基于“崗課賽證”融通的“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程改革與實(shí)踐

余 愿

(湖北開(kāi)放大學(xué)/湖北科技職業(yè)學(xué)院,湖北 武漢 430074)

一、引言

隨著國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施,制造業(yè)正朝著高端化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。職業(yè)教育面臨著人才培養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需要之間存在不對(duì)稱和不適應(yīng)的問(wèn)題,職業(yè)教育課程改革迫在眉睫。

李克強(qiáng)總理在2021年全國(guó)兩會(huì)政府工作報(bào)告中明確指出,“增強(qiáng)職業(yè)教育適應(yīng)性,深化產(chǎn)教融合、校企合作,深入實(shí)施職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)制度”。教育部在《關(guān)于推進(jìn)中等和高等職業(yè)教育協(xié)調(diào)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中也指出:“高等職業(yè)教育是高等教育的重要組成部分,重點(diǎn)培養(yǎng)高端技能型人才,發(fā)揮引領(lǐng)作用。”[1]高等職業(yè)教育應(yīng)大力探索深化產(chǎn)教融合,實(shí)現(xiàn)教育質(zhì)量的全面提高。這些都為職業(yè)教育課程改革指明了方向。

“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”是湖北科技職業(yè)學(xué)院智能制造技術(shù)專業(yè)群中相關(guān)專業(yè)的一門(mén)必修實(shí)踐型課程,為了滿足綜合性人才的需求,課程內(nèi)容涵蓋數(shù)控、自動(dòng)化、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、加工、生產(chǎn)管控等領(lǐng)域,但各專業(yè)教學(xué)能力目標(biāo)和要求不同,選擇開(kāi)設(shè)的項(xiàng)目范圍和內(nèi)容也不同,例如,機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)側(cè)重于生產(chǎn)線中機(jī)電一體化設(shè)備的控制,機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)側(cè)重于機(jī)床上下料、加工、生產(chǎn)管理控制,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)側(cè)重于工業(yè)機(jī)器人操作編程、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制。因此,還需要針對(duì)專業(yè)技能要求對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)置,同時(shí)打破各專業(yè)明顯界限。

本文以“能力本位”觀為主導(dǎo),以工作任務(wù)、工作過(guò)程為依據(jù),以湖北科技職業(yè)學(xué)院智能制造技術(shù)專業(yè)群“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程為例,進(jìn)行基于“崗課賽證”融通的課程改革,確定課程目標(biāo),開(kāi)發(fā)課程內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)模式,改革評(píng)價(jià)體系,推動(dòng)綜合性技能型人才的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)課程在智能制造技術(shù)專業(yè)群中的“開(kāi)放共享、互通互用”。

二、“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀

(一)項(xiàng)目?jī)?nèi)容不能體現(xiàn)教學(xué)柔性化特點(diǎn)

根據(jù)學(xué)生專業(yè)知識(shí)與技能基礎(chǔ)、認(rèn)知與實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)和行為特點(diǎn),課程按照智能制造生產(chǎn)控制流程分解成的模塊組織開(kāi)展教學(xué),但是教學(xué)內(nèi)容相對(duì)單一,設(shè)置的項(xiàng)目任務(wù)相對(duì)固定,沒(méi)有根據(jù)智能制造技術(shù)專業(yè)群學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)目標(biāo)的不同,構(gòu)建多層次目標(biāo)的課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)。智能制造技術(shù)日新月異,要適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,應(yīng)對(duì)智能工廠工藝柔性、產(chǎn)品柔性、擴(kuò)展柔性、運(yùn)行柔性的特點(diǎn),還需進(jìn)一步將智能工廠對(duì)技術(shù)技能人才的需求融入課程具體內(nèi)容中。

(二)教學(xué)方式不能充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

課程教學(xué)內(nèi)容包括理論知識(shí)教學(xué)、設(shè)備硬軟件教學(xué)、學(xué)生實(shí)操三個(gè)環(huán)節(jié)。理論教學(xué)采用講授法講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn),設(shè)備硬軟件教學(xué)以教師操作示范為主,在學(xué)生實(shí)操環(huán)節(jié),大多數(shù)學(xué)生會(huì)按照教師示范的流程和思路來(lái)編寫(xiě)程序,而忽略了學(xué)生創(chuàng)新能力的鍛煉,造成了學(xué)生在解決不同背景下的同一類問(wèn)題時(shí),缺乏舉一反三的思維能力。智能制造系統(tǒng)的升級(jí)完善,極大地依賴于技術(shù)技能型人才的創(chuàng)新性設(shè)計(jì),在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和批判性思維是人才綜合素養(yǎng)提升的核心要素。

