——数控技术应用专业产学合作教育的探索与实践
陈玉华 刘建超 熊 熙 汤立民
摘 要:本文从我国数控技术应用现状与存在的主要问题入手,诠释了产学合作教育的内涵和层次,阐述了高等职业教育和数控技术应用专业高职教育中实施产学合作教育的重要性和必要性,基于成都航空职业技术学院早期产学合作教育的成功实践,对学院以就业为导向、以满足企业需求为目标,在数控技术应用专业依托航空企业提升产学合作层次,构建人才培养新模式,实施产学合作教育所作的探索与实践进行了实证研究。
关键词:产学合作教育 高等职业教育 数控技术应用 人才培养模式 教学基本建设 教学改革
一、前 言
作为国民经济的基础产业,制造业在国民经济中占有较大比重(制造业约占我国GDP的40%左右)。我国加入WTO后,积极参与世界经济的分工和协作,已逐渐发展成为世界产品制造基地之一,制造业在国民经济中的地位更加重要。伴随工业产品性能和质量的提高,传统的机械制造技术正逐步为以数控加工技术为代表的先进制造技术所代替。数控加工已成为提升制造水平、实现制造自动化的主要技术手段。我国要实现由制造大国向制造强国的转变,必须全面提升制造水平。
目前,我国的数控技术应用与西方发达工业国家相比,在软、硬件方面都有较大的差距。虽然通过近十年的快速发展,硬件拥有量迅速增加(据统计,我国机械加工机床数控化率已由1990年的1.96%增加到2002年的9%左右,而发达国家的数控化率达到30%以上),但数控机床的利用率却较低(我国数控机床的实动率仅在15%—30%之间,而发达工业国家则在60%—80%之间),数控技术的优势功得不到充分发挥,甚至出现设备闲置,高档设备干低级活,阻碍企业的发展和技术进步的状况。从实际应用的情况来看,数控技术应用的效果主要取决于从业人员的素质和水平。当前,我国在数控技术应用中存在的主要问题是缺乏技术支撑,从业人员的操作技能、CAD/CAM软件开发、数控技术应用能力以及管理水平等方面与发达国家相比有明显的差距,表现为缺乏大量的、面向数控加工生产第一线、掌握数控加工硬件与软件技术、具有熟练的操作技能和较强技术应用能力的应用型人才。
二、数控技术应用专业实施产学合作教育的重要性和必要性
1.产学合作教育的内涵和层次
产学合作教育,是利用学校和企业不同的教育资源和教育环境,发挥学校和企业在人才培养方面各自的优势,将以课堂传授间接知识为主的学校教育与直接获取实际经验和能力为主的生产现场教育有机结合,培养满足企业需要的应用型人才为主要目标的教育模式。
就产学合作教育的层次而言,建立以企业工程技术专家为主体的专业顾问委员会、专业指导委员会或实践教学指导委员会,参与专业人才培养模式和专业教学计划的制订、课程教学内容的确定,与企业签订专业实习协议并将企业作为学校专业教学校外实习基地,企业接收学生实习并给予实习或毕业设计的学生指导等,这种源于学校寻求企业参与的产学合作教育属于初级层次的。中级层次的产学合作应是在初级层次基础上的进一步提升,即,学校急企业之所急,想企业之所想,为企业提供咨询、技术培训等服务,与企业合作,按照企业生产工作岗位需要的知识、能力和素质要求,共同开发专业教学计划,努力满足企业对人才的客观需求。
从本质上讲,上述两种合作教育贴切地应称之为“学产合作”。毕竟,在其合作过程中,更多的是利用学校的教育资源和教育环境,企业仅仅是被动的参与者,企业的优质教育资源远远没有得到有效的发挥和利用。
高级层次的合作应是建立在“学产合作”基础上的校企互动、企业与学校相互渗透,形成人才培养工作共同体的“互惠、双赢”的产学合作模式。其典型特征表现为:一方面企业主动寻求合作,向学校提供技术、设备甚至是资金的支持,承担人才培养任务,为学生的操作技能提高、实践动手能力和专业技术应用能力的培养提供机会和真实的岗位,使学生感受企业工程氛围,了解企业生产组织、产品设计和制造,接触生产实际,参与企业的生产活动,接受企业文化的熏陶,树立工程观念,增强职业意识,提高专业能力,养成良好的职业素质,企业优先选拔优秀人才;另一方面,学校积极主动地参与企业的技术革新和新产品开发,参与企业的技术攻关,针对企业的发展需要设立科研课题,并将研究成果转化为现实生产力,提高企业的经济效益。这种产学合作,在最大限度上实现了学校和企业资源、环境的共享,有效发挥了学校和企业各自的优势。
2.高等职业教育中产学合作教育的重要性和必要性
