智能制造背景下中职汽修专业教学改革探析

2021-11-29 13:56许伟红
江苏教育研究 2021年27期
关键词:汽修专业智能制造中职

摘要:智能制造推动汽车制造业产业升级,改变了汽车生产制造、使用与维修的方式,对产业链末端的汽车后市场产生了深远的影响,与之对应的汽车维修等职业岗位也将发生巨大的变革。企业行业对人才的需求将突出表现为两个转变:一是由“单一技术技能”向“多种技术技能”转变;二是由“技术技能”型向“服务+技术技能”型转变,智能制造对汽车维修从业人员的要求越来越趋向复合型。对接产业发展和市场需求,中职汽修专业人才培养应重构专业课程结构体系,培养学生多种技术技能;整合项目化课程,强化学生跨学科融通的能力;基于项目或任务式学习,培养学生创新能力和协同工作能力;建设创新教学团队,整合资源服务人才培养,以全面提高人才培养质量,满足智能制造对人才的需求。

关键词:智能制造;中职; 汽修专业;教学改革

中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1673-9094-(2021)09C-0023-04

一、智能制造对传统汽车维修行业的影响

智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事,可以部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。智能制造使得工业机器人和物联网技术被大规模应用于工业生产,“智能工厂”技术得到迅猛发展,推动着汽车产业向自动化、数字化、智能化方向升级。人工智能在汽车制造业中的快速发展和大量应用,不仅改变了汽车生产制造的方式,同样也改变着汽车使用与维护的方式。

(一)提高了汽车制造的品质

工业机器人被广泛地应用在汽车生产制造的各个环节,如汽车零部件的加工制造和检测,整车制造中的冲压、焊接、喷涂、装配等作业,这些都使汽车制造的自动化和智能化水平得到有效提升。不仅显著提高了生产效率,节约大约0.5%—1.5%的工时,而且极大地提高了汽车生产制造过程中的加工工艺、加工精度和装配质量。在人工智能驱动下,机器人喷涂作业的质量稳定性比人工喷涂高;焊接机器人可以自动识别材料的缺陷或不规范处,并提醒质量监控人员,或自行进行相应调整;零部件生产和检测中,人工智能发现瑕疵的能力比人类高90%左右,这些都极大提升了汽车制造的品质,有效降低了汽车日后使用中硬件方面的故障率。

(二)改变了汽车维护的内容

在发动机、底盘、变速器三大件已经发展得非常成熟的今天,汽车发展“电动化、智能化、网联化”的趋势更加明显。随着空中下载技术(OTA)的渐趋成熟,通过远程升级整车系统,就可以使车辆的各项性能不断优化,并拥有更多更丰富的使用场景。例如,通过不断升级自动驾驶辅助系统,可以逐渐增强车辆的自主控制能力;通过不断升級车载娱乐系统,可以联通车内娱乐系统、车辆本身和家里的电器设备,方便进行远程操控。汽车正从一个普通的交通工具进化为拥有无限延展可能的智能移动终端,尤其是电动汽车,其产品性能更接近“电子产品”。传统的硬件技术和制造工艺越来越成熟,舒适性、安全性、娱乐性等辅助设施设备越来越复杂,使得汽车维护的项目内容也将发生根本性变化,硬件维修项目相对减少,而运用高科技检测技术进行电控与电路检测维修以及软件维护的项目内容逐渐增多。

(三)改进了汽车服务的形式

云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术的成熟,为制造企业建立产品、用户、制造工厂、供应商之间紧密的连接、数据传输与数据分析挖掘提供了强大的工具。制造企业可以通过云服务平台对联网的车辆传感器进行实时监控,根据生成的大数据进行预测性分析,在第一时间探测到异常事件,做出设备磨损与老化程度的精准判断,并预测短期内设备是否会出现损坏,这种以预防为主的维护方式可以对可能发生的问题防患于未然。目前,具备整车空中下载技术(OTA)功能的车辆,已经可以完成车辆的远程监控、远程诊断和远程运维等车队管理功能。这些都意味着,汽车维修业将由传统的以售后“维修”服务为主,向以汽车全生命周期“养护”为主的管理和信息增值服务转型发展。

