中職機器人專業工作手冊式教材開發的研究

摘?要：中職機器人專業工作手冊式教材開發基于學生創造力的挖掘，面向工作過程，采用學校、企業、社會多元驅動的教材開發機制，實行紙質和“互聯網+”的多媒體教材，能夠培養學生獨立思考、進階學習、自主發展的能力，使得中職工業機器人專業學生就業有技能，深造有基礎，創新有源泉。

關鍵詞：創造力;挖掘;機器人;工作手冊;教材

一、創造力挖掘的概念和內涵

陶行知說：“教育不能創造什么，但它能啟發解放兒童創造力以從事于創造之工作。”[1]現代意義上的創造力是人類在已有知識和經驗的基礎上，針對特定的問題而開展創造新知識、新技術、新方法、新想法的能力。中職學生的創造力挖掘是指在教學活動中培養學生的創造性思維。創造性思維本質是發散性思維，而發散性思維的培養要求學生遇到問題時，能從多角度、多方位、多維度、多層級去思考，去構建問題的求解方案。創造性思維要求突破現有知識體系和傳統方法的束縛，解放手和大腦，挖掘事物聯系的內在規律，在螺旋式上升的學習過程中獲得創造力的提升。問題的解決方案往往不是唯一的，在解決問題的過程中，學生通過合作、討論、頭腦風暴等活動，通過不同方案的對比、選擇、擴展等進行學習活動的深化。創造力挖掘通過積極主動的、探究式的學習，讓學生真正理解所學內容，從而建構個人的知識和能力體系并有效遷移應用到真實情境中來解決實際問題。

二、中職機器人專業工作手冊式教材[2]開發的意義

國務院印發的《國家職業教育改革實施方案》提出，職業教育與普通教育是兩種不同教育類型，具有同等重要地位。國家將職業教育作為一種類型教育，放在了與普通教育并列的位置。中職工業機器人專業培養掌握工業機器人的理論知識、應用技術和操作技能人才。教材又稱課本，它是依據課程標準編制的、系統反映學科內容的教學用書，教材是課程標準的具體化。工作手冊式教材對接企業工作流程和實際需要，實現工作任務與學習任務的對接、工作標準與學習標準的對接、工作過程與學習過程的對接。由于工作對象和工作任務的不同，工作手冊式教材采用內容可重新組合的活頁裝訂形式，具有一定的柔性。活頁式及工作手冊式教材使專業課程開發、項目選擇的邏輯關系安排更貼合企業，可以做到學習內容與企業設備一致，學習過程與企業實操過程一致，從而解決學習內容與企業實際嚴重脫節的問題。

三、中職機器人專業工作手冊式教材的開發策略

（一）堅持創造力挖掘導向，推動學生學習方式的變革

首先，將工業機器人專業課程的學習與時代的發展聯系起來。由信息化、智能化引領的技術變革正深刻改變人類生產、生活和服務方式，工業機器人技術是實現學生學習新技術和實現職業理想的一個有效橋梁。強化核心價值觀引領，實現“課程思政”與機器人專業課教學的深度融合。學生明白了為什么學習機器人技術、學習機器人技術的正確方法和態度，才能從思想的認識根源上解決學習動力問題，保持長久的學習興趣和熱情。教學內容通過合理設計引導問題，激發學生的創造力潛能，變被動學習為主動學習，培養工匠精神，發展核心素養。例如對串行通信和并行通信知識的學習，學生傳統的學習方法是死記硬背串行通信和并行通信的特點，從而造成即使記憶了也不能深入理解，更談不上靈活運用串行通信和并行通信的特點去解決實際的問題。工作手冊式教材的開發將串行通信和并行通信的學習，放到實現工業機器人和PLC通信的工業應用背景下，讓學生首先通過自己查找資源、同學交流討論、尋求老師和校外企業兼職專家幫助等方式，來比較這兩種通信方式在傳輸效率和硬件開銷方面的不同特點，從而決定在特定的工作條件下選擇哪一種通信方式;其次，在教師的指導下，學生在工業機器人上通過實踐操作來比較串行通信和并行通信的不同特點;另外，工作手冊式教材采用活頁形式，設定不同層次的問題應用領域，拓展串行通信和并行通信的應用場合和空間，讓學生實現知識和能力的遷移，適應終身學習和不斷發展的時代需要。教材的活頁化形態讓不同學習需求的同學得到充分學習和發展的空間，形成差異化發展。堅持創造力挖掘導向能夠充分挖掘學生的創造力潛能，實現從灌輸式、被動式學習向探究式、主動式學習的轉變。從而培養學生獨立思考、進階學習、自主發展的能力，使得中職工業機器人專業學生就業有技能，深造有基礎，創新有源泉。

