高職院校新能源汽車技術專業(yè)“機器視覺”課程教學方法探索

李志剛

（南京城市職業(yè)學院現(xiàn)代教育技術處，江蘇南京 210002）

0 引言

新能源汽車行業(yè)發(fā)展已近二十年，尤其近年來，世界各汽車強國紛紛從國家層面提出了“禁止銷售燃油時間表”，采取不同措施限制燃油。我國更是積極主動、系統(tǒng)地推動新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，甚至將新能源汽車作為七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。習近平總書記曾指出：發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國走向汽車強國的必由之路。因此，國家以及社會對于新能源汽車以及相關人才的需求也越來越多［1］。

在這樣的背景下，許多高職院校也緊跟時代步伐，紛紛開設了新能源汽車專業(yè)，但該專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀卻并不樂觀。專業(yè)建設單一化、課程設置不合理、師資水平參差不齊、教學方法不得當、培養(yǎng)的人才不能滿足汽車企業(yè)用人需求等問題持續(xù)存在。高職院校新能源汽車技術專業(yè)的課程設置首先要符合國家和社會對于人才需求的標準和要求，以崗位需求定教學內(nèi)容，做到產(chǎn)學研融合，培養(yǎng)更多與新能源汽車企業(yè)相匹配的專業(yè)人才；另外，在教師的教學方法上也要結合崗位需求而有所創(chuàng)新，既要使學生能夠?qū)W到扎實的理論知識，又能在豐富的專業(yè)實踐活動中掌握技術。

1 新能源汽車技術專業(yè)教學模式分析

新能源汽車技術專業(yè)在我國高職院校備受學生歡迎，并逐漸成為熱門專業(yè)。隨著國家2025 戰(zhàn)略的實施，機器制造業(yè)面臨了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。在工業(yè)轉(zhuǎn)型和智能制造的過程中，機器視覺被廣泛應用于提升生產(chǎn)線中，甚至被賦予代替人工、降低成本的重任。因此，很多職業(yè)院校在修改和調(diào)整新能源汽車技術人才培養(yǎng)方案的過程中，依據(jù)企業(yè)現(xiàn)實需求和就業(yè)導向，紛紛將機器視覺課程劃入人才培養(yǎng)計劃。雖然各職業(yè)院校對該課程的教學內(nèi)容設置不盡相同，但對該專業(yè)的培養(yǎng)目標基本以面向企業(yè)實際應用和人才需求為主。結合對目前教學的實際情況分析，筆者發(fā)現(xiàn)普遍面臨的問題主要有：重視理論教學，實踐環(huán)節(jié)相對薄弱；教學內(nèi)容不能與實際案例緊密結合，或難以激發(fā)學生的學習興趣；課程的編程設計語言與企業(yè)實際應用有差異；教師教學方法不當，影響學習效果等［2］。

總結新能源汽車技術專業(yè)教學模式，基本上采用的是理論教學、實驗教學、實訓教學結合的教學模式，但因教師崗位能力與經(jīng)驗的缺乏和實驗實訓條件的限制，多數(shù)職業(yè)院校的專業(yè)課程教學仍然側(cè)重于理論教學。比如講授驅(qū)動電機與汽車控制系統(tǒng)時，如果教師不拿實例或者讓學生看到接觸到新能源汽車的內(nèi)部構造，單純地灌輸理論知識是遠遠不夠的。

機器視覺作為一種新興科技已被廣泛應用于汽車制造的各個環(huán)節(jié)。不僅可用于3D四輪定位、整車和零部件自動檢測、汽車產(chǎn)品裝配與加工，還被廣泛用于智能駕駛中。由此可見，機器視覺類課程將是高職院校新能源汽車技術專業(yè)教學的重點。實際上，機器視覺是一門既強調(diào)理論又注重實踐的，具有較強可操作性的交叉性學科。學生通過該課程的學習不僅可以掌握圖像處理、機器視覺及智能檢測方面的專業(yè)理論知識，同時也能通過專業(yè)性的綜合設計性課程實踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力與技術能力。只有全面掌握機器視覺以及智能檢測方面的理論與技術知識，才能提升學生畢業(yè)后從事相關行業(yè)的競爭力，進而滿足行業(yè)實際需求［3］。

2 CBE教學模式在新能源汽車技術專業(yè)的應用

2.1 CBE理念的內(nèi)涵

CBE（Competency Based Education），指的是以學生能力培養(yǎng)為中心的教育。它的理念和特點是以學生為中心?？梢岳斫鉃檎麄€教學目標的基本點和出發(fā)點是如何使學生具備從事某一特點職業(yè)所必需的全部能力。CBE教育理念強調(diào)學生的自我學習和實現(xiàn)，并建立相應的能力考核與評價指標對學習效果進行評價，以最大限度地保證學生專業(yè)能力與綜合能力的獲得，從而使其適應社會需求與發(fā)展［4］。

