熊小艷 楊 柳

(湖北開放大學/湖北科技職業(yè)學院,湖北 武漢 430074)

一、前言

2019年,國務院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實施方案》(簡稱“職教20條”),提出了“三教”(教師、教材、教法)改革的任務[1]。深化“三教”改革,促進職業(yè)教育教學改革創(chuàng)新發(fā)展,是當前職業(yè)教育的重要任務,也是職業(yè)教育內涵建設的重要抓手?！叭獭备母飸冀K圍繞培養(yǎng)高素質技術技能人才的目標,采取整體設計、協(xié)同推進的方式,以課程建設為切入點,著力打造高水平、結構化教師教學創(chuàng)新團隊,開發(fā)具有職教特色的新形態(tài)教材,探索符合學生認知特點和職業(yè)成長規(guī)律的教育教學方法。其中,教師是根本,教材是基礎,教法是途徑,它們形成了一個閉環(huán)的整體,解決教學系統(tǒng)中“誰來教、教什么、如何教”的問題。

湖北科技職業(yè)學院工業(yè)機器人技術專業(yè)是省級特色專業(yè),教育部現(xiàn)代學徒制試點專業(yè)。本文以工業(yè)機器人技術專業(yè)為例,對該專業(yè)核心課程“工業(yè)機器人應用系統(tǒng)集成”進行課程改革研究,其經(jīng)驗與成果可以為高職院校工業(yè)機器人技術專業(yè)探索“三教”改革提供參考和借鑒。

二、“工業(yè)機器人應用系統(tǒng)集成”課程建設存在的問題和原因

“工業(yè)機器人應用系統(tǒng)集成”是工業(yè)機器人技術專業(yè)的一門實踐性很強的專業(yè)核心課,對接工業(yè)機器人應用編程、工業(yè)機器人集成應用等職業(yè)技能等級證書,主要面向工業(yè)機器人系統(tǒng)集成、生產(chǎn)應用、本體制造類企業(yè)的機械裝調、電氣裝調、維護維修、方案設計、工藝規(guī)劃、系統(tǒng)集成、虛擬調試、項目管理等職業(yè)崗位群,教學內容包括工業(yè)機器人應用系統(tǒng)集成一般過程、工業(yè)機器人IO接口技術、工業(yè)機器人外圍通信技術、工業(yè)機器人典型工裝系統(tǒng)、工業(yè)機器人應用系統(tǒng)程序調試方法、工業(yè)機器人應用系統(tǒng)程序整體運行等。

目前,課程在建設過程中存在以下問題:

(一)教學團隊知識技能更新不夠及時

“工業(yè)機器人應用系統(tǒng)集成”涉及多個專業(yè)領域,對教師的綜合職業(yè)素養(yǎng)要求較高。一方面,部分教師雖然理論知識豐富,但是由于缺乏企業(yè)工作經(jīng)歷,實踐經(jīng)驗不足,導致動手能力較弱;另一方面,工業(yè)機器人技術專業(yè)的相關新技術層出不窮,更新速度前所未有,而大部分高職院校的工業(yè)機器人技術專業(yè)的教師來源于機電一體化、電氣自動化等相關專業(yè),教師的知識、技能更新迭代速度落后于新技術的發(fā)展速度。

(二)教學內容理論性太強,不能緊跟技術發(fā)展

隨著“三教”改革的持續(xù)推進,基于工作過程導向的項目化教材逐漸投入教學使用,但是存在將原有的“章、節(jié)”改為“項目、任務”的現(xiàn)象,實際上仍然是按照學科體系編排教學內容,重點強調理論知識,缺乏實踐指導。此外,課程涉及的數(shù)字孿生與虛擬調試技術、MES技術等內容,在教學中的普及還不夠;相關技術發(fā)展迅猛,教材卻未能緊跟技術的發(fā)展而更新內容,導致教材內容可操作性不夠強、教材更新不夠及時等問題發(fā)生。

