基于國際化專業教學標準的“工業機器人技術”課程MOOC建設與研究

劉海龍

（湖南鐵道職業技術學院，湖南 株洲 412001）

0 引言

為響應《中國制造2025》《推進一帶一路教育行動》《新一代人工智能發展規劃》等重大戰略需求，以培養具有本土化和國際化視野的復合型創新人才為目標，開發了高校工業機器人技術專業國際化專業教學標準。該標準站在國際化的視角下，引入ISO，ANSI，EN，GB，IEEE，IEC，JIS等眾多國際、國家職業、崗位、技術標準體系，在該標準的課程體系中，“工業機器人技術”為該國際化課程體系中重要的專業基礎課程，為承上啟下的銜接課程。工業機器人技術為工業制造行業中重要的組成部分，開設“工業機器人技術”課程的院校主要集中于電氣自動化技術、機電一體化技術、焊接、汽車制造等工業機器人應用廣泛的專業中，“工業機器人技術”則是泛制造相關專業的一門重要的專業基礎課程［1］。

隨著我國制造業的快速發展和國際化交流的廣泛合作，工業機器人制造商原有的“點對點”式客戶培訓模式或者“人對機器”定點訓練模式，已不能滿足當今廣泛的具有國際化視野和內涵的社會人力資源的需求，雖然目前基于大規模開放的在線課程（Massive Open Online Course，MOOC）的在線網絡課程較為豐富，但主要是大多數沒有基于國際化視角來建設和研究課程，且大部分均采用傳統授課方式令學習者缺乏學習興趣，未能實現較理想的學習效果。因此，隨著國際化進程的不斷深入，受到課程學習者人數激增、國際化視野狹窄、不同類型學習者（在校學生、外校學生、中企/外企業員工、工業機器人技術專業學生、相關專業學生、工業機器人技術愛好者等）的學習需求差異明顯、課程內容涉及技術領域廣、實訓設備種類差異大等因素的影響。如何激發差異化學習者的學習興趣，體現學習者的主體地位，調動學習者的學習積極性，達成學習者個性化的學習目標，是“工業機器人技術”課程教學面臨的一個重大問題，為此，基于工業機器人專業國際化教學標準，緊跟國際化最新發展趨勢，并結合國內實際情況，站在國際化的視角下，引入ISO，ANSI，EN，GB，IEEE，IEC，JIS等眾多國際化標準為基準，進行基于MOOC的在線開放課程個性化學習模式的探究［2］。

1 課程建設思路與過程

在已建設工業機器人國際化專業教學標準的前提下，進行“工業機器人技術”課程MOOC的建設和研究，首先需要進行基礎性調研與分析，提出問題，主要通過關聯企業、同類院校、文獻及網絡資源等調研分析該課程領域的技術發展方向、人才需求和人才定位等現狀。只有基于此才能避免閉門造車，實現課程定位和技術技能培養符合社會需求，實現和企業的無縫連接。通過分析數據融入基礎教育理論，分析課程知識結構、技術技能、可操作性、可行性等應用理論，并完善課程設計的理論體系。其次是構建學習生態圈環境，學習生態系統主要包含兩個方面的內容：“學習環境”和“學習活動”。作為學習生態系統的支柱和紐帶，這兩者具有緊密關系：學習環境是學習活動的基石，學習群體之間的交流合作、知識共享等活動仍然依靠學習環境承載教育資源和交互功能的組件。通過企業調研進行工業機器人行業應用典型案例分析，設計學習情境，進行知識技能點歸納，開發覆蓋度高、類型豐富、數量眾多、顆粒度好的課程學習資源［3］。

在上述過程完成后，構建基于MOOC的模塊化知識樹及資源開發。首先，針對不同類型學習者（在校學生、外校學生、中企/外企業員工、工業機器人技術專業學生、相關專業學生、工業機器人技術愛好者等）的學習需求差異明顯的問題，可對模塊化資源進行自由組課，采用自適應性混合教學模式進行學習引導，探討并構建基于MOOC的具有自主性、多樣性、技術性和開放性特征的“工業機器人技術”課程個性化學習“學—教”融合理論模型。其次是MOOC平臺建設應用與實踐。完成“工業機器人技術”課程的自適應性課程結構設計、課程學習資源的開發與整理、教學積件開發、自適應性網絡組課等MOOC平臺建設工作，并依據“學—教”融合理論模型開展自適應性教學與個性化學習實施等MOOC平臺應用與管理工作。最后根據系統大數據反饋、數據分析、社會評價等多數據進行評價與優化，如圖1所示。

