基于核心素養(yǎng)的中職院校工業(yè)機器人教學(xué)研究

徐敢

[摘? ? ? ? ? ?要]? “中國制造”再也不是簡單的低人力成本的輸出，而是越來越智能的機器和人力的配合，不僅提高了工作效率，更是在不同行業(yè)提供新的服務(wù)方式，代表的是中國速度、中國質(zhì)量和中國核心競爭力的進步，是國際影響力和競爭力，同時《中國制造2025》也成為我國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。作為肩負著為社會培養(yǎng)高技能人才的任務(wù)的中職院校，在實際教育教學(xué)工作中，積極響應(yīng)國家號召，順勢而為，注重工業(yè)機器人這一課程的開設(shè)和高效教學(xué)。同時，中職院校認識到在核心素養(yǎng)引導(dǎo)下，工業(yè)機器人這一課程體系的創(chuàng)新建設(shè)和教學(xué)工作高效進行是非常必要的。對職業(yè)教育來講，重在提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。那么，就中職院校工業(yè)機器人課程教學(xué)來講，注重實踐和理論的結(jié)合對提升核心素養(yǎng)培養(yǎng)水平是非常重要的。立足當前核心素養(yǎng)下中職院校工業(yè)機器人教學(xué)研究分析，旨在為實際教學(xué)工作進行提出一定的改進建議。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 核心素養(yǎng);中職院校;工業(yè)機器人;教學(xué)研究

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）38-0080-02

目前，國內(nèi)對工業(yè)機器人應(yīng)用在教學(xué)中還屬于起步階段，未能有一個成熟、系統(tǒng)的教學(xué)課程體系發(fā)揮引導(dǎo)作用。在摸索中前進的職業(yè)院校，大多數(shù)選擇和社會企業(yè)合作，按照企業(yè)工作需求對課程教學(xué)模式進行建設(shè)，實際取得了非常突出的成效。但是，中職院校應(yīng)該認識到工業(yè)機器人課程教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生掌握機器人操作的相關(guān)技能，同時提升學(xué)生的研發(fā)和創(chuàng)新能力。而學(xué)校作為知識傳授的主要平臺，除了依靠外部教學(xué)力量，重點應(yīng)該從學(xué)校教育體系內(nèi)部出發(fā)，不斷創(chuàng)新完善工業(yè)機器人課程教學(xué)模式，吸引學(xué)生興趣，實現(xiàn)理論和實踐的有效結(jié)合。此外，近些年來黨和國家給職業(yè)院校發(fā)展提供了有效的支持和政策引導(dǎo)，尤其注重新工科背景下學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。中職院校在對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)中，應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生形成良好的創(chuàng)新思維，發(fā)揮創(chuàng)意，給工業(yè)和制造業(yè)帶來更多新鮮的嘗試和變化。學(xué)生能夠通過工業(yè)機器人這一課程實現(xiàn)理論上的武裝，從對工業(yè)機器人的維護、調(diào)試引導(dǎo)到編碼再到工業(yè)機器人創(chuàng)新研發(fā)等實現(xiàn)有效的轉(zhuǎn)變，成為社會主義市場經(jīng)濟需要的高水平的工業(yè)機器人專業(yè)人員。整體上而言，基于核心素養(yǎng)積極促使中職院校工業(yè)機器人課程教學(xué)工作創(chuàng)新改進具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、中職院校學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)與工業(yè)機器人課程教學(xué)的相關(guān)性