(三)教學方法陳舊,學生自主學習能力較弱

部分高職學生理論基礎較為薄弱,學習自主性不強。課程難度較大,學生主觀上存在畏難情緒;課程常規(guī)的教學方法是教師講解示范、學生跟做,學生缺乏獨立思考的過程;課程所需配套的實訓設備單臺設備值較高,學生工位數(shù)不足,有效訓練時間有限?；谝陨显?導致學生訓練時間不足,課程知識內化不夠,技能強化不足。在課程學習過程中局限于課堂中練習過的項目,不能做到舉一反三,知識遷移能力較弱。[2]

通過以上分析可知,課程改革不夠深入的原因如下:1.一些高職院校僅僅從師資、教材、教學方式等方面進行宏觀調控,缺乏面向不同學生和不同學科的針對性措施[3];2.“三教改革”偏于理論性指導,不具備可操作性和可復制性;3.多數(shù)職業(yè)院校在課程建設中,教師、教材、教法三要素是割裂開來的。例如,有的院校只重視教師創(chuàng)新意識、科研能力的培養(yǎng),而忽略了教師的教材開發(fā)建設能力;有的院校只注重新教材的開發(fā),不注重新教材的使用,一些任課教師在授課過程中仍然使用傳統(tǒng)的課堂講授法,致使“三教改革”中的三要素相互分離,無法取得實際效果。

針對以上存在的問題,課程建設需要做好頂層設計,促使教師、教材、教法三要素的改革一體化推進。

三、課程改革的研究與實踐

(一)多措并舉,打造高水平教學團隊

1.強強聯(lián)合,組建高水平課程建設團隊

學校層面成立教師工作部,做好教師培養(yǎng)的頂層規(guī)劃。學校審慎研判機器人產(chǎn)業(yè)需求和技術發(fā)展趨勢,聚焦教師專業(yè)能力成長與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應性,從實際情況出發(fā),組建結構化的高水平工業(yè)機器人技術專業(yè)教學團隊。根據(jù)課程融合多學科知識的特點,綜合考慮教師的專業(yè)技術背景和專業(yè)技能水平,抽調骨干教師,組建工業(yè)機器人系統(tǒng)集成課程建設團隊,成員均來自國家級職業(yè)教育教師教學創(chuàng)新團隊。

2.內外結合,搭建教師交流提升“雙平臺”

學校依托現(xiàn)有的工業(yè)機器人技術專業(yè)國家職業(yè)教育教師教學創(chuàng)新團隊、湖北省工業(yè)機器人技術職業(yè)教育技能名師工作室、湖北名師工作室,與機器人頭部企業(yè)共建“智能制造中小微企業(yè)工程技術中心”“匯博機器人國家級高技能人才培訓基地武漢培訓中心”,為本地中小微制造企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級提供方案咨詢與技術支持,不斷增強教師的科研服務能力;與兄弟院校合作,共享教學資源、協(xié)同開展教研,建成了校內裝備先進的智能工廠;為響應湖北省賦能提質專項行動計劃,依托智能工廠,聯(lián)合X證書評價組織,為湖北省多名教師開展X證書師資培訓。同時,在校外典型智能制造企業(yè)成立了教師企業(yè)實踐流動工作站,依托“雙平臺”,讓教師開展人才培養(yǎng)與課程建設調研,與企業(yè)導師合作制定課程標準,開發(fā)教學資源與企業(yè)教學案例。

3.多維磨合,提升教師專業(yè)水平

以企業(yè)真實項目為引領,通過“產(chǎn)、訓、賽、研”四維度磨煉教師素質能力。在師德師風建設引領下,以課程建設存在的問題為導向,課程團隊教師在企業(yè)頂崗實踐,與企業(yè)技術人員一起進行技術研發(fā),完成“基于小型ABB桌面級系統(tǒng)工作站”等項目。團隊教師定期外出交流培訓,邀請校外專家來校對教師進行集中培訓,及時更新教學理念,研討課程建設;教師通過實操技能比武、教學能力比賽等途徑,提升專業(yè)水平,結合校內實訓平臺,開展“基于智能工廠的‘專業(yè)綜合實訓’課程探索與實踐”“X證書背景下‘MES技術應用’課程開發(fā)研究與實踐”等課題研究,提升課程開發(fā)能力;通過企業(yè)項目歷練、集中培訓鍛煉、技能比武錘煉和競賽指導促煉、課程開發(fā)和課題研究,促進課程團隊整體水平的提升。

