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“工程牵引,全景式协同”——智能产线导向的电气智造课程群高阶教学实践
创建日期:2025/01/10 15:58:08   浏览次数:11

机械电气与信息工程学院陈珍姗老师2025年育人及教学工作大会上分享了以智能产线为引领的电气智能制造课程群的高阶教学实践心得。

 


众所周知,中国制造产业正在大规模向智能制造转变升级,根据工信部的报告,2025年中国制造业新型人才缺口约3000万人,2025年中国大学毕业生规模预计1222万人,创历史新高。

中国今天的100个职业排位中,制造业有64个。在今天的上海,一个制造工厂的技师,他的收入比普通的写字楼里文职人员高37%。关注到目前人才需求量最多的是电气自动化工程师,该如何实现对应的新工科人才培养?

通过针对国内300多家企业关于毕业生职业胜任力的调研结果进行总结,电气自动化专业人才需要具备小型项目的设计和交付能力将这一能力要求嫁接到智能制造转型升级的大背景中,智能制造涉及到多个领域的知识,如工业机器人、视觉检测、数字孪生、工业物联等新技术。因此电气自动化教学需要通过工程项目牵引原有的课程群知识体系重构更新选择难度适中的智能产线场景为导向,基于OBE理念培养项目交付能力,通过全景式协同建立多维考核体系,培养能够快速适应产业需求的电气自动化复合型人才。

一、工程牵引下的教学场景设计

 


要完成不同智能产线的升级、设计交付,涉及到的工艺流程和对象不同,例如图中所示的柔性智能产线,可以适配不同的产品进行柔性组装,不同的产品,装配组装流程肯定是不同的,但是涉及到的关键技术是共同的,例如作为核心控制(相当于智能产线的大脑)所需的PLC控制技术,用于驱动关键组件的电机及其控制技术(相当于产线的手脚),传感器与检测技术相当于智能产线的感官,可实现加工组件各种状态检测,以及实现设备间数据采集、互通的工业物联网技术(相当于智能产线的神经),我们把它们统称为电气共性技术。

 


 因此如果缩小工艺对象的体积,就将工程项目牵引转化到一条小型智能产线,这条小型智能产线涉及与真实产线一样的技术要求。

二、智能产线导向重构教学实施设计

根据电气专业的毕业目标,按知识-技能-实践的关联度,选择与共性技术相关的9门课程组建电气智造高阶课程群,从应用层面把每一门课的核心知识点拆分,结合产线不同分站的设计流程和关键技术,建立以项目交付为目标的课程群教学体系。

以智能制造背景下的实际自动化生产线应用为例,为使学生深度参与,项目将被分解为多个分项目或典型工作站,如分拣站、供料站、组装站等。各工作站在流程上关联又可各自独立实施,由简入深,以此重构课程教学进度和分项教学设计。团队将打破固定的周学时限制,依据项目复杂度和进度需求调整课程时间,确保理论学习和实践操作紧密结合。

以创新实践能力为目标,围绕“项目联调-分项调试-课程技术-知识应用”进行实践路径设计,反向分层次设计基础知识实践(FKP)、技能应用实践(SAP)、分项集成实践(SIP)、综合联调实践(CIP)四个层次的实践路径。

以此给学生营造真实的工程场景,在生产场景下帮助学生建立智能制造的基本框架和分析智能制造复杂问题的系统化思维,同时让学生在学习后续专业课时更有目标感和学习积极性。

 


三、全景式协同构建多维考核体系

全景式协同的主要目标是确保学生在接近真实的工程场景中获得深度的实践经验,同时设计“四板块、五能力”考核体系,通过理论考核、过程评价、4P考查和素养评价等四个板块综合评估学生的价值认知、技能掌握和工程应用能力,并将考核结果按课程归总,形成学生的最终成绩评估,各课程的考核维度体现了教学过程中的不同侧重,最终支持学生的五个实际工程能力。

 


 

当学生的学习驱动力被激发以后,学生能够感受到课程与自己未来职业发展的强关联性,从中获得独立一步步解决问题的成就感,并能够在课程实施过程中和老师进行积极地交互,达成一名年轻工程师面对全新工程项目所需的能力要求。