相較于傳統(tǒng)教學模式，CBE教學模式有很大的優(yōu)勢。第一，在專業(yè)和教學設置方面，要根據(jù)企業(yè)崗位需求制定人才培養(yǎng)方案，依據(jù)方案進行課程建設；第二，在培養(yǎng)目標的選定上，它以技能培養(yǎng)為主，主要培養(yǎng)適應社會職業(yè)需求的技能型人才；第三，在教學方法上，根據(jù)學生的學習情況和專業(yè)要求而定；第四，在學生學習效果和成績評定上，側(cè)重于技能評定和過程實踐考核；第五，在教學評價與反饋上，強調(diào)要及時反饋、及時調(diào)整。

2.2 CBE教學模式在新能源汽車技術專業(yè)的應用

CBE 教育理念在國外主要的應用對象是職業(yè)教育，其能力培養(yǎng)機制對我國的高職教育以及本科教育具有一定的借鑒作用。當然，雖然國內(nèi)關于CBE 教育模式法的應用研究主要集中在職業(yè)教育領域，但它卻同時適用于本科教育教學。

從當前高職院校新能源汽車技術專業(yè)的教學效果上來看，存在以下問題：首先，教學目標計劃與社會需求并未做到完全同步。高職院校專業(yè)建設與人才培養(yǎng)應首先考慮能夠與相關行業(yè)，尤其是當?shù)仄髽I(yè)的崗位需求相符，建設流程化、規(guī)范化的課程體系，培養(yǎng)和輸送畢業(yè)后即可上崗的綜合技能型人才。其次，理論教學重于實踐操作，案例教學的質(zhì)量不高。解決這一問題的關鍵在于CBE 模式的應用。CBE 教育理念正是解決學生學習結束后能夠?qū)W以致用的問題，畢竟能力一旦養(yǎng)成，便將終身受用。這就要求專業(yè)教師在實際教學中不僅要重視案例教學，更要以更多鮮活的案例啟發(fā)學生的學習思路，甚至創(chuàng)設更多的實踐教學空間，讓學生能夠見到或者摸到真實的汽車零部件，去驗證他們所學到的理論知識并加以運用［5］。

綜上所述，不難發(fā)現(xiàn)，CBE 教育理念在新能源汽車技術專業(yè)的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，培養(yǎng)目標的設定。CBE 強調(diào)能力本位，要求以培養(yǎng)學生專業(yè)能力為目標，那么新能源汽車技術專業(yè)的培養(yǎng)目標應明確為培養(yǎng)能夠從事新能源汽車裝配、維修、銷售、接待、車載終端軟件開發(fā)和新能源汽車經(jīng)理人等崗位的高素質(zhì)技術技能型人才。

第二，教學內(nèi)容的整合。新能源汽車技術專業(yè)課程各教學模塊應該進行統(tǒng)一整合和整體設計。因此，每個課程教學中都可以將內(nèi)容細分成項目或任務，每階段完成的內(nèi)容作為下個階段的背景或前提，層層深入，讓學生對課程有更系統(tǒng)、立體、清晰的認識，使他們在今后的工作崗位上面對工程項目時，知道如何開展工作。比如，機器視覺類課程，可以首先介紹生活中常見的相關案例引入概念，然后以某常用的品牌型號鏡頭為例，引導學生了解各類意見，以及這些硬件如何搭配成一個完整的視覺系統(tǒng)進行工作的。然后布置學習任務，讓學生試著在不同類型的硬件中自己搭載視覺系統(tǒng)。

第三，教學實施設計。課程教學模塊的設計應根據(jù)教學內(nèi)容和企業(yè)需求確定，通過調(diào)查新能源汽車企業(yè)的相關人員職業(yè)能力要求，劃分相應的實訓工作任務，對標人才培養(yǎng)方案對課程培養(yǎng)目標的差異構建模塊化課程。

第四，課程教學評價。課程實施過程中，教師應充分讓學生了解CBE 教學理念，并制定學習計劃，根據(jù)任務表，完成每個模塊的學習目標。任務實施過程中，教師及時介入，通過案例引導、操作示范、參與討論、指導學生競賽等多種方式組織學生學習，掌握職業(yè)技能。整個教學實施的每一個環(huán)節(jié)，教師都要及時跟進，并對學生的學習效果進行考核，經(jīng)過多次考核之后，在課程結束時，完成全部能力目標的評定。

本文的研究目的是將CBE 的能力本位教育理念引入到高職院校新能源汽車技術專業(yè)教學中，尤其是機器視覺課程的教學中，將其作為理論基礎，探索CBE教育理念下，如何將逆向案例教學法引入機器視覺課程教學，以期培養(yǎng)適應汽車領域發(fā)展、具備專業(yè)綜合能力的新型技能型人才。

3 基于CBE教育理念的逆向案例教學法在“機器視覺”教學中的應用研究

3.1 逆向案例教學法的含義

逆向案例教學法指的是以案例作為引入點和基礎，以逆向思維的方式完成知識的傳授。這種教學方法有兩個重點，即案例和逆向。其中案例教學已在不同層次和專業(yè)的教學中獲得大量認可與應用，其目的是為了讓學生在枯燥乏味且生硬的知識點講解中能夠通過鮮活的實踐案例，掌握核心要領，應將其與實踐案例密切結合加以提煉，融會貫通。

