基于“崗課賽證”融通的機器視覺課程改革

張 宇 吳立華 張冰潔

廣東開放大學(廣東理工職業學院)機器人學院 廣東廣州 510091

1 課程改革背景

近十年來，我國智能制造發展取得長足進步，但與高質量發展的要求相比，仍存在專業人才缺乏等問題[1]，提升人才培養效率、提高人才服務質量仍舊作為職業教育工作重點被國家、學校、專業重點關注。2020年，《職業教育提質培優行動計劃(2020—2023年)》明確提出，堅持服務高質量發展、促進高水平就業的辦學方向，實施職業教育“三教”改革攻堅行動[2]。2021年全國職教大會提出，深化“三教”改革，“崗課賽證”綜合育人，提升教育質量[3]。教育部2022年工作要點再次強調推進崗課賽證綜合育人[4]。當前，各職業院校、各專業團隊圍繞“崗課賽證”融通開展了一系列教育教學研究改革工作，其中“崗的融入”“課賽證融通”成為改革工作的關鍵環節[5]。

高等職業教育的區域性和行業性很強，無法采用相同的課程模式來統一，其性質、功能和質量特色主要是通過課程表現，而課程建設是一個開放的、動態的活動體系，是一種不斷更新的過程[6]。本文就基于“崗課賽證”融通開展的機器視覺課程改革探索與實踐總結出的“一崗雙師三面四講”的課程教學模式進行探討。

2 “崗課賽證”融通課程改革思路

通過將抽象概念具象化，落實“崗課賽證”融合。圖1為基于“崗課賽證”融合的課程改革思路。

圖1 基于“崗課賽證”融合的課程改革思路

“崗”：以區域經濟社會發展為中心，以專業相關崗位需求為基礎，通過企業調研、專題研討與工程項目實踐，選擇具有代表性或發展潛力的典型崗位為課程目標崗位，并同步完成崗位工作內容、工作能力、職業素質要求分析。通過總結崗位職責與要求，構建崗位知識、能力、素養三個框架體系，結合“賽”“證”內容將框架體系升級為教學內容，其中“知識框架——理論知識教學”“能力框架——實訓項目實踐”“素養框架——課程思政育人”。在明確教學內容的情況下，做好課程團隊安排和課程開設的軟硬件準備。

“課”：根據“崗”完成對應知識、能力、素養的要求分析，明確課程內容與開設條件；根據“賽”導入行業企業學科技術最近成果、完整項目案例；根據“證”確認課程重難點，根據證書等級、案例層次，完成課程項目細節設計優化。綜合“崗”“賽”“證”體現的知識、能力、素養要求與學生認知規律，確定課程類型、前置課程、后置課程、開設時間、課程內容體系、課程思政體系、學時需求與場地設備等細節信息，完成課程設計。

“賽”：以職業院校學生專業技能大賽賽項為著力點，深入分析理論知識與項目應用對應關系，按認知規律構建課程與賽項的知識結構思維導圖。以整體化思維構建課程實訓項目，根據知識結構思維導圖將賽項任務拆解融入課程實訓項目，構建實訓項目體系圖，保證學生知識結構和應用能力的一致性、完備性。與賽項內容結合，動態調整課程內容，可有效保證課程項目內容與時俱進，將最新科技成果與行業最新發展導入課程，在提升課程內容質量的同時，也為學生參加該賽項比賽打下基礎。

“證”：圍繞“1+X”職業技能證書要求，完成知識、能力、素養要求等級分析，將“1+X”證書案例有機融入課程項目，通過結合“1+X”證書案例與比賽項目要求，優化和完善課程理論知識與項目應用細節，把握課程重難點方向，通過科學設計重難點突破方法，優化課程項目與節奏。

