“1+X”證書制度下“工業(yè)機器人站點系統(tǒng)集成”課程改革與實踐

代慧，盧飛躍，朱洪雷，畢天昊

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造學(xué)院，廣東 廣州 511483；2.廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機電工程學(xué)院，廣東 廣州 510075）

0 引言

2019年1月24日國務(wù)院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實施方案》，國家開始推進“1+X”證書制度的改革[1]，特別是確立了試點院校后，掀起了“1+X”證書制度建設(shè)研究與實踐的熱潮，但目前處在試點初期，當(dāng)前與本課題相關(guān)的研究成果公開發(fā)表的不多，大量研究還在探索和實踐過程中。其中，有學(xué)者指出“1”凸顯教育功能，注重學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展，“X”凸顯職業(yè)功能，彰顯類型教育特色，注重學(xué)生技術(shù)技能的培養(yǎng)，提升學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)，“1”是相對穩(wěn)定，“X”是動態(tài)的，“1”與“X”不是簡單的相加，有補充、強化、拓展的關(guān)系[2]；有研究者認(rèn)為“1+X”證書制度下職業(yè)教育課程改革是一項系統(tǒng)工程，涉及培養(yǎng)目標(biāo)從“同一型”向“多元型”轉(zhuǎn)變、課程結(jié)構(gòu)從“單進程”向“多進程”轉(zhuǎn)變、課程內(nèi)容從“單向度”向“多向度”轉(zhuǎn)變、課程實施從“基于教”向“基于學(xué)”轉(zhuǎn)變和管理機制從“剛性化”向“彈性化”轉(zhuǎn)變[3]等諸多方面的內(nèi)容。

為進一步促進教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程的有效對接，培養(yǎng)學(xué)生的機器人系統(tǒng)集成職業(yè)崗位核心能力，課程教學(xué)團隊積極探索和實踐，基于“1+X”證書背景創(chuàng)新性地提出了“1-7”教學(xué)策略，即1種模式、2個結(jié)合、3個階段、4種資源、5個任務(wù)、6種方法、7環(huán)評價?！?-7”教學(xué)策略如圖1所示。該教學(xué)策略是“1+X”證書制度下課程建設(shè)與實踐的指導(dǎo)方法，教學(xué)策略之間的各環(huán)節(jié)不是完全的層級遞進關(guān)系，在實施的過程中各環(huán)節(jié)需要進行相應(yīng)的互融互通，具體到實施層面來講，還要遵循課程建設(shè)的基本原則。實踐證明，通過實施“1-7”教學(xué)策略既培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)崗位技能，又提升了綜合素養(yǎng)和就業(yè)競爭力。

圖1 “1-7”教學(xué)策略

1 確定課程教學(xué)目標(biāo)

1.1 基于學(xué)情分析，確定重構(gòu)方向

根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，該課程是在第4學(xué)期開設(shè)，前導(dǎo)課程有“工業(yè)機器人離線編程與應(yīng)用”“工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與應(yīng)用”“工控組態(tài)技術(shù)與應(yīng)用”等，學(xué)生已掌握三菱PLC、觸摸屏和ABB機器人示教編程，有一定的知識儲備和實操技能。課程授課對象主要是90后高職大二學(xué)生，課前調(diào)查結(jié)果顯示他們有“三喜兩厭”的行為特點，即喜歡機器人裝配的先進知識、現(xiàn)場實操、可視化教學(xué)資源；厭惡枯燥無味的理論知識、傳統(tǒng)的灌輸式教育，結(jié)合學(xué)生知識技能儲備和行為特點，確定課程教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新性重構(gòu)的基本方向，即去繁存簡、實踐為主、理論為輔，以項目驅(qū)動替代理論講授。

1.2 對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定教學(xué)目標(biāo)

工業(yè)機器人集成應(yīng)用職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)[4]，是由北京華航唯實機器人科技股份有限公司、上海ABB工程有限公司等國內(nèi)行業(yè)多家龍頭企業(yè)和知名院校共同起草與制定的。該證書中級職業(yè)技能要求是：能根據(jù)應(yīng)用需求進行集成方案適配、原理圖繪制以及操作手冊和維護保養(yǎng)手冊編制，能在離線編程軟件中搭建并仿真工作站應(yīng)用，能根據(jù)典型工作任務(wù)完成示教編程，能根據(jù)工藝要求對集成系統(tǒng)進行聯(lián)機調(diào)試與優(yōu)化，能遵循規(guī)范對集成系統(tǒng)進行維護、備份及異常處理，能根據(jù)維護保養(yǎng)手冊查找機械、電氣故障并維修。高級職業(yè)技能要求是：能根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)進行系統(tǒng)集成方案制定和設(shè)備選型，能根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計方案進行三維建模，能對機器人、周邊設(shè)備、視覺系統(tǒng)等進行高級編程，能根據(jù)產(chǎn)品特性進行加工制造、視覺集成、搬運裝配等多種應(yīng)用集成開發(fā)；能進行機器人生產(chǎn)線的工藝流程規(guī)劃、虛擬調(diào)試和節(jié)拍優(yōu)化，能編制工業(yè)機器人生產(chǎn)線方案說明書、操作手冊和維護保養(yǎng)手冊，能進行工業(yè)機器人生產(chǎn)線的維護維修。