早在1906年,产学研合作教育模式产生于美国。1958年,美国福特基金会资助的对产学研合作教育进行的调查报告中指出:“合作教育对学校、学生和雇主都有重要价值,这些价值不仅应当广泛宣传,而且高等教育中的合作教育计划应当大力扩展。”[1] 之后,美国的合作教育得到了高度的重视并得到了迅速的发展。升华为一种文化的终身学习的职业教育制度,使美国的人力资源得到了高效率的开发,保证了其在科技进步和经济发展中的绝对竞争优势。[2]
其它发达国家在发展职业教育、促进经济发展的过程中,也逐渐意识到合作教育的重要性,合作教育得以蓬勃开展。基于产学合作的德国的“双元制”(Dual System)模式、英国的“三明治”模式和BTEC(Business and Technology Education Council)课程模式、澳大利亚的TAFE(Technical And Further Education)模式、加拿大和北美国家的CBE(Competency—Based Education)模式、瑞士的“三元制”模式等,成为开启民智、发展社会生产力最直接、最有效的职业教育方式,为各国经济发展做出了巨大的贡献。在日本,企业内的职业教育作为职业教育中最重要、最成功、最有特色的重要组成部分,以培养技术骨干和实际操作者,提高其职业司职能力为主要目标,教学内容密切结合企业的生产经营活动,为提高本企业的劳动生产力和经济效益服务,极大地促进了企业的技术进步和经济的发展。[3]
纵观世界各国产学合作教育的发展史,合作教育具有鲜明的职业与技术教育特色。发达国家实施职业教育的成功实践表明,注重能力的培养必须落实到注重突出实践教学,注重理论联系实际,注重教学与生产劳动相结合。
在我国,1985年颁布的《中共中央关于教育体制改革的决定》中,提出了要“建立教学、科研、生产联合体”。1993年出台的《中国教育改革和发展纲要》中指出,高等教育要“加强实践环节的教学和训练,发展同社会实际工作部门的合作培养,促进教学、科研、生产三结合。”1999年,《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中指出,“教育与生产劳动相结合是培养全面发展人才的重要途径;…职业学校要实行产教结合,鼓励学生在实践中掌握职业技能;…高等教育实施素质教育,要加强产学研结合,大力推进高等学校和产业界以及科研院所的合作,鼓励有条件的高等学校建立科技企业,企业在高等学校建立研究机构,高等学校在企业建立实习基地。”2002年,《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》中明确要求,要“加强实践教学,提高受教育者的职业能力。职业学校要把教学活动与生产实践、社会服务、技术推广及技术开发紧密结合起来,…要加强与相关企事业单位的共建和合作,利用其设施、设备等条件开展实践教学。”我国的教育方针对此也有明确的表述:“教育为社会主义现代化建设服务,为人民服务,与生产劳动和社会实践相结合,培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。”我国从事职业教育的院校,学习借鉴国外先进的职业教育经验,结合我国国情和行业、企业特点,创造性地发展出了基于职业本位的突出职业素质教育和能力培养的多种教育模式,在产学合作教育中做出了积极的探索和有益的尝试,为我国的经济社会发展和技术进步输送了大批的应用型技术人才,做出了重要的贡献。
适应现代经济社会发展和技术进步的需要应运而生的我国的高等职业教育,作为高等教育中的一种类型的教育和职业教育中的高等教育,从其诞生之日起就与产业部门有着天然的联系,具有明显的产学合作教育倾向和趋势。将学校和企业两者结合起来有它的客观性和必然性。以产学合作教育形式发展高等职业教育,能更有效地培养满足生产、建设、管理、服务第一线需要的具有较高综合素质和较强实践能力的高等技术应用性专门人才,并能更进一步促进办学质量、办学水平和办学效益的提高。产学合作教育对于高等职业教育是不可或缺的基础条件和重要保证,这也是高职教育的基本属性所决定的。
3.数控技术应用专业实施产学合作教育的重要性和必要性
面对我国企业对数控技术应用人才的迫切需求,如何才能培养出企业真正需要的人才?仅仅依靠从事高职教育的学校能独立完成人才培养的重任吗?