(二)對接多維標準,重構教學內容

“職教20條”中明確指出,借鑒“雙元制”等模式,總結現(xiàn)代學徒制和企業(yè)新型學徒制試點經(jīng)驗,校企共同研究制定人才培養(yǎng)方案,及時將新技術、新工藝、新規(guī)范納入教學標準和教學內容。教學內容選取要以專業(yè)目錄、專業(yè)教學標準、課程標準為依據(jù),能夠有效對接職業(yè)崗位能力要求、技術規(guī)范以及安全規(guī)范等職業(yè)標準。

1.校企共建課程,實現(xiàn)“崗課賽證”融合

根據(jù)團隊前期相關企業(yè)調研結果,以合作企業(yè)的高端智能手機生產(chǎn)線為載體,依據(jù)工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工程師崗位需求,提煉出工業(yè)機器人應用系統(tǒng)的安裝與調試、操作與編程、系統(tǒng)集成等企業(yè)崗位核心技能模塊[4]。課程建設團隊根據(jù)工業(yè)機器人技術專業(yè)教學標準和合作企業(yè)工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工程師的崗位標準,有機融入工業(yè)機器人技術應用和機器人系統(tǒng)集成全國職業(yè)院校技能大賽競賽要求,對接工業(yè)機器人集成應用職業(yè)技能等級標準(中級),引入數(shù)字孿生與虛擬仿真新技術,重構教學內容,有效實現(xiàn)“崗課賽證”有機融合。

2.結合課程理論實踐一體化特點,開發(fā) “活頁式”教材

教材是教學改革成果的凝練,是呈現(xiàn)教學內容、實現(xiàn)教學目標的重要載體,要能夠有效服務師生“做中教、做中學”?！奥毥?0條”提出建設“活頁式”“手冊式”等新形態(tài)教材的任務。教學團隊按照工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工程師的工作過程和崗位能力要求,設計7個教學項目,每個項目包含若干個工作任務,每個項目和任務均從易到難、由零到整進行排序和結合,符合職業(yè)院校學生認知特點和職業(yè)能力成長邏輯?！盎铐撌健苯滩谋举|上是最小單元或任務的設計保證其獨立和完整,能保證部分教材內容的撤換和更新不破壞教材的整體結構。[5]

學校教師、行業(yè)企業(yè)專家共同組建“活頁式”教材開發(fā)團隊,團隊成員依據(jù)職業(yè)技能等級標準和機器人技術發(fā)展趨勢,共同分析機器人系統(tǒng)集成工程師的主要工作任務、工作過程及職業(yè)能力要求,從素質、知識、能力三個維度列出崗位能力清單;團隊對職業(yè)能力進行分析,并列出每項職業(yè)能力對應的知識點、技能點,選擇合適的任務載體、有效的教學方法,對配套的教學資源進行初期規(guī)劃,構建教學內容組織結構,制定教材建設方案。

3.教材與資源建設與教學方法改革同步進行

一方面,教材的內容、結構必須與教學方法的改革相匹配;另一方面,教學方法的改革,也有利于教材更新改版,增強實用性。因此,團隊依據(jù)課程標準和教學內容,結合實訓條件,編寫與六步教學法相配套的校本教材,同時設計學生自評、生生互評、教師評價等多元評價的過程性考核表,評價要素和評價方法要融入愛崗敬業(yè)的職業(yè)道德和精益求精的職業(yè)素養(yǎng),有利于后續(xù)教學方法的改革。目前,該課程已建成校級精品在線開放課程,提供活頁式教材、工業(yè)機器人應用編程1+X考核題庫、企業(yè)生產(chǎn)線安全操作規(guī)范、全國職業(yè)院校技能大賽任務書、實訓指導書等立體化教學資源,服務學生個性化、多樣化的學習需求。