課程團隊充分調(diào)研行業(yè)企業(yè)人才需求現(xiàn)狀，依據(jù)工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，課程對接工業(yè)機器人集成應(yīng)用職業(yè)技能等級中級標(biāo)準(zhǔn)，并充分考慮工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員、運維員職業(yè)能力要求，結(jié)合上述學(xué)情分析，確定了課程的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)。課程三維教學(xué)目標(biāo)如圖2所示。

圖2 課程三維教學(xué)目標(biāo)

2 重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容

2.1 引入企業(yè)案例，轉(zhuǎn)化教學(xué)載體

該課程是工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)核心課程，具有跨多學(xué)科、綜合性強、實踐性強等特點。教學(xué)團隊積極引入企業(yè)新技術(shù)、新工藝，將企業(yè)生產(chǎn)案例移植到課堂，以中國傳統(tǒng)文化成果——大三通“魯班鎖”為載體，通過一系列教學(xué)活動實現(xiàn)“魯班鎖”產(chǎn)品相關(guān)工作站的系統(tǒng)集成與編程調(diào)試。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，融合校企優(yōu)質(zhì)資源，結(jié)合專業(yè)實際情況，課程教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)為魯班鎖部件打磨、魯班鎖部件激光達(dá)標(biāo)、魯班鎖產(chǎn)品裝配、魯班鎖成品封裝及搬運碼垛5個項目，實現(xiàn)了從魯班鎖部件到成品的全生產(chǎn)鏈周期，課程結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 重構(gòu)后的課程結(jié)構(gòu)

2.2 工作過程導(dǎo)向，重構(gòu)課程內(nèi)容

根據(jù)工作站系統(tǒng)集成基本工作過程和原則，每個項目又細(xì)分為工作站建模與拆裝、工作站系統(tǒng)仿真實現(xiàn)、HMI和PLC程序設(shè)計、機器人示教聯(lián)調(diào)、工作站任務(wù)拓展等5個子任務(wù)。其中，任務(wù)1工作站建模與拆裝，對接初級職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，重點培養(yǎng)學(xué)生的工作站系統(tǒng)模型搭建、參數(shù)設(shè)置與手動操作、坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗證等職業(yè)技能；任務(wù)2工作站系統(tǒng)仿真實現(xiàn)、任務(wù)3HMI和PLC程序設(shè)計、任務(wù)4機器人示教聯(lián)調(diào)則對接中級職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，進一步培養(yǎng)和提升學(xué)生的工作站虛擬仿真、機器人周邊設(shè)備編程、視覺系統(tǒng)應(yīng)用、機器人典型工作任務(wù)示教編程、工作站調(diào)試與優(yōu)化等核心職業(yè)技能；任務(wù)5是工作站任務(wù)拓展，目的是通過拓展訓(xùn)練提升學(xué)生的機器人高級編程、生產(chǎn)線方案規(guī)劃、生產(chǎn)線虛擬調(diào)試與優(yōu)化等高級技能，為學(xué)生進一步成長和中長期職業(yè)發(fā)展規(guī)劃奠定堅實基礎(chǔ)。

5個層級遞進式項目，是“1-7”教學(xué)策略中的“5任務(wù)”。課程內(nèi)容重構(gòu)以后，設(shè)置的五個項目符合職業(yè)認(rèn)知規(guī)律和企業(yè)生產(chǎn)過程，遞進式分解任務(wù)，以任務(wù)對接生產(chǎn)過程、驅(qū)動教學(xué)過程。通過5個項目的訓(xùn)練學(xué)生不但掌握了系統(tǒng)集成的核心職業(yè)技能，而且完成了魯班鎖的生產(chǎn)，實現(xiàn)了從無到有，以“產(chǎn)品”回報學(xué)習(xí)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生的獲得感、成就感，進而也提升了課程的教學(xué)效果。

3 創(chuàng)新課程教學(xué)模式

3.1 線上與線下混合，虛擬與實踐結(jié)合

課程明確樹立“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，結(jié)合實際情況，構(gòu)建符合本門課程特點“1-7”教學(xué)策略，如圖3所示。其中，“1模式”表示線上線下混合式教學(xué)模式，線上教學(xué)借助智慧職教、超星等平臺開展任務(wù)先導(dǎo)（發(fā)布任務(wù)、任務(wù)接收、簽到打卡等）、資訊發(fā)表、技術(shù)方案提交、成果評價等；線下教學(xué)基于Robot-Studio仿真軟件、專業(yè)實訓(xùn)平臺開展，仿真軟件進行技術(shù)方案的驗證與優(yōu)化，專業(yè)實訓(xùn)平臺是方案轉(zhuǎn)化為實踐操縱的重要保障。線上與線下、虛擬與實踐的有效結(jié)合，是課程教與學(xué)的實施過程和主要模式，也是“1-7”教學(xué)策略中的“2結(jié)合”。

