“双碳”背景下工业互联网应用专业群的组建及课程体系建设研究.pdf

第 2 期文章编号：员远苑猿鄄圆园圆圆（圆园23）02鄄0051鄄05“双碳”背景下工业互联网应用专业群的组建及课程体系建设研究葛慧杰，张耀锋，付晓艳（天津工业职业学院，天津 300400）收稿日期：圆园22原06原25基金项目：天津市高等职业技术教育研究会 2021 年度科研课题“1+X 证书制度下专业教学标准和职业技能等级标准有效融合的途径与实证研究”（2021-3207）；天津工业职业学院 2022 年度科研计划项目“工业互联网应用 专业课程建设研究与实践”（202218）作者简介：葛慧杰（1980-），男，河北保定人，副教授，硕士，主要研究方向为自动化技术、职业教育；张耀锋（1981-），男，河北邢台人，副教授，硕士，主要研究方向为智能互联网络技术、职业教育；付晓艳（1986-），女，河北邯郸人，讲师，硕士，主要研究方向为工业互联网技术、职业教育。摘要：工业互联网是工业制造业实现提质增效、节能减排、落实“双碳”战略的有效途径之一。工业互联网应用专业群对接工业互联网产业，各专业对接工业互联网产业链的各环节，以工业互联网应用专业为核心，各专业协同发展发挥专业集群效应，以多个职业技能等级证书为引领，构建各专业课程模块，形成三阶段、六证书、多模块的模块化课程体系，进而全面提高高素质技术技能人才的培养质量。关键词：工业互联网；专业群；课程模块中图分类号：G719.21文献标志码：A2020 年 9 月，我国在七十五届联合国大会上提出，在 2030 年碳排放不再增长（即碳达峰），至2060 年通过节能减排、植树造林等多举措实现碳排放与碳吸收大体相当（即碳中和）。碳达峰与碳中和简称“双碳”。随着“双碳”国家战略的持续推进，工业制造业等传统产业亟待转型升级。2021 年10 月国务院印发了 2030 年前碳达峰行动方案，在工业领域碳达峰行动中提到“深入实施绿色制造工程，大力推行绿色设计，完善绿色制造体系”1。工业互联网依靠工业级的网络平台，通过现代传感技术、通信技术将工业制造过程中的设备、产品、人员等全要素连接起来，从而通过智能化的生产、制造和运营提高效率、节能减排。因此，工业互联网既是传统工业制造业现代化、智能化的必由之路，也是落实国家“双碳”战略的有效途径。高等职业教育肩负着培养面向生产、建设、管理一线的高素质技术技能人才的重任，伴随着经济和产业的转型升级，高等职业教育专业群应当主动对接行业产业。工业互联网应用专业群由工业互联网应用、电气自动化技术、智能互联网络技术、应用电子技术四个专业组成，分别对接工业互联网产业的工业平台、自动化应用、工业物联网、工业传感技术四大领域。专业群人才培养应融入“双碳”理念，构建由“生态文明建设”和“新能源与能源储备概论”所组成的“双碳”教学模块。专业群其他教学模块则依据职业岗位群的典型职业岗位能力，结合相应的职业技能等级证书的职业技能要求进行构建。一、工业互联网与“双碳”的逻辑关系“双碳”这一国家战略的实施是一个多维度的浩大工程，必将推动经济社会和相关产业的转型升级。工业制造业实现“双碳”目标，当下主要有两个路径，一是采用能源替代方式，即改变现有能源结构，以新能源、清洁能源逐步替代化石能源。二是依靠工业互联网的赋能，彻底改变现有工业制造业的粗放型生产方式，通过智能制造提升绿色制造水平，提高资源和能源的利用效率。自 2017年 国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见 发布之后，以工业互联网为引领的工业制造业的转型升级便拉开帷幕。工业互联网是面向工业制造业领域，依靠开放的工业第 25 卷第 2 期河 北 软 件 职 业 技 术 学 院 学 报灾燥造援25晕燥援2圆园23 年 6 月允燥怎则灶葬造 燥枣 匀藻遭藻蚤 杂燥枣贼憎葬则藻 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻Jun援圆园23河 北 软 件 职 业 技 术 学 院 学 报第 25 卷级的网络平台采用现代传感器技术和通信技术将原料、设备、生产线、产品、客户、销售等全要素紧密连接。