在数控技术应用专业人才培养过程中,数控实习、数控实训和数控技术应用是专业教育的“纲”,如果不能有效强化数控实践教学环节,那么数控技术应用专业教育将成为无“纲”之目。虽然在数控技术应用专业的实践性教学环节中,有的可以在校内完成(例如金工操作实习、必要的数控加工原理性实验、CAD/CAM集成软件应用训练、基本的数控加工技能操作训练、数控机床故障设置与排除等项目),但是,校内实践教学场所与企业生产第一线实际工程环境相比,具有明显的局限性和无法替代性,主要表现在数控生产第一线的真实性、先进性和复杂性。以培养数控生产一线实际工作岗位技术应用型人才为目标的数控技术应用专业教育,如果只有校内教育资源和教育环境下的实践活动,没有在企业生产工作岗位的经历,缺少企业真实的环境、先进设备、技术应用等应用型人才培养必须的全真工程氛围与条件,这个目标的实现,不仅是相当困难的,而且是难以真正实现的。
况且,从事数控技术应用专业教育的学校,不仅缺少足够的资金购置先进的数控设备,而且缺乏应用先进数控设备的技术、具有丰富工程实践经验的技术人员以及培养现场工程技术人员必要的工程环境和企业文化。所以,实现数控技术应用专业应用型人才培养目标,使人才培养的质量、特色真正得以实现,除加强专业教学基本建设,积极推进教学改革,加大教学装备投入,建立校内工程实训中心以外,必须要依托行业企业,建立数量足够、稳定可靠、技术水平高的校外实践教学基地,使之成为数控技术应用专业教育必不可少的重要办学条件,并不断得到企业在人才培养过程中的支持和帮助。
三、数控技术应用专业实施产学合作教育的可行性
航空工业作为技术密集型行业和先进技术的先行行业,是最早应用数控技术的行业之一。各航空企业新开发的军品和民品都有起点高、起步快的特点,因此对数控技术人才的要求更高,需求更加迫切。各航空企业应用数控技术的实践表明,只有提高数控技术应用人才的素质,才能高效应用数控加工设备和技术,提高数控机床的实动率和效益,加快企业的发展和技术进步,缩短与发达工业国家的差距。也即,航空企业有对高素质、强能力数控技术人才的渴望和强烈追求。
我院原隶属中国航空工业总公司,与航空企业具有天然的联系和长期的密切的合作关系。由航空院校与航空企业实施产学合作教育,共同培养并为航空企业输送人才,既是学校贯彻教育与生产劳动和社会实践相结合的方针,突出实践教学,注重理论联系实际,落实对学生的能力培养,也是为企业培养高素质、强能力的高等技术应用性专门人才的一种有效探索,更是双方的共识和共同的利益之所在。
早在1994年10月至1995年4月,我院依托西南地区航空基地的优势,开展了与企业产学合作、联合培养应用型人才的探索与实践——适应航空重点型号生产、研制的需要,与成都飞机工业集团公司以产学合作方式共同培养30名学生。整个产学合作教育过程都是在成飞公司的生产第一线进行的。在生产实践中,学生以顶岗方式进行学习和“工作”——成飞公司的工程技术人员直接指导学生进行现场工艺知识的学习和岗位技能训练,学生的学习和能力提高过程直接参与某航空重点型号的研制生产。通过学院和企业的共同努力,为期半年的产学合作培养,不仅有效提高了合作培养学生的实践动手能力和专业技术应用能力,使学生直接接受企业真实工程环境的熏陶并融入了企业,养成了良好的职业素质,而且为企业设计了生产急需的工艺装备(含夹具、模具、装配型架及地面设备)260余套、飞机模线60余套,制造样板1500余件,取得了企业、学校、学生“三满意”的效果,该30名学生中有15人毕业后为成飞公司录用。成功的产学合作实践,奠定了实施产学合作的良好基础,为学校与企业进一步实施产学合作教育创造了有利的条件。[4]
