余 愿

(湖北開放大學/湖北科技職業(yè)學院,湖北 武漢 430074)

一、引言

隨著國家戰(zhàn)略的實施,制造業(yè)正朝著高端化、智能化、網絡化發(fā)展。職業(yè)教育面臨著人才培養(yǎng)與經濟社會發(fā)展和產業(yè)轉型升級需要之間存在不對稱和不適應的問題,職業(yè)教育課程改革迫在眉睫。

李克強總理在2021年全國兩會政府工作報告中明確指出,“增強職業(yè)教育適應性,深化產教融合、校企合作,深入實施職業(yè)技能等級證書制度”。教育部在《關于推進中等和高等職業(yè)教育協(xié)調發(fā)展的指導意見》中也指出:“高等職業(yè)教育是高等教育的重要組成部分,重點培養(yǎng)高端技能型人才,發(fā)揮引領作用?！盵1]高等職業(yè)教育應大力探索深化產教融合,實現(xiàn)教育質量的全面提高。這些都為職業(yè)教育課程改革指明了方向。

“專業(yè)綜合實訓”是湖北科技職業(yè)學院智能制造技術專業(yè)群中相關專業(yè)的一門必修實踐型課程,為了滿足綜合性人才的需求,課程內容涵蓋數控、自動化、工業(yè)網絡、加工、生產管控等領域,但各專業(yè)教學能力目標和要求不同,選擇開設的項目范圍和內容也不同,例如,機電一體化技術專業(yè)側重于生產線中機電一體化設備的控制,機械設計與制造專業(yè)側重于機床上下料、加工、生產管理控制,工業(yè)機器人技術專業(yè)側重于工業(yè)機器人操作編程、工業(yè)網絡控制。因此,還需要針對專業(yè)技能要求對課程內容進行模塊化設置,同時打破各專業(yè)明顯界限。

本文以“能力本位”觀為主導,以工作任務、工作過程為依據,以湖北科技職業(yè)學院智能制造技術專業(yè)群“專業(yè)綜合實訓”課程為例,進行基于“崗課賽證”融通的課程改革,確定課程目標,開發(fā)課程內容,改進教學模式,改革評價體系,推動綜合性技能型人才的培養(yǎng),實現(xiàn)課程在智能制造技術專業(yè)群中的“開放共享、互通互用”。

二、“專業(yè)綜合實訓”課程教學實施現(xiàn)狀

(一)項目內容不能體現(xiàn)教學柔性化特點

根據學生專業(yè)知識與技能基礎、認知與實踐能力、學習和行為特點,課程按照智能制造生產控制流程分解成的模塊組織開展教學,但是教學內容相對單一,設置的項目任務相對固定,沒有根據智能制造技術專業(yè)群學生學習能力和學習目標的不同,構建多層次目標的課程學習系統(tǒng)。智能制造技術日新月異,要適應區(qū)域經濟產業(yè)發(fā)展,應對智能工廠工藝柔性、產品柔性、擴展柔性、運行柔性的特點,還需進一步將智能工廠對技術技能人才的需求融入課程具體內容中。

(二)教學方式不能充分培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

課程教學內容包括理論知識教學、設備硬軟件教學、學生實操三個環(huán)節(jié)。理論教學采用講授法講解相關知識點,設備硬軟件教學以教師操作示范為主,在學生實操環(huán)節(jié),大多數學生會按照教師示范的流程和思路來編寫程序,而忽略了學生創(chuàng)新能力的鍛煉,造成了學生在解決不同背景下的同一類問題時,缺乏舉一反三的思維能力。智能制造系統(tǒng)的升級完善,極大地依賴于技術技能型人才的創(chuàng)新性設計,在教學過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和批判性思維是人才綜合素養(yǎng)提升的核心要素。

(三)評價考核不夠全面

課程考核主要考查學生對知識點的掌握情況和教學項目的參與度、完成度情況。目前,“專業(yè)綜合實訓”課程評價考核不夠多元化。培養(yǎng)綜合性技能型人才對學生的專業(yè)能力、工程能力和創(chuàng)新能力提出了更高的要求[2]。在教學考核環(huán)節(jié),除了考核學生實訓過程中必須完全掌握的技術內容外,還要將工程意識、工程實踐能力、工程創(chuàng)新的考核貫穿于整個教學考核過程中。