(三)評(píng)價(jià)考核不夠全面

課程考核主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況和教學(xué)項(xiàng)目的參與度、完成度情況。目前,“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程評(píng)價(jià)考核不夠多元化。培養(yǎng)綜合性技能型人才對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力、工程能力和創(chuàng)新能力提出了更高的要求[2]。在教學(xué)考核環(huán)節(jié),除了考核學(xué)生實(shí)訓(xùn)過(guò)程中必須完全掌握的技術(shù)內(nèi)容外,還要將工程意識(shí)、工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新的考核貫穿于整個(gè)教學(xué)考核過(guò)程中。

三、基于“崗課賽證”融通的課程改革

(一)根據(jù)職業(yè)崗位需求,確定課程目標(biāo)

深化產(chǎn)教融合首先要進(jìn)行充分的企業(yè)調(diào)研,從企業(yè)崗位的工作要求出發(fā),將職業(yè)崗位能力要求和工作過(guò)程的核心要素納入課程目標(biāo)的設(shè)置中,實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與社會(huì)需求、行業(yè)需求對(duì)接。

1.職業(yè)崗位的調(diào)研分析

“崗課賽證”融通教學(xué)改革的核心理念是以課程為載體,依據(jù)職業(yè)崗位需求設(shè)置課程標(biāo)準(zhǔn),對(duì)接職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)設(shè)置課程目標(biāo),參照技能大賽任務(wù)整合課程內(nèi)容。首先,學(xué)校要與企業(yè)進(jìn)行深度的產(chǎn)教融合,圍繞智能制造產(chǎn)業(yè)鏈到相關(guān)企業(yè)走訪調(diào)研、專題研討和頂崗實(shí)踐,深入分析總結(jié)出適合智能制造技術(shù)專業(yè)群學(xué)生的就業(yè)崗位類型。調(diào)研發(fā)現(xiàn)企業(yè)與課程聯(lián)系較緊密的崗位有工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)維員、工業(yè)機(jī)器人調(diào)試工程師、工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用工程師,其典型工作任務(wù)、工作崗位職責(zé)和崗位職業(yè)技能要求見(jiàn)表1。

表1 智能制造技術(shù)專業(yè)群職業(yè)崗位

2.確定課程目標(biāo)

通過(guò)對(duì)職業(yè)崗位中典型工作任務(wù)分析,確定“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程總目標(biāo)為:使學(xué)生掌握智能工廠中典型工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)和數(shù)字化柔性系統(tǒng)各加工單元硬件的配置方法;使學(xué)生具備智能制造裝備安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)的能力;具備吃苦耐勞的品質(zhì)、溝通表達(dá)的能力、與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。

(二)基于“崗課賽證”融通,重構(gòu)課程內(nèi)容

1.涵蓋專業(yè)能力,細(xì)分課程內(nèi)容

智能制造背景下區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造需要的是綜合性技能型人才,原有適合培養(yǎng)專門(mén)人才的細(xì)分專業(yè)培養(yǎng)模式,不能適應(yīng)智能化人才的培養(yǎng)要求,依托湖北省智能制造技術(shù)高水平專業(yè)群建設(shè),推動(dòng)人才培養(yǎng)由專門(mén)化向綜合性轉(zhuǎn)變。

充分利用智能工廠設(shè)備實(shí)施課證融通,基于崗位職業(yè)能力,結(jié)合專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)技能考核標(biāo)準(zhǔn),修訂“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合智能制造業(yè)生產(chǎn)流程和企業(yè)案例將課程內(nèi)容細(xì)分為6個(gè)模塊:智能倉(cāng)儲(chǔ)開(kāi)發(fā)模塊、視覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模塊、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用模塊、生產(chǎn)線控制模塊、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制模塊、生產(chǎn)管控MES系統(tǒng)模塊,每個(gè)模塊細(xì)分為不同內(nèi)容,見(jiàn)表2。