适应航空企业数控技术应用、技术进步和持续发展的要求,充分发挥学院的教育优势,有效利用企业的工程环境、技术力量、工艺装备、生产过程、管理理念等宝贵的教育资源,探索并实施校企产学合作教育新模式,满足企业对高素质、强能力数控技术应用人才的迫切需求,成为学院和航空企业的共同的目标、利益与追求。
四、我院数控技术应用专业实施产学合作教育的实践[4][5][6]
对于数控技术应用专业人才的培养,我院坚持“企业需求、产学合作和就业导向”原则,依托航空企业,进行了卓有成效的探索。
1.建立专业顾问委员会,为产学合作教育的实施提供组织保障
开设数控技术应用专业后,学院即建立了由成都飞机工业集团公司、成都发动机集团公司、成都航空仪表公司等单位的工程技术人员为主体的专业顾问委员会。各委员作为学院的兼职教师或客座教授、副教授,为学院提供市场需求预测、人才需求信息和技术发展信息,直接参与人才培养模式的论证、专业教学计划的开发工作(含毕业生从业岗位与岗位任职分析,专业知识、能力、素质结构体系构建,课程设置与岗位技能训练项目确定等),直接或间接参与专业教学的组织与实施(含指导课程教学内容的选择,岗位技能考核,开设专题技术讲座,兼课,为本专业学生参加岗位见习和校外实践学习提供支持并创造条件),指导专业教师队伍建设和教材建设,为青年教师参加工程实践提供支持和便利条件,为改革教学内容和教材建设提供信息、资料等。此外,通过专业顾问委员会委员作用的发挥,密切学院与企业的联系,为学院和企业架起产学合作的桥梁,并为开展产学合作教育提供组织保障。
2.以满足企业需求为目标,构建产学合作教育新模式
在深入航空企业广泛调研并进行职业分析的基础上,经过严格的可能性和可行性论证,学院在专业顾问委员会的指导下,借鉴国外实施产学合作教育的经验和CBE、“双元制”(Dual System)教育模式,结合我国国情和航空企业特点,在行业的牵动和企业的主动参与下,在五年制数控技术应用专业,构建出了依托以成都飞机工业集团公司为主要合作伙伴的产学合作共同培养高职人才的 “3.5(学校)+0.5(工厂)+0.5(学校)+0.5(工厂)”的“教学一实践”双循环“学工交替”教育教学模式;在95级中试点实施了“4(学校理论教学3.5 +工厂实践学习0.5)+ 1(企业理论教学0.5+企业顶岗实践0.5)”的校企大循环、“教学一实践”小“双循环”“学工交替”教育教学模式;在三年制高职教育种实施了“2.5(学校教育)+0.5(企业顶岗)” 校企产学合作教育教学模式。
以此为基础,按照“以胜任职业岗位(群)需要为目标,以职业能力培养为主线,以用人单位要求为质量标准”的指导思想,基于反向设计原理,开发出了新型的数控技术应用专业教学计划。即,首先以现代化生产第一线岗位对数控技术应用人才的知识、能力、素质要求为目标,反向设计专业技术人才应能履行的职责(岗位—职责分析与职责—任务分析);其次,依据每项职责的履行,制订相应的知识、能力与素质要求(知识结构框架、岗位技能训练构架及训练项目、第二课堂活动安排);之后,重新设计教育教学课程,构建满足知识、能力、素质要求的课程体系;最后形成实施性教学计划。
新开发的数控技术应用专业教学计划,体现了高职教育的“双证制”和“多证书”培养要求,由理论教学和职业技能训练(实践教学)两个平行的互为支撑的体系构成。理论教学体系由政治素养、信息工具、工程基础、专业技术和横向扩展(选修)5个板块构成,每个板块又由1—4个模块组成。根据每个模块的功能,在其内部设置所必需的课程与教学内容,从而使每个模块的功能具体、目标明确。职业技能训练体系由实验与操作技能、技术应用能力、实习与毕业设计和综合实践4个板块30余项构成。五年制实践环节占教学总周数的40%(若扣除部分无实践环节的文化课课时,实践教学与理论教学之比为1:1),三年制实践环节占教学总周数的48%以上。学生完成教学计划规定的各个环节的学习后,除获得毕业证书外,还应获得大学英语三级或BEC一级、大学计算机一级或省劳动厅二级、AutoCAD一级、中级机工、中级加工中心操作工以及初级Solid edge、Pro/E或UG资格证书。