(三)實施六步教學法,提升學生自主學習能力

教法是課程教學改革的路徑,是教師和教材改革的最終落腳點。多年的教學實踐表明,德國“行動導向教學法”的教學效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學方法,獲得了國內多所高職院校的認可[6]。團隊借鑒德國雙元制模式,結合課程實際,采用六步教學法,對教學過程進行了整體設計。

下面以“項目6.高端智能手機生產(chǎn)線工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成”為例,闡述教學過程的具體實施。

1.教學過程與教學方法

基于學生學習規(guī)律、工作過程、職業(yè)成長規(guī)律,秉承“以學生為中心”的教學理念,利用OBE成果導向法,以高端智能手機生產(chǎn)線工業(yè)機器人工作站的系統(tǒng)集成為應用場景,模擬企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境,形成了“一個中心,兩條主線,雙主體協(xié)同”的教學模式,見圖1。

圖1 教學模式

教師根據(jù)學情分析結果,結合具體任務特點,靈活采用任務驅動、餐墊法、容錯法、卡片法、小組合作等方法,促進學中做、做中學。通過學習通平臺、集成小助手等教學手段,達成教學目標,解決教學重難點,提高了教學水平,突出了教學效果。學生通過繪制程序控制流程圖、查找硬件IO接口等,根據(jù)教師的引導學習新知識、新技能。每個教學環(huán)節(jié)教師均設置任務考核,引導學生主動思考,并學會團隊合作。

課堂教學在學校實訓室、企業(yè)現(xiàn)場開展,由學校教師、企業(yè)師傅“雙導師”共同施教,校企雙主體、雙場地協(xié)同育人,有效解決教學重點,突破教學難點。課堂教學以學生為中心,教師為引導,做中教、做中學,在鍛煉學生專業(yè)技能的同時,培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

教學過程分為課前探索—課中導學—課后拓展三個環(huán)節(jié)。課中導學,采用六步教學法,按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六個步驟展開。實施過程如下:

資訊環(huán)節(jié):教師導入企業(yè)案例,引導學生了解任務要求,查閱活頁式教材,自主學習本次任務所需的知識,完成對應的練習。通過國產(chǎn)機器人案例的導入,激發(fā)學生技能報國的家國情懷。

計劃環(huán)節(jié):教師引導學生開展小組討論,制定工作計劃,填寫工作計劃表,培養(yǎng)學生團隊合作的能力。

決策環(huán)節(jié):教師引導小組展示工作計劃,各組之間指出工作計劃的不足,從而確定合理的工作計劃。通過工作計劃的討論和修改,培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神。

實施環(huán)節(jié):學生小組合作繪制流程圖、檢查硬件、填寫地址表、調試程序,教師講解重難點。

檢查環(huán)節(jié):小組展示搬運工作站流程的運行,教師檢查評分。

評估環(huán)節(jié):教師引導學生按照評價表互評,學生按照企業(yè)學徒的要求,進行工位整理,拍照上傳至學習通平臺。

2.考核評價

課程考核強化過程評價,探索增值評價,健全綜合評價,充分利用現(xiàn)代化信息技術,提高課程評價的科學性、專業(yè)性、客觀性。課程充分利用信息教學手段,關注教學全過程信息采集,針對素質、知識、能力三維目標展開考核與評價,包括課前診斷性評價、課中形成性評價、課后終結性評價等動態(tài)評價,有機結合雙導師評價、學生自評、小組互評等多元化評價,做到學生成績和學習效果可評可測,充分提高學生的創(chuàng)新能力和競爭意識,促進學生自主學習,打造高效課堂,提升學習效果。