表2 課程內(nèi)容的模塊化細(xì)分

各模塊任務(wù)可以按照生產(chǎn)流程組合成具體的項(xiàng)目,既可以單模塊訓(xùn)練,也可以作為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用,針對(duì)專業(yè)群不同專業(yè)的需求引入合適的生產(chǎn)案例作為教學(xué)項(xiàng)目,同時(shí)面向自動(dòng)控制技術(shù)專業(yè)群、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造專業(yè)群開(kāi)展必修、選修、職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)培訓(xùn)、1+X考證等,拓展課程的涵蓋面,提高設(shè)備的利用率。

2.融入1+X技能點(diǎn),設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)

職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)的考核能夠反映個(gè)人職業(yè)技能水平,能夠在職業(yè)活動(dòng)中體現(xiàn)個(gè)人的職業(yè)綜合能力。

職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)在院校內(nèi)實(shí)施,可以有針對(duì)性的培養(yǎng)復(fù)合型人才。[4]

目前,教育部公布的1+X證書(shū)試點(diǎn)名單中,工業(yè)機(jī)器人職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)包括“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程”“工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用”“工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維”和“工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)”[2],分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí),循序漸進(jìn)的涵蓋不同等級(jí)技能要求。基于職業(yè)崗位需求,結(jié)合我校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)特色和智能工廠實(shí)訓(xùn)條件,選擇將工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用職業(yè)技能初級(jí)、中級(jí)證書(shū)進(jìn)行融入,對(duì)原有課程進(jìn)行內(nèi)容的改革,加入X證書(shū)對(duì)應(yīng)的技能點(diǎn)。

以課程中的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用模塊為例,對(duì)機(jī)器人與PLC控制系統(tǒng)的通信和數(shù)控加工系統(tǒng)單元聯(lián)調(diào)兩個(gè)任務(wù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),見(jiàn)表3。前一任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單,只涉及工作站中機(jī)器人和PLC兩種設(shè)備的硬件設(shè)置和軟件程序編寫(xiě),技能要求對(duì)應(yīng)的是工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用職業(yè)技能初級(jí)證書(shū);后一任務(wù)是實(shí)際生產(chǎn)案例,涉及整個(gè)工作站的系統(tǒng)集成,是對(duì)PLC控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、電氣控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和總線系統(tǒng)的綜合應(yīng)用,技能要求對(duì)應(yīng)的是工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用職業(yè)技能中級(jí)證書(shū),但由于在此任務(wù)之前,學(xué)生已經(jīng)達(dá)成了前期任務(wù)的知識(shí)和技能目標(biāo),為后續(xù)任務(wù)的完成奠定了基礎(chǔ),面對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)案例任務(wù)時(shí)可以迅速上手,通過(guò)課程的學(xué)習(xí)掌握智能工廠各單元單獨(dú)運(yùn)行、系統(tǒng)整體運(yùn)行過(guò)程,掌握設(shè)備的安裝運(yùn)行、集成應(yīng)用等功能,技能水平和應(yīng)用能力得到有效提高。

表3 部分任務(wù)的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.融合技能大賽,拓展課程內(nèi)容

職業(yè)院校技能大賽的引入是對(duì)講授、學(xué)習(xí)、訓(xùn)練傳統(tǒng)教學(xué)模式的課后補(bǔ)充,通過(guò)大賽促進(jìn)教學(xué)改革、檢驗(yàn)教學(xué)效果,以提升崗位技能為導(dǎo)向強(qiáng)化專業(yè)操作技能,以培養(yǎng)工匠精神為導(dǎo)向培育職業(yè)素養(yǎng),以激發(fā)工程創(chuàng)造性為導(dǎo)向調(diào)動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),實(shí)現(xiàn)技能大賽目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)的有機(jī)融合。

以1+X職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)考核題庫(kù)為參考,通過(guò)課前、課中、課后測(cè)試題的形式拓展課程內(nèi)容,按照學(xué)生課堂表現(xiàn),推送不同難度的練習(xí)題至課程平臺(tái),使學(xué)生明晰技能大賽的考核點(diǎn),熟練地將知識(shí)融會(huì)貫通,也消除學(xué)生對(duì)技能大賽的畏懼心理,激發(fā)學(xué)生參加技能大賽的意愿。

(三)以培養(yǎng)創(chuàng)造力為出發(fā)點(diǎn),改進(jìn)教學(xué)模式

1.構(gòu)建“三位一體”的教學(xué)模式

依托工業(yè)機(jī)器人技能名師工作室,校企協(xié)同開(kāi)發(fā)基于MCD數(shù)字化開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的數(shù)字雙胞胎虛擬仿真平臺(tái),虛實(shí)結(jié)合、以實(shí)為主、相互補(bǔ)充,集設(shè)計(jì)、加工、智能控制為一體,真正實(shí)現(xiàn)“理、虛、實(shí)”一體化教學(xué),實(shí)現(xiàn)虛擬學(xué)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的“三位一體”無(wú)縫連接教學(xué)新模式。