3.加强教学基本建设,大力推进以课程改革为核心的教学改革
专业教学基本建设是人才培养的基本保证。近几年来,学院在数控技术应用专业实施了以创建国家级示范性专业为目标的专业建设工程,大力加强该专业的教学基本建设。
在教师队伍建设上,采取“引、送、培、聘”等多种途径和方式,先后引进9名教师、送读工程硕士研究生6名、与航空企业一起培训教师11名,聘请企业13名技术骨干担任学院的兼职教师,改善了数控专业师资队伍结构,进一步加强和充实了数控专业教师队伍,提高了教师队伍的素质,初步建成了一支素质优良、精干高效的“双师型”专兼职教师队伍。
在教学设备建设上,先后斥资500余万元,购置了先进的数控加工中心机床1台、生产型数控车床5台、数控铣床5台、数控电火花机床、线切割机床、数控注塑机各1台,建成了机电综合实验室和CAD/CAM专业机房,购买和获赠网络版AutoCAD、Solid edge、Pro/E和UG软件,作为美国EDS、AutoDesk公司Solid edge和AutoCAD软件授权培训与考试中心、国家职业技能鉴定所和四川省电加工学会培训基地,具有数控加工中心和电加工(初、中、高级)的职业技能鉴定资质,为有效开展校内数控加工基本技能训练创造了良好的条件。特别地,在设备选型、数控系统配备、设备交货验收、设备使用与产品生产等过程中,产学合作教育的成飞公司、成发公司等航空企业给予了学院强有力的技术支持。
在教材建设上,遵照“优先选用,加强建设”的思想和“优先选用优秀高职与高专教材,积极参加高职高专统编教材的编写,编写校内教材和讲义”的原则,紧紧围绕数控技术应用专业人才的培养,教材选用基本实现了由学校根据课程教学基本要求选择到为满足企业对学生专业技术应用能力要求的转变。与此同时,积极推进体现专业教学改革,引入企业实用新技术,增强针对性、实用性、先进性、综合性为特点的教材建设,主持开发了由化学工业出版社(教育部高职高专规划教材指定出版社)出版的数控系列教材建设工作。先后主编、参编数控专业高职教材7本,为顺利推进以课程改革为核心的教学改革和提高教学质量提供了基本保障。
在课程建设上,以还原工程技术应用原貌、回归工程现场技术应用、适应第一线技术人员职业岗位工作要求为导向,积极推进以课程综合化为主要特点的课程改革:进行了对工程力学、机械设计基础、液压与气压传动向机械设计技术基础,检测技术、微机原理与接口、机床电气控制等向机电控制技术基础,金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械加工工艺、机床夹具设计和技术测量向机械制造技术的课程综合,实施了数控原理与数控机床、数控加工工艺与数控编程、模具设计与模具制造工艺的课程整合;在课程内容上,引入代表我国制造业先进水平的成飞公司现场应用的先进技术;在教学方法上,倡导并积极支持和鼓励教师采用适合高职课程教学的多种多样的启发式教学;在教学手段上,以提高教学效果为目的,购买实用的课程教学软件、开发CAI课件、添置企业正在应用的集成软件,配备多媒体教学设备,恰当运用现代化教育技术。
4.依托企业实施产学合作教育,共同培养高职人才
在数控技术应用专业人才培养过程中,学院发挥在高职教育教学规律的把握、基础文化课程教学、专业理论课程教学、学生实验技能培养和基本操作技能实训以及基本数控操作技能训练等方面的优势特长,实施基本素质教育、基础课程教学和基本能力训练;有效利用和发挥企业在经营理念、工程环境(生产氛围、技术人员、应用技术、生产过程、管理方式、设备等)、企业文化等方面应用型人才培养重要的教育资源,使学生的生产实习、毕业实习能在以成飞公司为首的企业以顶岗方式学习,部分课程设计(例如CAD/CAM软件应用、数控加工工艺与编程、数控加工技术应用等)、毕业综合实践和毕业设计能在企业结合企业的现场生产和技术应用进行,让学生接受企业“真刀真枪”的“实战”训练,并接受企业岗前录用考验。
