培养“数字工匠”,提升集团服务能力_案例征文 来源: 发布时间:2019-01-14 浏览次数:27

    本案例征文被《上海市职教集团十年报告暨优秀案例专辑》收录,并由华东师范大学出版社2018年12月出版,主编竺建伟。


培养“数字工匠”,提升集团服务能力

□  上海市静安职业教育集团 刘新宇 袁允伟

一、  实施背景

上海市静安职业教育集团(以下简称 集团)是一个2013年成立的区域性职业教育集团,集团内的职业院校有上海行健职业学院、上海市逸夫职业技术学校、上海市市北职业高级中学、上海市商业学校和上海市聋哑青年技术学校,集团内的企业有中国商飞上海飞机制造有限公司,上海市市北高新园区等。集团以问题为导向,发挥集团的技术优势,实施静安区职业院校“数字工匠”培养行动计划(简称 培养行动计划),主动服务国家发展战略,服务区域经济发展,服务职业院校学生的成长成才。

1.  服务国家发展战略

党的十八大提出实施创新驱动发展战略,强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。《国家创新驱动发展战略纲要》的文件中指出,创新鼓励人人创新,人人皆可成才、人人皆尽其才。创新要推动创客文化进学校,开展品牌性创客活动,鼓励学生动手、实践、创业。最近国家又提出,推进人工智能产业的发展,要实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育。职业学校也要开展人工智能技能培训。“我们要让科技工作成为富有吸引力的工作、成为孩子们尊崇向往的职业,给孩子们的梦想插上科技的翅膀,让未来祖国的科技天地群英荟萃,让未来科学的浩瀚星空群星闪耀。” 实施静安区职业院校“数字工匠”培养行动计划(简称 培养行动计划),就是培养创新型技术技能人才,服务国家发展战略

"中国制造2025"国家实施创新驱动,提升中国制造业水平的行动纲领。"中国制造2025"的主攻方向是智能制造。2016年第九届全国 3D 大赛以“‘3D设计’助力‘工业互联’,‘数字工匠’支撑‘智能智造’”为口号,积极推进“面向中国制造2025应用型技术技能人才产教融合培养试点示范工程”。集团的培养行动计划使用“数字工匠”的概念是在大赛的启发下形成的。不过,集团对“数字工匠”所掌握的技术技能与大赛定义的有所不能,大赛定义的“数字工匠”的核心技术技能是3D数字建模,我们集团定义的“数字工匠”的核心技术技能除了3D数字建模,还包括人工智能、机器人、物联网等技术。

2.  服务区域经济发展

上海正在全力打响上海服务、上海制造、上海购物、上海文化四大品牌。

上海是中国近代重要的民族工业发祥地,“上海制造”曾有着辉煌的历史。为了落实和服务国家战略,上海要加快建设全球卓越制造基地,重新擦亮“上海制造”的品牌。静安区不仅是上海最繁华的国际商贸区,静安区也有在制造业领域处于顶级水平的航空制造业。中国商用上海飞机制造厂就坐落在静安区。乘着上海飞机制造厂的国产大飞机ARJ21项目上马的东风,上海行健职业学院主动调整对接,成为中国商用上海飞机制造厂的教育培训基地和中国商飞总装制造中心创新人才培养合作伙伴。静安职业教育在服务航空制造业的过程中,了解到数字化、智能化对制造业的深刻影响,此后也有了3D建模和3D打印领域的技术积累。

“上海服务”在历史上有过美誉,上海的服务不仅包含生活有关的传统消费服务业,还有现代服务业,有与制造业密切相关的生产性服务业。上海北部横贯有一条河流叫走马塘,走马塘的南岸有一片区域,1958年起归入彭浦机电工业区, 1988年成为走马塘工业小区,1992年又扩建为市北工业新区,产业结构从高污染的重工业逐渐转向印刷、服装、电子等低污染轻工制造业。2003年,市北工业新区取经南洋,在国内率先提出发展2.5产业(生产性服务业),开始向现代服务业园区转型。2009年,更名为市北高新技术服务业园区,之后产业不断变迁成为上海国家高技术产业基地,上海首批生产性服务业功能区、首批上海市战略性新兴产业基地,目前浪潮集团、鹏博士、上海数据港等超过了150家大数据云计算企业入驻园区,成为了上海云计算、大数据、人工智能等战略新兴产业的核心承载区和中国创新型产业社区示范区。市北园区的转型与嬗变,映射了区域中的传统工业转向生产性服务业,转向数字经济的战略性新兴产业。