(1)基礎評價。利用綜合評價體系,通過教師、企業(yè)、學生等多元評價主體,從程序編寫、程序調試、工位整理、團隊合作意識等多維評價視角,圍繞課前、課中、課后三個階段,實施基礎評價、過程評價、終結評價。(2)增值評價。增值評價是當下一種新的評價方式,以經(jīng)過學校教育活動前后學生所獲得的成長進步“增值”為評價標準,來判定學校對學生發(fā)展的影響,呈現(xiàn)出成長性、階段性、激勵性等鮮明特點。[7]

在教學實踐中,首先通過簡單的應用練習和初始學業(yè)測試了解學生的初始學業(yè)水平,建立學生初始狀態(tài)評價,將各項目的測試結果進行增值分析,得出本階段的學習增值。教師和學生可以根據(jù)學習增值情況表,分析本階段的學習方法和學習效果,從而對教學方法和學習方法進行改進。通過對整個學習過程的分析,教師可以統(tǒng)計所有學生在這門課中的學習波動情況,深入了解課程的重點結構,改進教學方法。學生可以及時了解自己各個階段的學習狀況,對課程知識結構能夠更深入的理解,養(yǎng)成良好的學習方法。

四、課程實施效果

(一)校企對接、任務驅動,教學目標有效達成

校企共同搭建校內外實訓環(huán)境,對接企業(yè)標準,設置工作任務,校企共同實施教學,采取任務驅動、小組合作、組間競爭、組內互助等多種方式引導學生構建認知結構,解決教學重難點。堅持以學生為中心的教學理念,自編活頁式教材,采用六步教學法,著重培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力,增強了學生自主探究意識和合作意識。各教學環(huán)節(jié),課程思政有機融合,起到潤物細無聲的作用。基礎評價和增值評價有效結合,充分發(fā)揮了評價的激勵與促進作用。

(二)數(shù)據(jù)可跟蹤、學習可愉悅,課堂參與度明顯提高

采用六步教學法后,提取學習通平臺的數(shù)據(jù),并對實施前后情況進行對比,發(fā)現(xiàn)學生的學習方法、學習主動性和學習興趣得到顯著提升,小組協(xié)作能力、應用實踐能力均有所提高。實踐表明,六步教學法符合學生認知特點和職業(yè)成長規(guī)律。

(三)“崗課賽證”有機融合,高端技能人才養(yǎng)成

將工業(yè)機器人應用與編程X證書中的職業(yè)素養(yǎng)、基礎知識等要求融入課程教學內容,將工業(yè)機器人技術應用和機器人系統(tǒng)集成國賽技能要求納入考核范圍,實現(xiàn)“崗課賽證”有機融合。學生X證書通過率達97.4%。近幾年該專業(yè)學生參加全國、全省職業(yè)院校技能大賽,獲得國賽一等獎1項、二等獎1項、三等獎4項和省賽一等獎5項。該課程教學改革有力推動了工業(yè)機器人專業(yè)其他課程的建設與改革,起到示范引領作用,提升了專業(yè)建設品質,提高了學生的就業(yè)競爭力、就業(yè)率以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,培養(yǎng)了一批高端技能人才服務于湖北智能制造產(chǎn)業(yè)中小微企業(yè)。

(四)以課促研、研賽對接,教師能力全面提升

經(jīng)過六年多的教學實踐,教學團隊以課程教學改革為突破口,開展工業(yè)機器人專業(yè)相關課程改革與建設研究,共獲得科研項目立項校級課題3項、省級課題5項、國家級課題1項,并獲取專利5項;教學團隊教師潛心課程建設,獲得省級教師教學能力大賽二等獎2項。這些成績說明課程改革有效促進了教師整體水平的提升。

五、結語

該課程的教學實踐改革證明,以專業(yè)核心課程的建設為突破口,組建高水平結構化教學團隊,探索教師能力提升路徑,將行業(yè)的新技術、新工藝、新規(guī)范融入教學內容,并開發(fā)新形態(tài)的教材,探索符合學生認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律的教學方法,推進“三教”改革向縱深發(fā)展,可以有效提升學生綜合素質,培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的人才,更好地服務于區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。