（一）理論上的豐富和武裝

理論上的豐富是中職院校學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基礎(chǔ)，為后期創(chuàng)新能力培養(yǎng)和實踐操作能力提升起著重要引導(dǎo)、支撐作用。中職院校工業(yè)機器人這一課程教學(xué)中，學(xué)生能夠緊緊圍繞課程教學(xué)目標實現(xiàn)理論學(xué)習(xí)。工業(yè)機器人課程教學(xué)是通過讓學(xué)生熟悉編排的程序，能夠按照相應(yīng)的指令做出相應(yīng)的動作。并且學(xué)生通過程序的操作能夠針對不同的工業(yè)機器人實現(xiàn)編排指令的修改和重編，促使工業(yè)機器人完成相關(guān)的實踐操作。那么，學(xué)生就需要首先在理論課程中學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，如工業(yè)機器人的組成部分、計算機操作、傳感技術(shù)、人工智能以及機械工程等方面的知識。教師引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)工業(yè)機器人課程理論知識中循序漸進地實現(xiàn)知識的積累，并且能夠在多媒體技術(shù)應(yīng)用下進行相關(guān)的實踐操作和模擬展示，讓學(xué)生通過聲音、視頻和文字實現(xiàn)有效學(xué)習(xí)，提升掌握理論知識的效率。

（二）實踐操作能力提升

中職院校作為職業(yè)院校，其辦學(xué)目標和人才培養(yǎng)重要指標則是注重學(xué)生實踐操作能力的提升。而深入工業(yè)機器人課程教學(xué)中，無論是從學(xué)校教育教學(xué)大環(huán)境出發(fā)，還是對這一課程本身性質(zhì)而言，其核心都是在理論引導(dǎo)下提升學(xué)生的實踐操作能力。因此，提升學(xué)生的實踐操作能力成為工業(yè)機器人課程教學(xué)的重要衡量指標，同時也是課程教學(xué)規(guī)劃和目標形成的參考依據(jù)。這一過程中，教師設(shè)定不同的工業(yè)機器人操作應(yīng)用環(huán)境，學(xué)生在環(huán)境分析和要求明確下，根據(jù)其形態(tài)和預(yù)先設(shè)立的編程針對性地高效實現(xiàn)操作。此外，學(xué)生在明確工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)構(gòu)造情況下，能夠針對機器人不同方向的置入相應(yīng)的傳感器，按照設(shè)定能針對不同的溫度、時間和嗅覺做出相應(yīng)的動作。同時，學(xué)生通過計算機信息技術(shù)對圖片、文字和語言可以進行處理整合，為工業(yè)機器人操作調(diào)整發(fā)揮指導(dǎo)作用。

（三）創(chuàng)新能力提升

新時代發(fā)展下，黨和政府加強職業(yè)院校創(chuàng)新發(fā)展，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。也就是學(xué)生在理論知識和實踐操作技術(shù)獲得下，能夠在日常教學(xué)中參與相關(guān)項目的研發(fā)。學(xué)生通過研發(fā)工作的參與，積累經(jīng)驗，激發(fā)創(chuàng)新能力，提升創(chuàng)新水平。這一方面而言，中職院校與企業(yè)實現(xiàn)合作，通過產(chǎn)學(xué)研合作模式的應(yīng)用，在工業(yè)機器人課程教學(xué)中同時融入項目研發(fā)，以此在教學(xué)中提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、基于核心素養(yǎng)的中職院校工業(yè)機器人教學(xué)存在問題分析

（一）理論和實踐脫節(jié)，不利于核心素養(yǎng)培養(yǎng)

工業(yè)機器人這一課程教學(xué)實際進行中，由于課程本身涉及的專業(yè)知識比較多，因此為了能夠提升教學(xué)效率，促使學(xué)生充分掌握，要從核心素養(yǎng)出發(fā)，注重理論教學(xué)和實踐教學(xué)的結(jié)合穿插，寓教于樂，理論為實踐發(fā)揮引導(dǎo)作用，實踐操作問題反饋到理論教學(xué)改進中。只有這樣，最終培養(yǎng)的學(xué)生才能夠滿足中職院校辦學(xué)目標。而在實際教學(xué)中，工業(yè)機器人課程教學(xué)涉及工業(yè)部件、結(jié)構(gòu)、計算機編程、機器運動規(guī)律、環(huán)境與技術(shù)、動力學(xué)、電力學(xué)、仿生生物學(xué)和物理等課程。而工業(yè)機器人包括控制部分、機械部分和傳感部分三大部分;控制系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、機器人—環(huán)境交互系統(tǒng)和感受系統(tǒng)六大系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容較多，課程教學(xué)時間有限，而部分教師理論教學(xué)過于追求教學(xué)進度，忽視了與實踐操作的結(jié)合。這樣的教學(xué)完全是“紙上談兵”，對實踐操作和創(chuàng)新能力提升是非常不利的。

