培養學生創新精神的教師隊伍；其次，需要建設能夠適應時代發展要求的實訓平臺，提高學生解決實際問題的實踐能力；另外，還必須更新課程體系，做到精與泛相結合，培養學生獨立思考的能力。以上三者是相互影響相互關聯的有機整體，缺一不可。但是除了這三者之外，還需要與之配套的課程評價體系和教師考核激勵機制。改變過去課程評價過分強調甄別的功能，進一步提高教師的待遇，優化學校管理。四者的關系如圖1所示，創新型教師是大腦，創新型實訓平臺與創新型課程體系是左膀右臂，創新型考核激勵機制是填飽肚子的糧食。

圖1 創新人才培養關鍵因素
（一）創新型師資隊伍建設
培養能夠提高學生創新能力的師資隊伍是高職院校開展創新教育的核心因素。任何能力的培養都是先從觀念改變開始，創新教育也不例外。首先，需要高職院校教師能夠與時俱進更新教育理念；其次，在教育教學實踐活動中逐步提高教學能力與專業技術能力；最后，能夠不斷總結反思，精益求精。
1.教育理念。職業院校的一線教師每學期的課時量普遍偏高，教師沒有充足的時間和精力來反思教學過程并改進教學方法，最終導致教師上課力不從心，學生上課勉強馬虎的現象。回想學生時代，如果老師在課堂都是講一些枯燥無味的知識點，課堂氛圍死氣沉沉，師生之間沒有任何互動，再有毅力的學生恐怕也無法堅持到最后。相反，如果老師能夠改變教學方式，尊重學生學習的主體地位，活躍課堂氣氛，引導學生積極參與到課堂教學中，最終能夠激發學生的學習熱情，相信教師也能夠從中獲益頗多。因此，高職院校教師需要由知識的傳授者轉變為學生學習的引導者，即教師不僅僅需要傳授學生科學知識和實踐技能，更應該引導學生挖掘自身的主動性和積極性，培養學生自學的能力和終身學習的態度。
對于課時量過多的問題，本專業采用線上線下教學相結合的方式，即學生在線下課堂學習之后，教師在線上布置作業與引導學生討論，以此培養學生思辨精神，鍛煉學生的自學能力。這種方式同時也可以把教師從繁重的教學任務中解放出來，使教師能夠有時間和精力研究教學內容和教學方法，提高自身的教育教學能力；在線下課堂里，教師也可以針對教學重點和學生的疑難問題進行重點講解，不斷加強深化，突出教學主旨，引導學生自我學習。在如此長時間的反復鍛煉的情況下，學生的自學能力必定能夠得到顯著的提高，最終能夠形成教師越教越輕松，學生越學越有動力的良性循環。
2.教學方法。最近十年來互聯網技術的高速發展，教師不再是學生唯一的知識源，學生可以在互聯網上檢索查閱文獻和知識。但是大部分高職院校學生因為自身的局限性還不能充分利用互聯網上的資源，還需要教師在課堂上手把手引導學生通過瀏覽知網、論壇、QQ群、專業網站等途徑獲取自己所需的知識。教師同時也要對課堂的授課形式進行創新，深入挖掘學生的想象力，培養學生創新力，使學生在學習中獲得滿足感與成就感，從而激起學生的學習興趣，最終使學生主動積極地投入課堂學習。

圖2 課堂組織形式
如圖2所示，例如，班級有30人，分為5組，每組5人。在分組時，教師要注意每組學生能力的均衡；第1組學生編號為A1、B1、C1、D1、E1，第2組學生編號為A2、B2、C2、D2、E2，其他組以此類推；教師為每組發放相同知識點不同任務的任務書1、2、3、4、5，各組完成各自任務后；學生重新分組，1、2、3、4、5組的A1、A2、A3、A4、A5組成A組，1、2、3、4、5組的B1、B2、B3、B4、B5組成B組，以此類推，形成A、B、C、D、E五組。A1同學為A組的其他同學講解任務1，A2同學為A組的其他同學講解任務2，A3同學為A組的其他同學講解任務3，A4同學為A組的其他同學講解任務4，A5同學為A組的其他同學講解任務5，B、C、D、E組也是如此進行。最后教師根據每位同學的表現進行打分與點評。如此進行，學生與學生之間有了多次知識的碰撞，同時每位學生經過了“知識的輸入與知識的輸出”過程，知識點掌握更加牢固。
3.專業技術能力。大部分高職院校教師的職業生涯是從學校畢業后直接參加到學校的教育教學活動，自身也沒有在企業中實踐過，因此，培養出的學生也缺少實戰能力。高職教師要認識到提高自身專業能力對于提高學生競爭力的重要意義，應該積極主動地通過參與教師技能競賽和科研項目來提高自己的專業技術能力。通過近幾年校企項目合作以及市場調研，大部分中小型企業正在逐步地實現機器代替人工的轉變，這些企業需要的機器設備一般數量較少，而且是非標自動化設備，如果找非標產品設計公司去做費用較高，中小企業又不想付出太高的成本，所以會選擇與高校合作研發設備。高職教師要抓住這些機會，積極參與到生產實踐中，提高自己的專業技術能力。同時，高職院校也要為教師尋找項目，例如學校的實訓室設備開發，可以嘗試讓教師競標研發的方式創造實踐機會。
（二）創新型實訓平臺建設
高職在實訓教學中可以嘗試適當增加創新性實驗，以培養學生綜合應用所學知識和技能解決實際問題的能力。創新實訓室，可以采用“理+虛+實”分層遞進的模式，即理論知識學習、虛擬模型調試、實物設備調試，如圖3所示。