上海是中国电影的发祥地,在中国百年电影发展史中创造了辉煌成就。上海要转换上海经济发展的动能,要发展数字文化创意产业。在上海市委市府的大力支持下,位于新静安北部的上海大学延长校区,约占静安1/4面积的区域,将规划成为中国影视后期制作为重点的全产业集聚区,成为上海创意及影视产业的文化地标。

目前区域经济中的产业都在向数字化、智能化方向发展,职业教育不能置身于数字化、智能化之外。放眼世界,职业教育随产业的升级而变化。德国政府在2013年提出了“工业4.0”的概念,德国联邦职业教育研究所(BIBB)也推出了“职业教育4.0”。 德国“职业教育1.0”强调面向生活职业的传统职业品质,“职业教育2.0”强调以专业领域专门化和基本教育为基础的专门化职业品质,“职业教育3.0”强调在过程中独立负责的行动过程导向的职业品质,“职业教育4.0”强调在数字化工作世界的经验导向和科学导向的拓展职业品质。数字化成为“职业教育4.0”灵魂。实施培养行动计划,是集团面应对区域产业变迁,服务区域经济发展,升级区域职业教育的举措。

3.  服务学生成长成才

学生成长成才是职业教育的根本出发点和落脚点,也应成为集团工作的出发点和落脚点,推行培养行动计划就是直接面向学生,弘扬工匠精神和创客文化,传授数字化技能,培养科技小达人,成就学生的精彩人生。

工匠自古就有,农耕时代的工匠与数字时代的工匠掌握的技能是不一样的。数字时代呼唤“数字工匠”。通常认为“创客”一词来源于英文单词"Maker”,是指出于兴趣与爱好,努力把各种创意转变为现实的人。美国《连线》杂志(Wired)总编克里斯·安德森认为,创客、互联网和制造业的结合将会掀起新的工业革命。他介绍的数字创客,与我们的数字工匠概念高度相似。推行培养行动计划不仅是服务国家战略、服务区域经济,更是为了学生的成长成才。受惠于培养行动计划。行动计划涉及的高新技术在社会培训中是高价项目,而集团推行行动计划职校学生能有机会免费使用3D打印机、激光内雕机、类人形机器人、桌面机械臂等昂贵的仪器设备,免费接受高新技术的指导和培训,大大提升了职校学生的社会竞争力,同时也受到学生家长的支持。

 

二、  实施目标

1.短期目标  

每年有80名以上学生参加集团组织的3D建模、3D打印和机器人创意设计大赛,每年新建20多个创客团队,树立4个以上明星创客团队,产生5名以上科技小达人和10个以上优秀的学生作品。集团将开设“创新教育与数字工匠”系列课程师资培训课程,教师的数字化创新技能有所提高,在教师培训中产生一批微作品,培养一批能辅导学生创客活动的教师。

2.中长期目标

每个职业院校学生,不论什么专业,在校期间能够参加一次3D建模和3D打印或机器人、人工智能方面的创客竞赛活动,有一个可炫耀的微作品。学生普遍对数字化技术感兴趣,学以致用,知行合一,动手能力和创新能力普遍提高。

集团通过培养行动计划,摸索出一些成功的可复制可推广的案例,在数字化方面的技术积累上又进了一步,服务国家战略和区域经济的能力得到较大的提升。

三、  实施过程

1.  办赛参赛,以赛促学

集团依据在3D建模、3D打印、3D激光内雕、机器人、机械臂、物联网等技术领域的技术优势,定期办好“静安区职业教育3D创新设计和3D打印制作大赛”和“静安区职业教育机器人和物联网创意设计大赛”(简称 创新大赛 );集团提供设备和技术,积极支持职业学校参加上海市团委、教委组织的机器人大赛,参加世界机器人大赛。2016年上海团市委、教委等主办“‘未来杯’上海市高中阶段学生机器人大赛“,上海市北职业高级中学首次参加,得了一个二等奖,两个三等奖。2017年组队参赛,得了一个二等奖,三个三等奖。在2018上海市青少年人工智能创新大赛上,市北职业高级中学2支学生团队做智能机械臂的堆垛表演,3支学生团队参加智能驾驶机器人比赛。在2018世界机器人大赛总决赛中,上海市市北职业高级中学有两个机器人团队首次参加Dobot智造大挑战比赛。经过努力获得大赛的团体“智造创新奖”,并获得个人赛二等奖(银奖)和联队赛三等奖(铜奖)。

2.  行“双导师卓越技师计划”