圖1 建設思路與過程

2 人才培養模式創新研究內容

創新“人工智能+工業機器人”專業人才培養模式。深入行業企業調研，主要集中在工業機器人產業鏈上本體制造類、系統集成類和應用類企業，根據工業機器人產業人才需求現狀和產業發展規劃，預測出2019—2025年產業人才需求情況，繪制出高校工業機器人專業設置與規模匹配產業人才需求的路徑圖。構建基于“人工智能+”的工業機器人專業人才培養理論模型［4］。

重構工業機器人技術專業課程體系。以人才培養理論模型為指導，構建工業機器人技術專業課程體系。深度融合基于人工智能為基點的大數據、云計算等技術理念，結合本課題采用的理論依據，對人才培養規格、課程教學標準規范、職業技能標準、教學實施與評價等多方面進行研究，讓人工智能應用普適性地貫穿于整個人才培養體系中。

優化課程教學方式方法。人工智能不僅對學生培養造成了深刻的影響，同時也為教育本身的形態建構和內部治理帶來了新的條件。必須建立人工智能職業教育模式，才能有效發揮現代技術對教育的積極意義，提高教育的效率和質量。將嘗試從3個方面進行展開：（1）教育主體和人工智能結合。（2）教育方式和人工智能結合。（3）教育管理和人工智能結合。

科學設計與使用教學質量評價體系。大數據和云計算作為人工智能領域的重要應用體現，非常適合在教學質量評價體系中應用。在課程教學與實踐中充分利用信息化等先進教學手段，結合大數據分析理論，實現對教學質量評價體系螺旋式上升改良與優化。

3 MOOC的模塊化知識樹及組課

“工業機器人技術”作為一門機電一體化大類的專業核心課程，團隊在分析了網絡學習者的組成、知識結構、學習規律、學習目標要求后，重新設計了課程的知識樹結構，并在內容上采用項目教學的方式，優化碎片化資源和顆粒化資源的重組，進行資源的設計。課程一共包括11個典型項目、33個二級任務和60個知識點，分別由淺到深逐步擴展涵蓋知識點，設計開發了相應的教學資源，并特色化地設計了對應項目的仿真模塊供學習者在線下載和仿真應用。考慮到網絡線上教學學習者的特性，在課程名稱中采用了具有一定學習興趣類的名稱，推出課程“走近工業機器人”，增加課程對社會學習者、興趣學習者的廣泛參與。本課程以對工業機器人典型工作站、基本操作、編程及程序設計、運行及維護等從業人員崗位技能要求為基本培養目標，在知識技能點上充分考慮1+X工業機器人操作與維護、工業機器人應用編程職業技能等級證書的要求，擬通過典型項目和技能點，讓社會學習者、專業教師、從業人員、興趣愛好者均能從零基礎掌握工業機器人的基本操縱和應用技術。

為了達成線上課程各類學習者的個性化學習要求和目標，課程成員通過個性化的課程模塊組課的策略，針對社會學習者、零起步學習者、在校專業學生、專業擴展學生進行了針對性的模塊化組課，由學習者自由選擇相對應的模塊和任務，充分體現個性化學習模式，對于不同類型的學習者可以學習針對性的資源和訓練內容，保證了資源的合理、高效利用，不同學習者的任務訓練難易程度也有所差別，利于個性化學習者學習目標的有效達成。組課策略如圖2所示。

圖2 個性化學習網絡組課策略

4 MOOC平臺建設應用與實踐

根據本課程在MOOC的開課和應用情況，本文設計的“工業機器人技術”課程通過個性化組課模式有比較好的適應性，具有良好的應用評價效果。課程基于工業機器人國際化專業教學標準為技術，綜合考慮了工業機器人技術專業1+X工業機器人操作與運維、工業機器人應用編程職業等級證書技能點，重新構建了知識技能體系，設計開發了教學資源積件，對課件、教材、學習手冊、任務手冊、操作仿真和訓練包均進行了重新設計和優化。本文的研究及應用成果可為建設符合個性化學習需求的MOOC提供一定的理論及實踐參考依據。