采购、生产、销售、物流等各环节均可共享工业生产制造全过程的各种信息，通过工业大数据分析和智能化生产制造方式全面提高生产效率、降低制造成本，实现集约化生产和运行，提高投入产出比。面对我国工业制造业在工业互联网推动下的转型升级，工业互联网应用专业群应当主动培养适应工业互联网产业和现代工业制造业需要的具有一定“双碳”思维的高素质技术技能人才2。二、工业互联网应用专业群的组群逻辑专业群的组群逻辑主要有三种模式，一是产业发展逻辑，即专业群与产业对接，各专业与产业链中一环或几环对应；二是职业分类逻辑，即专业群与相近的多个职业类型对应，各专业对应一个或几个职业类型，且各专业对应的职业类型有一定的相似性或相通性；三是知识技术逻辑，即以有相近知识技能背景的专业组群，各专业的知识技能背景有较强的相关性或相似性。3工业互联网应用专业群采用产业发展逻辑组建。工业互联网产业可分为上游、中游和下游，其上游为以传感器和控制器为代表的智能硬件；中游为面向边缘层、Iaas 层、Paas 层、Sass 层的多种工业互联网平台；下游为各种专用工业仪器仪表和自动化设备。4工业互联网产业应用于工业制造业升级共包含四大主要领域，分别为工业传感器与标识解析、自动化应用、工业平台应用、工业物联网应用。工业互联网应用专业群由四个专业构成，其中应用电子技术专业为先导对应工业传感器与标识解析；电气自动化技术专业为场景对应自动化应用；工业互联网应用专业为核心对应工业平台；智能互联网络技术为手段对应工业物联网。专业群组群结构如图 1 所示。三、工业互联网应用专业群的岗课证融合设计工业互联网应用专业群的课程体系建设思路是：通过深入行业企业调研归纳典型职业岗位群提炼典型职业岗位能力，结合典型职业岗位所对应的职业技能等级证书的技能要求构建课程体系，力求实现岗、课、证、赛相融合。专业以考取相应的职业技能等级证书为引领、以课程模块实施为手段、以获取职业岗位能力为目标构建模块化课程体系。5工业互联网应用专业群四个专业共考取六个职业技能等级证书，引领专业群四个专业的六个专业核心教学模块的建设（详见表 1）。图 1工业互联网应用专业群结构专业名称职业技能等级证书职业岗位能力工业互联网应用工业互联网网络运维工业互联网网络管理、调试、运维、系统搭建、状态监控、设备选型、平台管理、故障检修、预测性维护等能力工业互联网设备数据采集工业物联系统研发、数字化产线升级、标识解析、工业传感器应用、多种设备数据采集、设备数据采集应用与运维等能力电气自动化技术电工交直流传动系统装调维修、电气系统装调维修、自动控制系统装调维修、电子电路装调维修等能力应用电子技术物联网单片机应用与开发智能终端软硬件开发、单片机程序开发、传感器网络应用、物联网系统运行维护、硬件电路设计、无线通信模块编程等能力工业传感器集成应用工业传感器安装调试、设备联网、设备运行和维护、平台管理及实施，工业传感器的操作、编程、测试、调整和系统集成等能力智能互联网络技术物联网工程实施与运维物联网设备安装与调试，物联网应用系统部署，物联网系统集成，物联网工程实施、方案设计等能力表 1专业群职业岗位能力与职业技能等级证书52第 2 期工业互联网应用专业为专业群核心专业，是2021 年国家职业教育专业目录新增专业，隶属于装备制造大类下的自动化小类，专业代码为460310。该专业对应职业为工业互联网工程技术人员，典型职业岗位有工业互联网网络运维、工业互联网集成应用、工业互联网设备数据采集、工业互联网预测性维护等岗位。根据职业典型职业岗位能力要求，该专业考取职业技能等级证书为教育部 1+X 试点第四批证书中的工业互联网设备数据采集和工业互联网网络运维两个职业技能等级证书，专业人才培养方案设置数据采集和集成运维两个课程模块予以支撑。电气自动化技术专业与工业互联网应用专业同属于装备制造大类下的自动化小类，专业代码为 460306。