三、基于“崗課賽證”融通的課程改革

(一)根據職業(yè)崗位需求,確定課程目標

深化產教融合首先要進行充分的企業(yè)調研,從企業(yè)崗位的工作要求出發(fā),將職業(yè)崗位能力要求和工作過程的核心要素納入課程目標的設置中,實現(xiàn)人才培養(yǎng)與社會需求、行業(yè)需求對接。

1.職業(yè)崗位的調研分析

“崗課賽證”融通教學改革的核心理念是以課程為載體,依據職業(yè)崗位需求設置課程標準,對接職業(yè)技能等級證書設置課程目標,參照技能大賽任務整合課程內容。首先,學校要與企業(yè)進行深度的產教融合,圍繞智能制造產業(yè)鏈到相關企業(yè)走訪調研、專題研討和頂崗實踐,深入分析總結出適合智能制造技術專業(yè)群學生的就業(yè)崗位類型。調研發(fā)現(xiàn)企業(yè)與課程聯(lián)系較緊密的崗位有工業(yè)機器人系統(tǒng)運維員、工業(yè)機器人調試工程師、工業(yè)機器人集成應用工程師,其典型工作任務、工作崗位職責和崗位職業(yè)技能要求見表1。

表1 智能制造技術專業(yè)群職業(yè)崗位

2.確定課程目標

通過對職業(yè)崗位中典型工作任務分析,確定“專業(yè)綜合實訓”課程總目標為:使學生掌握智能工廠中典型工業(yè)機器人系統(tǒng)和數字化柔性系統(tǒng)各加工單元硬件的配置方法;使學生具備智能制造裝備安裝調試、運行維護的能力;具備吃苦耐勞的品質、溝通表達的能力、與團隊協(xié)作的精神。

(二)基于“崗課賽證”融通,重構課程內容

1.涵蓋專業(yè)能力,細分課程內容

智能制造背景下區(qū)域產業(yè)升級改造需要的是綜合性技能型人才,原有適合培養(yǎng)專門人才的細分專業(yè)培養(yǎng)模式,不能適應智能化人才的培養(yǎng)要求,依托湖北省智能制造技術高水平專業(yè)群建設,推動人才培養(yǎng)由專門化向綜合性轉變。

充分利用智能工廠設備實施課證融通,基于崗位職業(yè)能力,結合專業(yè)教學標準和職業(yè)技能考核標準,修訂“專業(yè)綜合實訓”課程標準。結合智能制造業(yè)生產流程和企業(yè)案例將課程內容細分為6個模塊:智能倉儲開發(fā)模塊、視覺系統(tǒng)開發(fā)模塊、工業(yè)機器人應用模塊、生產線控制模塊、工業(yè)網絡控制模塊、生產管控MES系統(tǒng)模塊,每個模塊細分為不同內容,見表2。

表2 課程內容的模塊化細分

各模塊任務可以按照生產流程組合成具體的項目,既可以單模塊訓練,也可以作為生產現(xiàn)場的實際應用,針對專業(yè)群不同專業(yè)的需求引入合適的生產案例作為教學項目,同時面向自動控制技術專業(yè)群、數字化設計與制造專業(yè)群開展必修、選修、職業(yè)技能等級證書培訓、1+X考證等,拓展課程的涵蓋面,提高設備的利用率。

2.融入1+X技能點,設計學習任務

職業(yè)技能等級證書的考核能夠反映個人職業(yè)技能水平,能夠在職業(yè)活動中體現(xiàn)個人的職業(yè)綜合能力。

職業(yè)技能等級證書在院校內實施,可以有針對性的培養(yǎng)復合型人才。[4]