五、结 语
1.以就业为导向、以满足企业需求为目标、依托航空企业构建人才培养新模式并实施产学合作教育培养的数控技术应用专业人才,由于人才培养定位准确,人才培养模式突出学生素质教育和能力培养,培养过程中的学校教育为学生打好了基础,培养学生具有良好的基本素质和基本技能;以成飞公司为主的企业教育使学生置身于现代企业之中,接受了企业文化的熏陶,学习了工程现场应用的知识和技术,培养了实践动手能力和专业技术应用能力,树立了良好的职业道德和敬业精神,明显提高了职业素质和履行职业岗位职责的能力。
2.校企产学合作教育,不仅有效发挥了学校和企业各自的教育优势,密切了学校和企业的合作关系,提升了产学合作层次,落实了对“适销对路”的应用型人才的素质、能力和知识的培养,而且为毕业生就业架起了桥梁,开出了“直通车”,构建出了一种有效的就业机制雏形,使学校专业人才培养与企业专业人才使用的“无缝”连接成为可能。
3.产学合作教育促进了校企“以互惠为基础、以服务求支持、以双赢为取向”机制的建立。一方面,产学合作教育培养的学生职业素质高、熟悉数控机床操作、专业技术应用能力强,深受企业的欢迎。统计数字表明,该专业培养的毕业生一直供不应求,连续五届500多名毕业生的一次就业率均保持在95%以上,其中直接在以成飞公司为首的航空企业就业的学生人数比例连年超过30%。仅2001年至2003年,学院优先为成飞公司输送了100多名优秀毕业生,主要充实在该公司数控中心生产一线,使该公司数控中心的一线技术力量得到明显加强,在提高“X型号”机型生产质量、缩短生产周期等方面产生了显著的经济效益。另一方面,学院利用现有教学条件和技术优势,积极面向企业开展各种技术咨询和培训服务,如为成都航空发动机公司开展CAD/CAM技术与应用培训、为四川斯耐克马航空发动机维修公司(中外合资)开展CAD软件培训等,从另一个层面为航空企业提供了技术支持。
我院在数控技术应用专业依托以成飞公司为首的航空企业实施产学合作教育,培养数控技术应用高职人才的实践,走出了一条产学合作教育的可持续发展之路。这种产学合作教育的实践使我们深刻认识到,高职教育的发展必须适应经济社会发展和企业技术进步的要求,与企业建立共同的目标和利益追求,形成校企互动的产学合作培养机制。惟有如此,产学合作教育才能真正成为我国高职教育的重要内容、有效途径和健康发展的必由之路。
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[4] 陈玉华.五年制高等职业教育研究与实践[M].高等教育出版社,2003年
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[6] 俞克新.高等职业教育的理论探索与教改实践[M].高等教育出版社,1999年
作者简介:
陈玉华(1963—),男,河北泊头人,华中科技大学高等教育学博士研究生,成都航空职业技术学院副院长、副教授,从事高等职业教育理论与实践研究;刘建超(1965—),男,贵州天柱人,成都航空职业技术学院机械工程系主任、副教授,从事现代机械制造技术、高等职业教育研究;熊熙(1971—),贵州清镇人,成都航空职业技术学院机械工程系副主任、讲师,从事数控加工技术、高等职业教育研究;汤立民(1955—),浙江金华人,成都飞机工业集团公司数控中心主任、教授级高工,从事数控加工技术应用研究