3 “一崗雙師三面”課程改革實施方法

3.1 課程基本情況

工業機器人技術專業以培養適應國家智能制造趨勢、制造強國轉型需求，從事工業機器人及應用系統的安裝調試、操作編程、系統集成、維修維護、技術服務等工作，具有較強綜合職業能力與素養的高素質技術技能型人才為目標。專業所屬機器人學院為混合所有制學院，具備良好的校企合作、產教融合基礎。機器視覺是制造業智能化的關鍵技術之一[7]，被廣泛應用于工件定位識別、機器人視覺引導、尺寸測量、表面缺陷檢測識別、OCR識別等制造場景中。機器視覺課程為工業機器人技術專業必修課，開設內容包含圖像采集硬件知識、圖像處理算法知識、機器視覺程序設計與應用、GUI開發與應用等四個部分。

3.2 課程改革實施方法

結合“崗課賽證”綜合育人理念，在機器視覺課程實踐中摸索、構建出“一崗雙師三面”的教學模式，有效提升了教師團隊教學能力與學生綜合素養。

3.2.1 “一崗”，課程設置至少對應一項典型的就業面向崗位

為確保課程開設合理、課程內容先進、課程目的明確，課程設置至少對應一項典型的就業面向崗位。專業團隊以粵港澳大灣區制造業發展需求為中心，以工業機器人技術專業學生工作場景需求為基礎，通過企業調研、專題研討與工程項目實踐，在確定機器視覺與工業機器人結合實現智能化生產成為未來趨勢、相關人才急缺的條件下，決定將機器視覺工程師納入本專業人才培養目標崗位。

機器視覺工程師工作內容包含非標自動化設備視覺及運動軟件的開發、視覺及運動控制方案評估及硬件選型、設備軟件升級及維護。工作能力要求為可獨立完成視覺及運動控制設備方案的評估、選型，獨立完成視覺及運動控制臺軟件的框架搭建及程序開發，非標自動化視覺算法開發，熟悉視覺打光及硬件選型，熟悉Halcon、OpenCV等主流視覺軟件開發及應用的深度學習算法者。職業素質要求為能夠合理、有效地運用專業知識，溝通能力良好，忠于職守，實事求是，依法行事。

綜合崗位信息可知，課程需要前置軟件開發基礎、運動控制基礎。結合學生認知規律與專業課程課時統籌，機器視覺課程設置為理實一體的項目化教學課程，以“C語言程序設計”“Python語言程序設計”“PLC技術與應用”“工業機器人操作與編程”等課程為前置課程，開設時間確定為第五學期，內容為機器視覺系統理論與典型項目專項實訓，“工業機器人技術專業綜合實訓”課程承接機器視覺與工業機器人的聯動及系統維修維護實踐內容。

3.2.2 “雙師”，課程團隊具備雙師結構與雙師素質

為確保課程符合教學要求、教學規律、企業項目規范、企業場景要求，課程教學團隊需具備雙師結構與雙師素質。“雙師”團隊由專任教師與企業工程師組成，所有成員均具備雙師素質，能夠完成企業真實項目與崗位要求的課程落地與教學活動落地。

在課程設計階段，專任教師完成“職業院校學生專業技能大賽機器視覺系統應用賽項”“‘1+X’機器視覺系統應用職業技能證書”的案例項目素材搜集與分析，搭建賽項、職業技能證書“二合一”的知識結構思維導圖與分級的實訓項目解構圖。企業工程師完成機器視覺工程師工作崗位的典型項目素材搜集與設計，梳理完整的單一項目流程。通過展開“雙師”團隊互訪實踐學習、專題討論、集體備課，完成“崗”“賽”“證”融合的知識結構體系與實訓項目設計，形成課程教學實訓指導書。課程運行階段，專任教師與企業工程師聯合授課、聯合制定教學評價標準，并針對教學反饋動態調整課程，提升教學成效。

3.2.3 “三面”，課程調整面向崗位、面向比賽、面向證書

為確保課程活力、課程質量、課程可持續發展，課程必須是面向崗位、面向比賽、面向證書開放的，可動態調整的。課程設計、課程實施、教學評價始終圍繞就業崗位、職業技能大賽或行業認可度高的賽項、“1+X”證書或行業認可度高的技能證書。