逆向教學法是與傳統(tǒng)教學過程相反的一種教學方法。傳統(tǒng)教學的過程通常遵循概念與定義講解、舉例說明、實際應用這樣的邏輯層次由理論上升到實踐；而逆向教學法則與其完全相反，即所謂的反其道而行之。先從知識相關的應用層面出面，通過案例引入、自主學習、提問、討論等方式逐步引入所需的知識點，進而再講授概念、原理，講授的過程注重啟發(fā)學生的思維并與學生產(chǎn)生互動，激發(fā)他們的求知欲和探究精神。而在逆向教學法的實施過程中，通過引入案例的方式進行教學，即逆向案例教學法。

逆向案例教學法早期主要應用于英語教學。后考慮到該方法具有分階段教學的特點，許多學者也將其推廣應用于體育、醫(yī)學和工程類教學當中。當然，除此之外，也有其他專業(yè)也采用此方法進行教學改革，從應用結果上看，該方法在提高學生學習興趣、縮短理論學習與實踐應用的銜接時間、提高學生綜合職業(yè)能力方面都有很大的促進作用。

3.2 逆向案例教學法對機器視覺課程的適用性

根據(jù)目前新能源汽車技術專業(yè)對學生能力培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)方案的設定可以看出，本專業(yè)的實踐性與應用性極強，人才的培養(yǎng)與社會和企業(yè)密不可分，這與CBE 教育理念和逆向案例教學法都十分契合?，F(xiàn)有眾多關于逆向案例教學法應用的研究案例與經(jīng)驗也為本研究提供了理論與現(xiàn)實依據(jù)。筆者在對現(xiàn)有逆向案例教學法的應用成果進行深入分析以后，擬將CBE 教育理念作為總的教學指導思想，以案例教學法作為“機器視覺”課程教學方法，探討逆向案例教學法在“機器視覺”課程中的應用。

3.3 逆向案例教學在“機器視覺”教學中的應用

目前，新能源汽車技術專業(yè)的教師資源依然缺乏，許多高職院校雖然開設了新能源汽車技術專業(yè)，但所配備的教師卻是傳統(tǒng)汽車專業(yè)轉(zhuǎn)變而來，經(jīng)過簡單的新能源汽車專業(yè)課程培訓后上崗，因此，缺乏專業(yè)課程教學經(jīng)驗，這對學生們來說極為不利。筆者作為“機器視覺”課程的教師，將以“機器視覺”課程為例深入分析逆向案例教學法在該課程中的應用。

“機器視覺”課程主要涵蓋了機器視覺系統(tǒng)、硬件選型、軟件編程、項目實施方案、控制系統(tǒng)開發(fā)設計與調(diào)試等內(nèi)容。在CBE 教育理念的指導下，可以將課程標準、教案、課件、教學案例、實訓指導計劃、教學評價等內(nèi)容與項目任務驅(qū)動結合，逐一對照，進行項目化設計。比如項目一：認識與了解機器視覺系統(tǒng)。此部分內(nèi)容涉及機器視覺的發(fā)展與應用史、基本原理等。該項目的教學可以首先以多個生活中與學生密切相關的機器視覺案例帶入，讓學生了解機器視覺于生活的作用和意義。再比如項目二：機器視覺系統(tǒng)設計與編程。目前“機器視覺”常用的編程軟件是Halcon。這一項目在實施過程中，教師可先通過案例展示編程后的系統(tǒng)運行效果，然后通過關鍵性的問題，逐步引導學生倒推編程語言的邏輯關系與特點。這比直接講授如何編程更能吸引學生的學習興趣。否則，對于邏輯語言能力差的學生而言，或許遇到不懂的點會直接放棄學習。

在筆者實際的教學效果反饋中，發(fā)現(xiàn)在CBE 教育理念的指導下，逆向案例教學法其實可以貫穿機器視覺課程的始終，從對機器視覺崗位的定位于需求分析，到學生知識與能力的掌握情況再到教師教學效果的反饋等環(huán)節(jié)，均表明CBE 教學理念和逆向案例教學法相較于傳統(tǒng)教學模式，更適合“機器視覺”課程的學習。

4 結語

新能源汽車技術和機器視覺系統(tǒng)技術發(fā)展日新月異，作為高職院校教師，始終不能停止追求新知的腳步。在“機器視覺”課程教學中，夯實理論基礎的前提下，及時調(diào)查當?shù)仄嚻髽I(yè)對于人才的需求，甚至可建立校企合作教學模式，讓學生真正走入企業(yè)、工廠，企業(yè)一線員工也可以來到課堂傳授最豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗。有條件的高職院校還可將機器視覺課程與人工智能和VR、AR 技術結合，將學生到不了的工廠操作間以VR 全景視頻的方式在課堂上呈現(xiàn)，學生可以身臨其境去感受、去學習。總之，為了培養(yǎng)學生的職業(yè)技能和綜合能力，專業(yè)教師要不斷摸索，分析自身優(yōu)勢和學生學習特點，根據(jù)不同情況，及時改進教學方法，做到因材施教、應崗施教，從而不斷激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)他們的職業(yè)能力、綜合能力和創(chuàng)新能力。