二、智能制造背景下中职汽修专业人才培养分析

汽车智能制造的突飞猛进带动产业链末端汽车后市场变化,与之对应的汽车维修等职业岗位也将发生巨大的变革。企业行业对人才的需求将突出表现为以下两个转变。

(一)由“单一技术技能”向“多种技术技能”转变

智能制造使汽车成为车辆技术、电子信息及网络通讯等多学科交叉融合的产物,车辆的辅助设备系统越来越复杂,产业的边界也越来越模糊。汽车电子化、软件化发展趋势要求中职汽修人才培养由原来的“机电分离型”向“机电一体化型”、“硬件维修型”向“软件维护型”转变,对从业人员的专业知识储备和知识结构体系都提出了更高的要求。相关技术技能人才不仅要熟悉传统的汽车结构及其原理,还要掌握汽车智能电子技术及系统以及各类传感器的安装、标定和维护等知识技能。企业需要的是掌握汽车技术、电子信息和网络通信等专业知识与技能,具有跨学科融合和创新能力的高素质技能人才。

(二)由“技术技能”型向“服务+技术技能”型转变

智能制造推动产业升级,制造业的价值分布从制造环节向服务环节转移,从产品研发到售后服务,服务价值链贯穿了汽车的全生命周期。借助车辆装载的智能装备,制造企业可以实时监控车辆工况,即时预警故障可能并提供快捷方便的技术支持;通过大数据分析,可以优化车辆工作参数,提高运行效率,提出维护和更新的建议。制造环节下游衍生出的在线监测、全生命周期管理、信息增值等服务活动,要求“互联网+汽车”运营模式下的技术服务人员,不仅需要为车辆维护提供技术支持,还要满足客户多样化、个性化的需求,为客户提供多样化的服务。人才需要承担的不只是某一个岗位的工作,还有整个汽车维修服务流程的运行与管理,更强调团队协同工作的综合职业素养。

综上所述,智能制造对汽车维修从业人员的要求越来越趋向复合型,不仅要能运用各种数字化技术对车辆进行检测、调试、日常维护和维修等,具备多种高端的技术技能,还需要掌握多项专业技能,在维修服务的过程中,主动获取信息,积极沟通,协同工作,灵活处理复杂工作环境中的各种问题。

三、智能制造背景下中职汽修专业教学改革探析

人才培养对接产业发展和市场需求,需要及时根据市场动态变化调整课程结构,改革教学方法并加强专业师资团队建设,以全面提高人才培养质量,满足智能制造对人才的需求。

(一)重构专业课程结构体系,培养学生多种技术技能

课程是培养学生职业能力和职业素养的重要载体,未来中职汽车运用与维修专业的人才培养,在加强文化基础课程教学的同时,需要重构专业课程结构体系,以拓展学生专业理论知识和技能学习。专业课程体系重构,应适当减少与专业发展匹配度不高的课程,如发动机、底盘、变速箱的构造与维修等,增加产业发展中的新技术、新工艺、新方法,如汽车电路、电控单元、电控系统、网络总线、车辆通信系统等检测维修,以及智能网联汽车新技术等课程,并对课程内容与结构进行优化,理论结合实践,培养学生多种专业技术技能。

对接产业发展,未来汽车维修从业人员的知识与技能应涵盖以下四个模块:一是车辆关键技术,包括汽车机械基础、汽车材料、汽车构造(含电动汽车、智能网联汽车构造)、汽车维护等;二是电子信息技术,包括汽车模拟电子技术、汽车数字电子技术、单片机编程、传感器检测与维修等;三是网络通讯技术,包括网络总线及车辆通信系统检测与维修、智能网联汽车测试与评价技术等;四是服务技能,包括汽车维修业务接待、商务礼仪等。