目前,教育部公布的1+X證書試點名單中,工業(yè)機器人職業(yè)技能等級證書包括“工業(yè)機器人應用編程”“工業(yè)機器人集成應用”“工業(yè)機器人操作與運維”和“工業(yè)機器人裝調”[2],分為初級、中級和高級,循序漸進的涵蓋不同等級技能要求?；诼殬I(yè)崗位需求,結合我校工業(yè)機器人專業(yè)特色和智能工廠實訓條件,選擇將工業(yè)機器人集成應用職業(yè)技能初級、中級證書進行融入,對原有課程進行內容的改革,加入X證書對應的技能點。

以課程中的工業(yè)機器人應用模塊為例,對機器人與PLC控制系統(tǒng)的通信和數控加工系統(tǒng)單元聯(lián)調兩個任務進行教學設計,見表3。前一任務相對簡單,只涉及工作站中機器人和PLC兩種設備的硬件設置和軟件程序編寫,技能要求對應的是工業(yè)機器人集成應用職業(yè)技能初級證書;后一任務是實際生產案例,涉及整個工作站的系統(tǒng)集成,是對PLC控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人、視覺檢測系統(tǒng)、數控機床、電氣控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、工業(yè)網絡和總線系統(tǒng)的綜合應用,技能要求對應的是工業(yè)機器人集成應用職業(yè)技能中級證書,但由于在此任務之前,學生已經達成了前期任務的知識和技能目標,為后續(xù)任務的完成奠定了基礎,面對工業(yè)生產現(xiàn)場的真實案例任務時可以迅速上手,通過課程的學習掌握智能工廠各單元單獨運行、系統(tǒng)整體運行過程,掌握設備的安裝運行、集成應用等功能,技能水平和應用能力得到有效提高。

表3 部分任務的教學設計

3.融合技能大賽,拓展課程內容

職業(yè)院校技能大賽的引入是對講授、學習、訓練傳統(tǒng)教學模式的課后補充,通過大賽促進教學改革、檢驗教學效果,以提升崗位技能為導向強化專業(yè)操作技能,以培養(yǎng)工匠精神為導向培育職業(yè)素養(yǎng),以激發(fā)工程創(chuàng)造性為導向調動競爭意識,實現(xiàn)技能大賽目標和人才培養(yǎng)目標的有機融合。

以1+X職業(yè)技能等級證書考核題庫為參考,通過課前、課中、課后測試題的形式拓展課程內容,按照學生課堂表現(xiàn),推送不同難度的練習題至課程平臺,使學生明晰技能大賽的考核點,熟練地將知識融會貫通,也消除學生對技能大賽的畏懼心理,激發(fā)學生參加技能大賽的意愿。

(三)以培養(yǎng)創(chuàng)造力為出發(fā)點,改進教學模式

1.構建“三位一體”的教學模式

依托工業(yè)機器人技能名師工作室,校企協(xié)同開發(fā)基于MCD數字化開發(fā)系統(tǒng)的數字雙胞胎虛擬仿真平臺,虛實結合、以實為主、相互補充,集設計、加工、智能控制為一體,真正實現(xiàn)“理、虛、實”一體化教學,實現(xiàn)虛擬學習、實踐教學與現(xiàn)場應用的“三位一體”無縫連接教學新模式。

在智能工廠實體設備現(xiàn)場應用前,利用MCD虛擬模型進行程序的驗證和調試,在項目任務實施過程中發(fā)現(xiàn)問題并進行優(yōu)化改進,能大大減少直接使用實體設備實訓造成的設備損壞和人身安全隱患。學生在MCD數字雙胞胎虛擬仿真平臺中導入智能工廠包含的虛擬設備模型組件,包括工業(yè)機器人、機床設備、倍速鏈輸送機、傳感器設備、外圍設備等。基于西門子TIA Portal軟件進行程序設計,將程序中的I/O信號與MCD創(chuàng)建的信號進行匹配,在S7-PLC SIM虛擬PLC環(huán)境中運行程序,利用Robot Studio(機器人仿真軟件)構建工業(yè)機器人虛擬機系統(tǒng)。