集团获上海市教委职教处专项经费支持,参考教育部《卓越工程师教育培养计划》,试行称为“双导师卓越技师计划”项目。集团用项目经费,聘请一些企业能工巧匠和学校老师作为双导师,指导学生开展3D建模、3D打印、激光内雕、机器人、影视多媒体、软件开发、课件研制等学生团队创新活动。

3.  开设网上“众创空间”

创客活动的一个重要特点是让学生及时了解新科技、新知识,分享自己的制作经验。但是,目前学校的图书馆和学生社交网站都缺少科技创新活动所需的情报资料,缺少学生作品展示空间和经验分享空间。集团在自己网站上开设“众创空间”专题栏目。栏目分众创知识空间和众创实践空间两子栏目。众创知识空间收集和整理了上百篇关于众创和创客、3D打印、机器人、影视创意、互联网+、中国制造2025、上海科创中心建设、教育信息化、产学合作等专题的最新媒体报道和技术资料。众创实践空间则主要介绍开源的软件硬件和制作技巧等。

四、  实施保障

1.建立联合实验室

集团原先与企业合作主要集中在专业建设、学生实习就业领域,主要面对院校和企业,实施培养行动计划,使集团工作面向学生,惠及学生,使产学合作有了新的内涵。开展项目和活动需要设备仪器和相关技术,静安职教集团与一些集团外的高新企业签订产学合作协议,建立联合实验室,联合对某项技术和任务进行合作攻关,创造条件让学生参与。目前,集团与着名的3D打印的上市公司杭州先临三维有限公司建立3D打印技术的联合实验室,与上海启培智能科技有限公司建立了机器人联合实验室。目前,集团的联合实验室已拥有3D打印机、人形机器人、精密机械臂、Arduino、树莓派机器人器件等创客活动所需的设备器件和企业的技术支援。

2.创建学生的评价激励机制

培养行动计划以微作品、微项目、微课件等为项目成果,在集团网站进行宣传展示。培养行动计划根据学生的制作成果,集团出具写实证书;根据集团创新大赛的情况颁发奖状和奖品,激励学生的学习

可作为学校之外的第三方评价,与构建学校评价与社会评价相结合,实现评价主体多元、评价方式多样的学生成长评价体系相吻合。

五、特色与成果

1.跨专业、跨学科,零起点培养模式

3D建模、3D打印、激光内雕、机器人智能小车、类人形机器人、精密机械臂等都是些具有科幻色彩的“高大上”技术,这些技术通常会认为太高端太专业了,不适合于中职学生学习,更不适合非专业或跨专业的学生学习。

但是,事实并非如此。目前,国内大多数学生创新大赛对参赛选手都不作专业限制,参加集团的创新设计大赛及创客活动的学生也可以是零基础,跨专业的。

青少年的数字化教育越来越重视。软件技术和硬件技术在不断进步,现在,很多软件和硬件模块化、图形化了,是为青少年学习数字化技术而专门开发的。过去要有高等教育的专业基础的大学生才可学的技术,现在中小学生都可以学。当然,我们培养行动计划所选的项目和技术是经过专业教师筛选的,适合职业院校学生年龄段的。在我们有这样的案例:上海市聋哑青年技术学校的听力障碍学生,在学校毛蕾老师和王龙非老师的悉心指导下,在集团的技术和设备支持下,组织多支学生创客团队,参加集团3D建模和3D打印创新设计大赛,创作的鲁班锁作品,完成了大赛布置的任务,获得大赛的一等奖和二等奖。

职业院校的教学管理基本上是按专业的,而科技创新、数字化技术应用常常是跨界、跨专业和跨学科的,集团培养行动计划常常是通过团委和学生处,而不是教务处来组织实施,参加的学生不分专业。

2.做中学、做中乐,职教创新的实践场

教育部在《教育信息化十三五规划》中提出,“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间’、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展,发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用”。

培养行动计划是以学生动手设计制作完成多少的小作品、小程序、微项目,以工程教育的思维来推进的,而不单是学生掌握多少知识和技能。说起学校要开展3D建模、3D打印、激光内雕和机器人活动,往往想到要安排多少课时的课堂教学。在传统的课堂里,教师是权威,是知识和技能的传播者。在数字化技术学习中,采用了创客空间的形式,而不是课堂教学的形式。教师不再成为所有知识的传播者,中心已经从教师转换到学生,一切为了学生的做和学。教师可能是引导者、参与者和旁观者。在数字化技术学习过程中,培育工匠精神和创客文化,知行合一,鼓励做中学,玩中学,体验DIY的乐趣。许多学生学习的动机,不单单因为掌握这些数字化技术对今后的就业可能有优势,而是感觉数字化技术超级好玩。学生的好奇心,求知欲和创造欲会使学生产生驱动力,动手完成一个任务或作品,能使学生获得成功的喜悦,享受自己的制作成果。