(二)整合项目化课程,强化学生跨学科融通的能力

学生掌握了多种专业知识技能后,还需要会将这些知识技能在具体的工作情境中迁移应用,因而,跨学科融通是复合型人才应具备的重要能力。智能制造背景下中职汽修专业人才培养,要突破传统分科教学导致的学生知识窄化、碎片化的瓶颈问题,可以STEAM“整合式教学策略和理念”为指导,以产业链为主线,整合相关专业、学科知识以及学生经验,通过主题性综合化项目与其他学科或专业的内容、方法、工具等联系起来,形成“专业+”的综合实践项目,丰富专业课程的内涵,拓展专业课程的育人价值和实施方式。项目设计以综合性的活动和问题为出发点,以职业岗位素养的形成为主线,将跨学科、跨专业的知识融入其中,有机整合零散、孤立的知识,融通多学科、多专业知识体系,消除学生的知识割裂感,强化他们的知识链路,从而达成触类旁通的链式反应,实现“知行合一”。聚焦项目或任务,引导学生学习多领域知识,通过整合性项目导向式教学,帮助学生整合可获得的资源,合作完成学习任务,共融习得的知识,从而摆脱单一学科知识体系的束缚。

(三)基于项目或任务式学习,培养学生创新能力和协同工作能力

随着人工智能的发展,工业自动化水平不断提升,人机协同工作将是寻常的画面。机器人作为人类的助手,可以辅助人类干一些反复、繁重的工作,人类则根据生产实际需求,做出分析、判断和决策,调整机器人加工生产,不断优化工作过程。因此,人才培养要改变传统中职汽车维修专业教学只强调检测方案规范化、标准化、流程化执行,“按图索骥”式学习,“卖油翁式”训练,忽略人的思维能力与协同能力培养的局面。基于项目和问题,组织学生以小组和团队形式,多思维、多角度对项目和问题进行观察比较、思考分析、讨论阐述,在不断交互的活动中深化对问题的理解,从而获得更高阶的认知技能。教学中,可借助虚拟仿真技术等引导学生自主探究,生成自己的检测方案。通过团队协同学习,收集汇聚团队成员学习过程中生成的信息,比对分析各自检测方案中可优化的步骤,经讨论分享,生成最优化的检测方案。在交互、协同的学习环境中,通过“信息收集—信息解析—信息互通—信息融合—判断决策”,融合“做中学”、混合式教学、体验式教学等教学方式。在完成项目实践或解决问题的过程中,进一步拓展思路,激发思维火花,发展创新思维,提高协同工作能力。

(四)建设创新教学团队,整合资源服务人才培养

未来汽车维修专业人才培养,专业知识储备方面,需要汽车维修、电子信息和网络通讯等多专业师资共同参与;职业能力与素养养成方面,则需要企业行业的工程师和技术人员协同培育。因此,培养复合型专业技术人才,需要整合行业企业和学校自身的资源,建设专业创新教学团队,汇聚“跨界”的师资力量,共同参与和担当。专业创新教学团队建设,以团队成员异质性结构为重要要素,遴选“跨学科、跨专业”的名优骨干教师和“跨行业”的企业行业技术人员,成员具有不同的知识背景、专业背景和行业背景,优势互补,形成多元化的学习资源,从而提升教师跨专业的能力,解决传统汽修专业师资自身知识技能单一的问题。通过专业创新教学团队建设,凝聚团队力量形成合力,共同解决专业建设中因学科、专业交叉形成的疑难问题。团队成员通过共同制订人才培养方案,架构专业课程体系,开发项目课程和教学资源、建设实训基地、指导学生实习实训、融通1+X教学与考证等,在合作中交换信息,发挥各自特长,可以迅速将汽车产业最前沿的技术和行业发展的最新理念嵌入课程教学和学生管理中。校企合作,共享人才,共用资源,形成集聚效应,为学生的学习发展提供多元化的支持服务,更利于中职复合型人才的培养。

經济社会发展与新业态变革,呼吁创造性创新教育,人才培养的要求将更为复杂。职业教育是紧贴市场的教育,是开放的、不断动态发展的教育。智能制造给现代职业教育带来诸多挑战,唯有把脉企业行业发展的新态势,厘清人才培养新目标,深化“三教”改革,才能培养出符合时代发展要求的技术技能人才。

责任编辑:陈钱允

收稿日期:2021-03-20

作者简介:许伟红,南京新港中等专业学校(江苏南京,210046)副校长,中学高级教师,主要研究方向为职业教育课程与教学。

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