该专业对应职业为电气工程技术人员和自动控制工程技术人员，典型职业岗位为电气自动化设备生产、安装、调试与维护，自动控制系统生产、安装及技术改造等岗位。根据职业典型职业岗位能力要求，该专业考取职业技能等级证书为人力资源和社会保障部的电工和教育部 1+X 试点第四批中的两个职业技能等级证书，专业人才培养方案分别设置电工和数据采集两个课程模块予以支撑，其中数据采集课程模块与工业互联网应用专业通用。应用电子技术专业隶属于电子信息大类的电子信息小类，专业代码为 460310。该专业对应的职业为电子设备装配调试人员、电子专用设备装配调试人员、电子工程技术人员，典型职业岗位为嵌入式系统设计制造、电子产品安装调试、电子产品生产工艺管理、电子产品生产设备操作与维护等岗位。根据职业典型职业岗位能力要求，该专业考取教育部 1+X 试点第四批证书中工业传感器集成应用和物联网单片机应用与开发两个职业技能等级证书，专业人才培养方案设置单片机和工业传感课程模块予以支撑。智能互联网络技术专业隶属于电子信息大类的通讯小类，专业代码为 510307。该专业对应的职业为新职业物联网工程技术人员，典型职业岗位为利用仪器和专用工具对物联网设备和系统进行安装、配置、调试的岗位。根据职业典型职业岗位能力要求，该专业考取教育部 1+X 试点第四批证书中工业传感器集成应用和物联网工程实施与运维两个职业技能等级证书，专业人才培养方案分别设置工业传感和物联网工程两个课程模块予以支撑，其中工业传感课程模块与工业互联网应用专业通用。四、工业互联网应用专业群模块化课程体系的构建工业互联网专业群由工业互联网应用、电气自动化技术、应用电子技术、智能互联网络技术四个专业构成。每个专业考取两个职业技能等级证书，其中应用电子技术专业和智能互联网络技术专业均考取工业传感器集成应用职业技能等级证书，工业互联网应用专业和电气自动化技术专业均考取工业互联网设备数据采集职业技能等级证书，专业群共考取六个职业技能等级证书。依据专业群及各专业的职业岗位能力要求，结合高职学生认知规律，将整体教学过程分为三个阶段，即通识能力阶段、专业能力阶段、能力进阶阶段，三个阶段共构建十一个教学模块（见图 2）。随着教学模块的实施，学生逐步完成专业基础能力的学习、图 2工业互联网应用专业群课程体系葛慧杰，张耀锋，付晓艳：“双碳”背景下工业互联网应用专业群的组建及课程体系建设研究53河 北 软 件 职 业 技 术 学 院 学 报第 25 卷“双碳”意识的培养、职业素养的养成、职业技能的获得、职业技能等级证书的考取，结合技能大赛模块的强化和就创业模块的训练，最终完成高质量的就创业。（一）通识能力阶段通识能力阶段由专业基础模块、“双碳”模块和人文素养模块三个课程模块构成。专业基础模块由电路与电工技术、电子技术、信息技术三门课程构成，专业群各专业均需完成专业基础模块。通过专业基础模块的实施，学生完成电路、电工、电子相关基础知识的学习和信息技术基础素养的培养。“双碳”模块由生态文明建设和新能源与能源储备概论两门课程构成。通过“双碳”模块的实施，学生可对我国经济社会发展趋势、能源消费结构、产业升级路径等充分了解，并对清洁能源替代和能源储备等技术和产业情况进行重点学习。通过专业基础模块的实施，让学生树立绿色发展理念、节能减排意识，并对以工业互联网引领的工业制造业转型升级有一定理解。人文素养模块由大学语文、体育与健康、国学精粹等公共基础课程和职业素养课程组成，重点培养学生的人文情怀、强健体魄、国学修养和职业道德。（二）专业能力阶段专业能力阶段由六个专业核心课程模块构成，分别为电工模块、数据采集模块、集成运维模块、单片机模块、工业传感模块、物联网工程模块。每个专业核心模块对应一个职业技能等级证书，通过专业核心课程模块的实施，各专业分别考取相对应的职业技能等级证书。电工模块隶属于电气自动化技术专业，由电机与电气控制技术和 PLC 自动控制技术两门课程组成。通过电工模块的实施，让学生完成继电器线路、供配电线路、自动控制线路、常用仪器仪表、可编程序控制器、机床电气等电工知识技能的学习训练，考取人力