（二）堅持與信息技術的融合，開發“互聯網+”[3]的立體化教材

第四次工業革命以智能制造為主導，正深刻地改變著工業的生產方式。為適應這一發展趨勢，中職工業機器人專業工作手冊式教材開發需要實現與信息技術的深度融合，“互聯網+”形式的立體化教材可以將工作過程與學習性工作任務有機融合。傳統工業機器人專業教材主要以紙質形式呈現，可以展示知識點的內容和技能操作要求，但不能清晰地顯示機器人的操作過程以及實現操作技能學習的互動反饋。“互聯網+”的立體化教材將機器人指令操作學習可視化和實現對學習效果的及時反饋。學生在學習工作式教材時，往往需要查找包括文字、圖像、視頻、動畫、仿真等各類資源，“互聯網+”形式的立體化教材可以實現學習過程的最優化，提高學生的學生效率。比如學生在學習安全操作規范的過程中，事先將企業真實的操作過程用視頻記錄下來，學習企業規范化的工作過程，從而實現學習過程對接企業的真實生產過程。工業機器人的操作運行有一定的危險性，使用虛擬仿真技術，可以讓學生提前發現一些因考慮不周而出現的編程缺陷和錯誤，這樣既能起到鼓勵學生大膽進行創造力的挖掘，又能避免可能造成的機器損壞和人身傷害。利用虛擬現實技術模擬真實的機器人操作過程，可以讓學生真實地感受操作效果。對于PLC控制指令的執行，傳統的紙上模擬分析，很難讓學生有直觀的印象，從而造成學習效果不佳。虛擬仿真技術將難以觀察到的PLC指令執行過程形象地展示出來，讓學生獲得較好的學習體驗。采用線上線下相結合的多媒體化的立體式教材，能夠有效引導學生學習，降低學習難度，激發學生興趣，啟迪學生創造力的挖掘;同時能夠對接企業的生產過程，實現學習過程的工作化。

（三）堅持以“教學做合一”思想[4]引領，培養學生實際工作能力

陶行知的“教學做合一”思想理論是一個系統的教學理論。在中職工業機器人專業課程教學中，堅持“做中學、學中做”，可以讓學生及時將所學知識應用到實踐中，實現學習過程與工作過程的深度融合。比如在工作手冊式教材中，提出應用觸摸屏實現工業機器人的二層碼垛這一任務。首先學生要開動腦筋，挖掘創造力潛能，進行觸摸屏的結構布置及合適的圖形界面表達形式。接著根據便于應用和不產生運動干涉的要求，進行碼垛堆放平臺和原料放置平臺的合理布置及安裝。對于實現這一工作任務的PLC模塊編寫和程序功能實現，更需要學生在借肋各類學習資源和學習平臺，進行小組合作、討論思考，充分調動創造力潛能，完成工作任務的解決方案。當有了初步方案后，學生還需經過仿真模擬，實際上機調試等過程。這個過程有時不是一步到位的，更多時候是一個不斷反復調整優化的過程。這個學習過程充分體現了“做中學、學中做”的思想內涵。

（四）堅持采用社會、企業、學校多元驅動的教材開發機制

對于中職機器人專業工作手冊式教材的開發，采用社會、企業、學校多元驅動的教材開發機制，可以發揮社會、企業、學校各自的優勢，從而實現教材開發過程的最優化。機器人相關企業的優勢在于有著大量的工業應用經驗，工業機器人企業參與教材開發，可以使教材內容與實際工作過程相符合，讓學生的學習過程規范化。行業協會等社會組織，在標準、技術要求等方面的制定具有資源和人才優勢，學校在促進學生全面發展、培養學生善于學習、自主學習方面有著豐富的實踐經驗。為發揮各自的優勢，通過建立教材開發合作小組，吸收學校、企業、社會等方面人員，開發創造力挖掘的工作手冊式教材。通過學校、企業、社會合作開發教材的方式，將“1+X”證書[5]的內容要求有機地融合到工作手冊式教材中去。在這個過程中，學校在教材的開發過程中起著主導作用，企業和社會組織更多是起著參謀和咨詢顧問的角色。學校調研企業用人需求計劃，形成培養合格人才所要求的知識點、能力點、素養點要求。結合工業機器人專業人才培養目標，遵循教育學和心理學認知規律，編寫工作手冊式教材。工作手冊式教材的開發要與時俱進，通過調研企業的用人反饋，及時調整與時代發展不相適應的教材內容。