（二）忽略了學(xué)生創(chuàng)新能力的有效培養(yǎng)

核心素養(yǎng)培養(yǎng)背景下，工業(yè)機器人課程教學(xué)重在提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。實際而言，工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)由四大部分構(gòu)成：開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，利用計算機、運動規(guī)律、光電控制、傳感器處理等組成“機器大腦”;模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)，即硬件驅(qū)動層、核心層和應(yīng)用層三個層次分別對不同功能和層次的開發(fā)，實現(xiàn)協(xié)同作用;故障診斷和安全維護技術(shù);網(wǎng)絡(luò)化機器人控制器技術(shù)。而在實際進行這四個方面技術(shù)的學(xué)習(xí)中，教師過度依靠多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺的動態(tài)展示，學(xué)生只是單純地“觀看”，缺乏思考和教師示范引導(dǎo)學(xué)習(xí)的過程。中間互動過程的缺少，學(xué)生失去了思考的能力，長期而言，創(chuàng)造性思維未能有效激發(fā)，創(chuàng)新能力未能提升。而深入研究發(fā)現(xiàn)，造成這一問題的主要原因：一方面，教師自身能力有限，師資結(jié)構(gòu)未能實現(xiàn)積極改進。教師隊伍本身缺乏活力，在帶動學(xué)生創(chuàng)新中則出現(xiàn)心有余而力不足的現(xiàn)象。另一方面，學(xué)校關(guān)于資源提供和平臺鏈接比較弱，未能積極購進相關(guān)的工業(yè)機器人設(shè)備在課堂上進行展示和供學(xué)生操作。同時，校外實訓(xùn)基地建設(shè)也比較滯后，這對學(xué)生實踐能力提升和創(chuàng)新能力培養(yǎng)都是不利的。

三、基于核心素養(yǎng)下中職院校工業(yè)機器人課程教學(xué)優(yōu)化建議

工業(yè)機器人這一課程作為現(xiàn)今中職院校專業(yè)人才培養(yǎng)的重要部分，為了促使實際教學(xué)目標切實滿足核心素養(yǎng)培養(yǎng)的需求，需要從教學(xué)環(huán)境改善、教學(xué)方法改進以及師資隊伍建設(shè)等方面實現(xiàn)理論和實踐教學(xué)的有效結(jié)合，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（一）積極鏈接教學(xué)資源，創(chuàng)建良好的教學(xué)環(huán)境

中職院校在工業(yè)機器人課程實踐教學(xué)資源鏈接中，能夠從工廠流水線延伸到電子信息產(chǎn)業(yè)、汽車制造、醫(yī)療設(shè)備、食品、采礦、服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全方位的鏈接。這樣能夠促使學(xué)生選擇自身感興趣的領(lǐng)域，深入研究，重點掌握，高效操作。教師在課堂上完成相關(guān)的理論知識后，積極引導(dǎo)學(xué)生參與到實際觀摩和操作中。如，針對汽車制造方面工業(yè)機器人的應(yīng)用中，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進入生產(chǎn)車間，讓學(xué)生通過觀察總結(jié)工業(yè)機器人操作關(guān)鍵點和難點，做好相關(guān)記錄。在回歸課堂之后，帶著學(xué)生的疑問進行理論的深入學(xué)習(xí)，以此實現(xiàn)理論和實踐的結(jié)合，實現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標。為了達到這一效果，學(xué)校應(yīng)該發(fā)揮主導(dǎo)作用，對外實現(xiàn)積極合作，構(gòu)建校外實訓(xùn)基地，為工業(yè)機器人課程教學(xué)有效實現(xiàn)提供可用的實踐操作資源。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