機器視覺課程以機器視覺工程師、職業院校學生專業技能大賽機器視覺系統應用賽項、“1+X”機器視覺系統應用職業技能證書為著力點，深入分析理論知識與項目應用對應關系，構建知識結構思維導圖、實訓項目體系圖，保證學生知識結構和應用能力的一致性、完備性。動態調整課程內容，可有效保證課程項目內容與時俱進，將最新科技成果與行業最新發展導入課程，在提升課程內容質量的同時，也為學生參加該賽項比賽打下基礎。課程教授完畢后，學生應具備面向崗位的基礎能力、獨立完成職業技能大賽比賽流程分析的能力、參與職業技能大賽的基本素質，以及考取“1+X”機器視覺系統應用職業技能證書(中級)的能力。

4 課程改革難點

在課程改革是一個長期、動態、持續的過程，需要穩定的課程團隊不斷打磨。在選定面向崗位、構建課程團隊、優化課程質量過程中，總結出以下課程改革難點。

4.1 企業與企業工程師合作意愿與支持力度不高

企業以經濟效益為主要目標，其參與職業教育發展的動力源自其經營目標。在課程改革準備階段，課程團隊需在企業完成崗位調研、崗位需求分析，需與經驗豐富的企業工程師們展開企業項目、賽項、技能證書的知識、技能、素養分析。在課程實施中，又需要引入企業工程師展開教學活動。在一定程度上增添了企業的管理成本和人力成本，因此部分企業將參與課程改革視為直接或間接的利益損失，影響了企業的合作意愿與支持力度。

企業工程師以提升自身技術技能成長與經濟收入為主要目標。由于企業工程師需要較多時間與精力參與課程改革，加入課程團隊后更難參與公司技術項目，因此會出現兩種影響教學的現象。一是出現企業工程師無法定期開展教學活動，二是根據公司項目需要出現參與工程師頻繁更換現象。

因此，在校企合作與企業工程師參與課程改革中，探索建立校企合作效益共同體、企業工程師參與合作工作的激勵機制，建立長期穩定有效的校企、雙師合作機制勢在必行。

4.2 教學能力與崗位能力存在兩極化現象

任課教師是課程的實施者，是課堂的引導者與組織者，若自身無法實現理論與實踐的統一，則無法完成課程的統一。受職業專業性影響，學校專任教師的理論知識研究、教學教法研究、教學與課程管理能力較強，而在實習實訓項目、崗位真實項目、行業技術發展與應用方面相對較弱。企業工程師則恰好相反，同時也缺乏對學生的了解。

課程團隊通過加強校企老師交換學習、寒暑假培訓，“雙師”指導頂崗實習的方式進行雙向提高，取得一定效果。

4.3 課程環境與“崗”“賽”“證”場景存在差異

從硬件設備來看，學校實訓設備與更新效率很難與“崗”“賽”“證”同步。從課程教學環境來看，“崗”“課”“賽”“證”各有側重。在人員設備安全的基礎上，“崗”以提升工作空間有效利用率為主，“課”以方便師生互動交流為主，“賽”以保證選手獨立性為主，“證”以方便監督觀察考生行為為主，四者存在較大差異。

由于課程著重圍繞“崗”進行課程改革，在課程環境建設中主要進行了工作場景與實訓場景的統一。課程團隊根據“崗”“賽”“證”最新發展與最新要求，完成設備改造與升級，在實訓場地增加貼近企業真實工作場景的安防設施、安全標識，在管理中導入企業安全管理制度與操作規范，結合課程具體內容微調環境，貼近“賽”“證”要求，從而有效提升了課程環境真實感、學生職業安全意識，減輕了課程環境與“崗”“賽”“證”的差距。

5 總結

通過實施“一崗雙師三面”的課程改革實施方法，有效提升了“崗課賽證”融合質量，課堂教學中“抬頭率”明顯提升，促進了機器視覺課程教學與學生就業、對應的學生專業技能大賽、“1+X”證書之間的良性循環。目前，機器視覺課程開設第一次，學生課堂表現活躍，課程表現優異，對教師與課程的評教成績位列專業前列。學生經歷頂崗實習，首次參與廣東省高職院校職業技能大賽機器視覺系統應用賽項獲得省級三等獎。