3.2 實施三階段教學(xué)，有效達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)

3.2.1 課前精心準(zhǔn)備，發(fā)掘課程思政元素

“1-7”教學(xué)策略中的“3階段”，即課前、課中、課后。專業(yè)課程內(nèi)容與思政要素相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感受到專業(yè)與思政內(nèi)容相輔相成的樂趣[5]，因此，課前教學(xué)團隊精心準(zhǔn)備，積極發(fā)掘課程思政元素?！肮I(yè)機器人站點系統(tǒng)集成”課程也不例外。課前教學(xué)團隊深入挖掘“思政”與“專業(yè)”知識的有機契合點，明確了本課程中知識蘊含的思政要素切入點。不同的項目任務(wù)側(cè)重點不同，要培養(yǎng)的知識不同、技能不同，所融入的思政元素也不盡相同[6]。根據(jù)魯班鎖生產(chǎn)過程，積極融入學(xué)生喜聞樂見的“新中國第一”“新四大發(fā)明”“大國工匠”“中國制造2025”“基建狂魔”“中國智造”典型案例以及知名企業(yè)家奮斗歷史、逸聞趣事等思政元素。

3.2.2 課中有效融合，創(chuàng)新課程教學(xué)模式

課程引入企業(yè)真實案例，以項目任務(wù)驅(qū)動教學(xué)。但要想達(dá)到理想的教學(xué)效果，還必須注重創(chuàng)新課程教學(xué)方法和手段。教學(xué)團隊積極探索現(xiàn)代職業(yè)教育教學(xué)方法，擯棄傳統(tǒng)的理論講授、大水漫灌等教學(xué)模式，實施“三教-三學(xué)”教學(xué)方法，即以講授法、演示法、討論法等為主的教學(xué)方法；以自主探究、小組協(xié)作、角色扮演等為主的學(xué)習(xí)方法?！叭?三學(xué)”教學(xué)方法，也即“1-7”教學(xué)策略中的“6方法”。課堂教學(xué)活動是線下教學(xué)活動的主陣地，也是課程思政教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)的重要階段。教學(xué)團隊通過靈活多樣的課堂組織形式實現(xiàn)寓社會主義核心價值觀的精髓于課堂教學(xué)中，實現(xiàn)“專業(yè)畫龍、思政點睛”“潤物細(xì)無聲”。

3.2.3 課后及時反饋，鞏固課程學(xué)習(xí)效果

及時評價與反思提高是每次完整教學(xué)過程結(jié)束時必須進行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。因此，課堂教學(xué)的結(jié)束并不意味著學(xué)習(xí)活動的結(jié)束，而是進入評價和閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)。課程教學(xué)團隊設(shè)計了“7環(huán)評價”體系，詳情如圖4所示。根據(jù)將組織學(xué)生進行自評、互評以及學(xué)生對教學(xué)的反饋，同時學(xué)生也要完成項目報告，師生根據(jù)評價和反饋信息進行教與學(xué)的反思，為下一次教學(xué)活動做好準(zhǔn)備工作。課后活動主要是進行評價反饋（含課前線上簽到及評測），并根據(jù)評價反饋信息進行改進，也即“1-7”教學(xué)策略中的“7評價”。

圖4 課程評價體系結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

課程教學(xué)團隊積極響應(yīng)國家職業(yè)教育方針政策，貫徹“國家職業(yè)教育改革實施方案”要求，依據(jù)國家專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程標(biāo)準(zhǔn)，對接工業(yè)機器人集成應(yīng)用“1+X”職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)，立足工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員、運維員崗位能力需求，對工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)核心課程“工業(yè)機器人站點系統(tǒng)集成”進行課程內(nèi)容的重構(gòu)，課程以中國傳統(tǒng)文化成果——大三通魯班鎖為生產(chǎn)線產(chǎn)品，整合課程內(nèi)容為打磨、打標(biāo)、裝配、封裝、搬運碼垛5個工作站，即5個教學(xué)項目開展生產(chǎn)線式的項目化教學(xué)，創(chuàng)新性地提出了“1-7”教學(xué)策略，即一種模式、兩種結(jié)合、三個階段、四種資源、五個任務(wù)、六種方法和七環(huán)評價體系。課程以立德樹人為根本，以工作過程為導(dǎo)向，秉承“以學(xué)生為中心，以能力為本位，以項目為載體，以育訓(xùn)為主線”的“行動導(dǎo)向，四位一體”教學(xué)理念，學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做，邊理論，邊實踐”的過程中掌握職業(yè)技能，習(xí)得專業(yè)知識，練就專業(yè)技能，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，滿足“1+X”證書制度下工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)要求。