首先，搭建實驗平臺，實現(xiàn)教學(xué)。針對工業(yè)機器人這一課程，教師在明確章節(jié)課程教學(xué)目標和教學(xué)規(guī)劃下，按照教學(xué)大綱構(gòu)建相應(yīng)的操作實驗平臺。如，為了能夠促使學(xué)生進一步認識工業(yè)機器人傳感器操作原理，教師在實驗室通過小組進行教學(xué)，實現(xiàn)探討和互動，讓學(xué)生高效掌握實踐操作知識。這一方面，由于購買這些硬件設(shè)備和軟件花費巨大，后期還需要對其進行維護、檢測、保養(yǎng)、維修等，因此需要學(xué)校給予強有力的資金支持。其次，在實驗室平臺建設(shè)基礎(chǔ)上，明確實驗室的使用和學(xué)生上課應(yīng)用規(guī)定，保護學(xué)生上課時的安全，延長器材的使用壽命。針對現(xiàn)有的條件，教師要立足工業(yè)機器人課程教學(xué)目標，在項目教學(xué)法引導(dǎo)下，按照項目目標開發(fā)實驗課程內(nèi)容。學(xué)生到實習(xí)崗位近距離操作在學(xué)校無法接觸到的工業(yè)機器人，提升自己的創(chuàng)新能力。

（三）優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)隊伍建設(shè)，實現(xiàn)有效教學(xué)

首先，教師隊伍構(gòu)建中，能夠明確專業(yè)應(yīng)用型人才從事工業(yè)機器人維護、安全調(diào)試、編碼和創(chuàng)新，解決社會矛盾，提高企業(yè)工作效率，降低人力成本。教學(xué)目的當然不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生的技能，或是創(chuàng)造實踐和理論結(jié)合的機會，更重要的是幫助學(xué)生自我成長、驅(qū)動學(xué)生獨立思考和解決問題能力，當然表達能力、動手能力、管理能力和團隊協(xié)同合作能力的綜合軟實力也是一個優(yōu)秀人才應(yīng)該具有的。因此，教師隊伍的建設(shè)重在學(xué)生主體性的發(fā)揮，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手操作能力，嚴格按照核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標，提升學(xué)生的創(chuàng)新水平。其次，師資結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)校企合作。工程項目將是企業(yè)對學(xué)校的一個反饋，也是學(xué)校運用扎實的理論知識給企業(yè)一個安全解決方案，三方共同成長。學(xué)?？梢匝埰髽I(yè)優(yōu)秀的工程師到學(xué)校上課，或開辦知識講座，幫助學(xué)生對外界最新技術(shù)的了解和疑難解答，豐富學(xué)生的認知。最后，建設(shè)研發(fā)型師資團隊，積極吸納學(xué)生參與到工業(yè)機器人相關(guān)研發(fā)工作中，循序漸進，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識。此外，為了促進師資結(jié)構(gòu)隊伍優(yōu)化建設(shè)，形成有效的激勵評估制度是非常必要的。在激勵和評估中，建設(shè)一支穩(wěn)定的工業(yè)機器人專業(yè)課程骨干教師隊伍，參與到實際教學(xué)中。

綜上所述，教師在基于核心素養(yǎng)下中職院校工業(yè)機器人課程教學(xué)中，為了提升實際教學(xué)水平，要在認識到核心素養(yǎng)與工業(yè)機器人課程教學(xué)相關(guān)性下，懷有問題意識，對現(xiàn)有教學(xué)問題積極總結(jié)反饋。在實際改進中，教師應(yīng)能夠從教學(xué)環(huán)境創(chuàng)新建設(shè)、教學(xué)方法創(chuàng)新應(yīng)用以及師資結(jié)構(gòu)隊伍優(yōu)化方面落實，提升學(xué)生的實踐操作和創(chuàng)新能力，提升核心素養(yǎng)培養(yǎng)水平。

參考文獻：

[1]楊麗麗.基于核心素養(yǎng)的綜合實踐活動機器人課程實施探究[J].遼寧教育，2017（23）：44-46.

[2]王蕾.基于核心素養(yǎng)的課程構(gòu)建[J].當代教育家，2017（2）：48-49.

◎編輯 陳鮮艷