集团通过培养行动计划,筛选出一批技术含量高学生喜爱的“短平快”项目,如国产高精度机械臂分拣码垛,机械臂作画,类人形机器人舞蹈、鲁班锁3D建模、软件装配、3D打印、激光内雕等。学生完成这些项目化的时间不多,入门的门槛不高,几乎是零基础,学习过程很愉悦,完成的作品很耀眼。

3.增信心、提能力、学生风采精彩展现

说要职校学生主要以自学的方式,学会3D建模、3D打印、激光内雕和机器人技术,许多人都绝对不信,学生开始时也信心不足。然而,实践证明职校学生的自学能力是有的,就看老师如何激发。职教集团组织的3D打印创新设计大赛--鲁班锁的设计与3D打印大赛,学生是零起点,指导教师从布置大赛要求,讲解和示范三维设计软件的使用方法和答疑解惑,累计讲课时间不超过4个课时。学生要完成鲁班锁创新设计、渲染、装配甚至仿真,完成作品介绍和制作的PPT演示文档和制作过程的微视频,提交STL文档、PPT文档和微视频,涉及的很多技能都是课堂学习之外的,学生都是自己从互联网上搜索到的。大赛之后,学生会非常自豪地告诉你,大部分技术是他自学的,自己钻研的,类似于苏伽特.米特拉教授的“墙洞”效应。

集团曾协助市北职高参加机器人大赛,指导老师和学生几乎同时接触到大赛指定的型号机器人。职教集团请机器人生产厂家的技术员讲解机器人编程方法和操控效果,老师作为参与者陪学生一起玩了两天,之后,学生自己搭建机器人模型,编写程序,反复调试,终于机器人能够完成大赛规定的任务。两个月以后,厂家的销售经理看了机器人的完成的工程动作后非常吃惊,提出是否可以借学生作为厂方的辅导老师。

通过培养行动计划,产生一批好作品,在集团网站上展现静安职业院校学生在数字化技术领域的风采。上海商校“数字超级熊”激光内雕作品、市北职高“南海灯塔”的激光内雕作品、上海行健职业学院“C919”国产大飞机3D建模与3D打印模型,上海行健职业学院的鲁班锁3D建模、装配仿真作品、市北职校的类人机器人舞蹈“歌声与欢笑”作品、市北职高的机械臂程序颜色分拣和码垛作品、上海商业学校“绿水青山”机械臂书画等一大批作品等及相应的创客团队精彩亮相,在网站上受到极大的关注。

六、 体会与思考

培养行动计划有利于集团构建一个新型产学研培一体化的研发平台。上海教委正在建立教师的市级、区级、学校三级培训体系,中等职业学校的专业师资培训由区域职教集团承担。静安区依托在培养“数字工匠”方面的实践,开发了3D建模和3D打印、激光内雕、人形机器人,机械臂编程等4门“创新教育与数字工匠”系列培训课程,搭建了相应的实操环境,即将启动区级层面的师资培训。

集团有了培养“数字工匠”领域的指导案例,有了数字化技术领域的设备和技术积累,还可以用于普职渗透的实践,推行“面向人人”的职业教育理念。在上海市北职业高级中学举行的“遇见未来的自己”职业体验日中,智能机器人小车、人形机器人和激光内雕机由于技术含量高,编程操控简单,普教学生和家长蜂拥而至。集团的以智能智造为场景的机械臂分拣码垛项目,吸引了普教上海市回民中学马校长的关注,学校派出3名教师和4名高中学生到市北职校一起参加项目活动,与市北职高的团队一起,分别代表上海的“高中组”和“职校组”参加国家工信部等组织的世界机器人大赛总决赛。

培养行动计划得以实施和推进,得到各级领导的关心和支持。静安区教育局积极推进培养行动计划,把培养行动计划列入年度工作要点。培养行动计划也受到市教委职教处和装备处的专项经费支持,培养行动计划还受到中国职业技术教育学会和上海中华职教社的关注。集团的“成就出彩人生 创新集团工作机制”一文入选《全国职业教育集团化办学典型案例汇编(2016年)》,并由高等教育出版社公开出版,“校企建立联合实验室,提升科研服务能力”的内容入选《中国职业教育集团化办学发展报告(2017)》, “职教集团显身手 校企合作育英才”一文入选《2017 上海职业教育蓝皮书》,“培养‘数字工匠’,推动区域职教发展升级”入选《全国职业教育集团化办学典型案例汇编(2017年)》。