2.以成果為導向培養(yǎng)創(chuàng)造力

采用OBE成果導向法,以成果為導向,引導學生通過小組討論、試錯法確定設計方案,鍛煉批判性思維能力,在搭建虛擬工作站模型、規(guī)劃機器人路徑、編寫程序、仿真運行和調試優(yōu)化過程中增強工程創(chuàng)新能力,逐步完成現(xiàn)場的設備操作運行,達成教學目標。

通過成果導向以學生為主體的翻轉課堂,使學生明確成果目標,聚焦學習過程,營造沉浸式的學習氛圍,在解決問題的過程中培養(yǎng)學生獨立思考的學習能力,在反復的程序修改和優(yōu)化過程中,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和職業(yè)素質。

(四)以崗位能力為標準,改革評價體系

改革課程評價體系,建立一套適合高職教育的課程考核評分標準。堅持以職業(yè)崗位能力為重點,從專業(yè)知識、實踐技能、職業(yè)素質各方面在線上線下進行綜合考評,考核過程貫穿課程始終,引起學生對課程的重視,以此提高課堂的有效性。

基于引入信息化網絡教學平臺,進行線上線下混合式教學改革,培養(yǎng)學生的自主學習能力,形成結果考核與過程考核相結合、課內教學與課外自主學習相結合的全程評價方式。線上重點考核學生對項目流程的分析、準備、總結情況,線下考核學生任務完成過程中的編程能力、實操能力、解決問題能力,評分內容包括任務工單的填寫、流程圖繪制、PLC程序編寫、機器人程序編寫、視覺腳本編寫、電氣圖紙的繪制、網絡通訊的接線與組態(tài)、MES系統(tǒng)操作應用,并且將安全操作規(guī)范和專業(yè)職業(yè)素養(yǎng)的評定貫穿于整個教學環(huán)節(jié)中。

四、課程改革實踐效果

通過對“專業(yè)綜合實訓”的課程改革,學生職業(yè)綜合能力得到了提高,為更好適應企業(yè)環(huán)境和實際工作打下了基礎。

(一)構建了多層次目標的課程學習系統(tǒng)

模塊化的課程內容使學生更加明確了專業(yè)知識側重點和要求,方便學有余力的同學在課后拓展學習。課程改革后的教學難度依據崗位能力要求逐步提升,從易到難,從部分到整體,從單一到綜合,有利于學生克服畏難情緒,幫助其完成學習目標。

(二)“理、虛、實”三位一體的教學模式,提高了學生的實操效率、正確率、安全性、參與度

采用OBE成果導向法,學生思維能力和創(chuàng)新能力得到鍛煉,成果目標的完成情況較好。通過課后問卷調查和學生訪談了解到學生對課堂的滿意度明顯提高。

(三)“崗課賽證”的融通改革促進了工業(yè)機器人技術專業(yè)技能大賽、1+X證書考證之間的良性循環(huán)

教學任務導向促使學生在學習過程中不斷訓練X證書的技能點,便于學生取得X證書,在校內即可掌握到職業(yè)崗位的關鍵技能。學生參加職業(yè)院校技能大賽取得了較好的成績,參加“工業(yè)機器人應用編程”1+X技能等級證書考試的人數和通過率也大幅度提高。

(四)基于智能工廠平臺加大了校企合作力度

工業(yè)機器人技能名師工作室教師與企業(yè)工程師聯(lián)合開發(fā)MCD數字雙胞胎虛擬仿真平臺,做到教學促進科研,科研反哺教學,提升了教師團隊技能水平和科研能力。

五、結語

開展“崗課賽證”融通的課程改革旨在培養(yǎng)學生解決智能制造企業(yè)生產實踐問題的能力,使學生具備崗位技能和職業(yè)素養(yǎng)。將“專業(yè)綜合實訓”課程原有知識體系進行整合及優(yōu)化,更貼合行業(yè)產業(yè)多元化的需求,教學任務具有設計性、綜合性、創(chuàng)新性,有助于學生實現(xiàn)知識和自我能力的全面提升。通過產教融合、能力遞進,實現(xiàn)專業(yè)對接產業(yè)、課程對接崗位、教學過程對接生產過程,真正實現(xiàn)教學與實踐零距離、學生畢業(yè)與崗位工作零過渡。