圖3 “理+虛+實”創新實訓體系
“理+虛+實”創新實訓體系包括：“虛擬模型調試實訓室”與“DIY創新實訓室”。機電一體化設備大部分是根據企業需求定制的非標設備，更新換代較快，如果全部采用實物設備，較難實現。針對這個問題，可以選用機電一體化仿真軟件，例如IRAI軟件。IRAI軟件具有機械設計、氣動液壓、電工電子、機器人、PLC控制等多領域知識。支持外部PLC通訊，仿真對象真實并可編輯。學生可以根據自己的設計思路來利用CAD軟件建立機械仿真模型，然后將模型導入IRAI軟件，與虛擬PLC通訊進行調試，即虛擬PLC控制虛擬機械模型。
解決了機電一體化設備數量有限，很難滿足教學需求的難題；同時學生在虛擬模型上仿真后，對設備更加熟悉，避免犯一些低級錯誤，延長了設備的使用壽命，保證了學生的人身安全。
當學生能夠在“虛擬模型調試實訓室”完成相應的任務，就可以到“DIY創新實訓室”進行創新設計。“DIY創新實訓室”，即學生可以自主選擇機械零件與電氣元件進行DIY組裝設計。創新實訓室要購置常用的PLC、伺服電機、步進電機、變頻器、觸摸屏、網絡通訊模塊、繼電器、電磁閥、氣缸、按鈕、報警燈等，再購置一些常用的機械傳動機構及型材。“DIY創新實訓室”為學生創新提供開放式服務平臺，通過此平臺學生可以為參加“挑戰杯”“機電設備安裝與調試”等技能大賽作準備，同時也能為學生的畢業設計提供素材，更重要的是激發了學生的科技創新興趣以及動手實踐能力。另外，要保證創新實訓室的正常運行并發揮功效，一定要有配套的實訓室考核以及管理制度。
（三）創新型課程體系建設
機電一體化專業學生的普遍現象是機械懂一點，電氣懂一點，但都不精通；主要原因是學生沒有經過完整的機電一體化項目訓練。針對這種現象，可選擇典型的載體項目，將知識點分解到課程中，載體項目不宜過難；例如，物品智能分類設備，可將此項目分解融入到相應的課程中，見表1。

表1 項目分解到課程
學生學完表1中的課程，基本了解了機電產品的設計過程。教師在教學過程中，一定不要局限于這些項目載體，重點講解機電產品設計思路，鍛煉學生獨立設計產品能力。學生在校三年不斷線，由淺入深、由單項到綜合項目，循序漸進地培養學生的專業技能和崗位職業能力。
三、總結
從創新型師資隊伍建設、創新型實訓平臺建設、創新型課程體系建設等幾個方面探討了高職機電一體化技術專業創新型人才的培養路徑。通過近幾年的實踐，已有32位學生申請了國家專利，25位學生在省級以上技能大賽或創新創業大賽中獲獎；學生在課堂上動手解決問題的能力明顯提高，同時這些學生都找到了自己感興趣的畢業設計課題。
要保證這個體系正常運行發揮功效，除了硬件設施，最核心的是師資隊伍的建設，教師要從原來的教學模式轉變為創新型教學，需要付出大量的時間與精力，短時間內還看不到效果；所以學校要給予一定的物質與精神上的激勵，同時學校的考核制度也要給予支持。