四、工作手冊式教材在教學中的應用

（一）基于成果導向教育[6]（OBE）的教學實施

成果導向教育由Spady于1981年首先提出，這里工作手冊式教材在教學中的應用遵循OBE的方法。首先，在教學中，教師給出學生要達成的學習成果目標，這是一個多維的目標，包括知識目標、技能目標、情感目標等。在工作手冊式教材中，通過目標分解，讓學生知道為什么要達成這些目標。比如在教學生設置機器人工作速度的百分率時，通過視頻、動畫、圖文混合介紹的案例等手段，讓學生了解工作速度在安全與效率方面的重要性，從而讓學生運用自己已有的知識結構去思考得出學習目標達成的必要性。其次，教師通過引導問題的拋出，挖掘學生的創造力潛能，激發學生的主觀能動性，通過多種方式來達成學生的學習目標。課前，學生通過在線學習平臺學習有關知識點，教師通過智慧平臺的數據分析功能，了解學生的學習效果，從而對教學過程給出相應的調整。課中，通過小組合作，討論解決工業機器人的相關問題;由于工業機器人專業存在大量的實際操作訓練，教師示范的過程、優秀學生的操作過程由小組中指定的學生進行視頻拍攝，這樣可以增強學生學習小組之間的經驗交流，幫助學習有困難或學習進度較慢的同學共同進步。課后，學生通過學習平臺進一步學習有關的知識點，同時對于技能不熟練的同學，借助平臺可以復習鞏固已學的知識點和強化技能訓練，提高熟練程度。最后，通過學生的自我評價，小組互評、學習成果展示等教學活動，了解學生的學生效果，以便教師在教學中及時采取措施做出改進。

（二）基于類型教育的多元化人才培養

由于中職機器人專業學生學習基礎和學習興趣的差異，不同學生希望達成的學習目標存在較大的差異。在教學時因材施教，才能充分挖掘每一個學生的學習潛能，實現多元化的人才培養目標。比如對中專畢業后打算就業的同學，應加強對基本操作的規范化訓練，將1+X證書制度的有關內容融合在平時的專業學習中，通過活頁式、工作手冊式教材的靈活添加內容，將工業機器人企業最新發展的技術內容傳遞給學生，以實現學習過程與工作過程的對接，學習內容與工作內容的對接，培養適應企業形勢發展的一線技能人才;對打算進一步深造的同學，應側重機器人理論基礎的學習;對于參加技能大賽的同學，應提高機器人技能操作的熟練程度和難度。總之，對于不同學習層次的學生采取差異化教學，能最大化地促進每一位學生合適的成長。

五、工作手冊式教材應用的評價

對學生的評價是立體的，全方位的。通過科學有效的評價體系，不但可以促進學生的有效學習，也可以使教師根據學生的反饋情況，對活頁式、工作手冊式教材及時做出內容上的調整，以適應學生的實際情況。不同于傳統的結果評價，這種評價既注重結果評價，也注重過程評價。工作手冊式教材中很多問題是沒有唯一答案的，這時考查的是學生的發散性思維能力、創造力，只要解決方案言之有理，符合實際，都要給予好的評價。工業機器人專業有很多操作不僅要求能正確規范，還要求有一定的熟練程度，這時評價又涉及發展性的問題，只要學生每次都能有進步，熟練程度在逐步提高，這時給出的是發展性較好的評價。工作手冊式教材鼓勵學生在解決問題的同時，能積極思考，提出有價值的問題，供同學交流討論。進一步地使學有余力的同學也可通過學校搭建的平臺，同校外企業、行業專家交流討論。提出問題的過程也是創造力挖掘的過程，這是核心素養得以提高的表現，這時給出的是核心素養發展潛力好的評價。通過立體式的評價，可以培養學生的自主學習能力、創造力以及發展學生的核心素養，以適應第四次工業革命對中職工業機器人專業學生的能力要求。

參考文獻：

[1]董莉.教育家型校長培訓創新：文化內涵與時代價值——基于陶行知教育思想的探索.繼續教育研究，2021（04）：82-84.

[2]曾繁京，黃龍鵬.現代學徒制視域下“焊接機器人應用”工作手冊的開發，職業教育研究，2021（2）：69-73.

[3]陳岑.“互聯網+”環境下的小學信息技術課堂.江西教育，2021（15）：83.

[4]暢肇沁，邢曙.陶行知師德思想體系探析.教育理論與實踐，2021（7）：41-45.

[5]唐以志.健全1+X證書制度 增強職業教育適應性，中國職業技術教育，2021（12）：109-113.

[6]劉仁山.基于成果導向的工程應用型人才培養探索——以呼倫貝爾學院網絡工程專業為例.職業技術教育，2020（02）：21-25.

基金項目：江蘇省職教學會2021-2022年度職業教育研究課題“中職機器人專業工作手冊式教材開發的研究”（課題編號XHYHBL2021128）

作者簡介：張元通（1974—?），男，碩士，高級講師，主要學術成就：主持江蘇省職教學會2019—2020課題且已結題，發表論文多篇。