在智能工廠實(shí)體設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用前,利用MCD虛擬模型進(jìn)行程序的驗(yàn)證和調(diào)試,在項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),能大大減少直接使用實(shí)體設(shè)備實(shí)訓(xùn)造成的設(shè)備損壞和人身安全隱患。學(xué)生在MCD數(shù)字雙胞胎虛擬仿真平臺(tái)中導(dǎo)入智能工廠包含的虛擬設(shè)備模型組件,包括工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床設(shè)備、倍速鏈輸送機(jī)、傳感器設(shè)備、外圍設(shè)備等。基于西門(mén)子TIA Portal軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì),將程序中的I/O信號(hào)與MCD創(chuàng)建的信號(hào)進(jìn)行匹配,在S7-PLC SIM虛擬PLC環(huán)境中運(yùn)行程序,利用Robot Studio(機(jī)器人仿真軟件)構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人虛擬機(jī)系統(tǒng)。

2.以成果為導(dǎo)向培養(yǎng)創(chuàng)造力

采用OBE成果導(dǎo)向法,以成果為導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論、試錯(cuò)法確定設(shè)計(jì)方案,鍛煉批判性思維能力,在搭建虛擬工作站模型、規(guī)劃?rùn)C(jī)器人路徑、編寫(xiě)程序、仿真運(yùn)行和調(diào)試優(yōu)化過(guò)程中增強(qiáng)工程創(chuàng)新能力,逐步完成現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備操作運(yùn)行,達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

通過(guò)成果導(dǎo)向以學(xué)生為主體的翻轉(zhuǎn)課堂,使學(xué)生明確成果目標(biāo),聚焦學(xué)習(xí)過(guò)程,營(yíng)造沉浸式的學(xué)習(xí)氛圍,在解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)能力,在反復(fù)的程序修改和優(yōu)化過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和職業(yè)素質(zhì)。

(四)以崗位能力為標(biāo)準(zhǔn),改革評(píng)價(jià)體系

改革課程評(píng)價(jià)體系,建立一套適合高職教育的課程考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。堅(jiān)持以職業(yè)崗位能力為重點(diǎn),從專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐技能、職業(yè)素質(zhì)各方面在線上線下進(jìn)行綜合考評(píng),考核過(guò)程貫穿課程始終,引起學(xué)生對(duì)課程的重視,以此提高課堂的有效性。

基于引入信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)改革,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,形成結(jié)果考核與過(guò)程考核相結(jié)合、課內(nèi)教學(xué)與課外自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的全程評(píng)價(jià)方式。線上重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)項(xiàng)目流程的分析、準(zhǔn)備、總結(jié)情況,線下考核學(xué)生任務(wù)完成過(guò)程中的編程能力、實(shí)操能力、解決問(wèn)題能力,評(píng)分內(nèi)容包括任務(wù)工單的填寫(xiě)、流程圖繪制、PLC程序編寫(xiě)、機(jī)器人程序編寫(xiě)、視覺(jué)腳本編寫(xiě)、電氣圖紙的繪制、網(wǎng)絡(luò)通訊的接線與組態(tài)、MES系統(tǒng)操作應(yīng)用,并且將安全操作規(guī)范和專業(yè)職業(yè)素養(yǎng)的評(píng)定貫穿于整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中。

四、課程改革實(shí)踐效果

通過(guò)對(duì)“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”的課程改革,學(xué)生職業(yè)綜合能力得到了提高,為更好適應(yīng)企業(yè)環(huán)境和實(shí)際工作打下了基礎(chǔ)。

(一)構(gòu)建了多層次目標(biāo)的課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)

模塊化的課程內(nèi)容使學(xué)生更加明確了專業(yè)知識(shí)側(cè)重點(diǎn)和要求,方便學(xué)有余力的同學(xué)在課后拓展學(xué)習(xí)。課程改革后的教學(xué)難度依據(jù)崗位能力要求逐步提升,從易到難,從部分到整體,從單一到綜合,有利于學(xué)生克服畏難情緒,幫助其完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

(二)“理、虛、實(shí)”三位一體的教學(xué)模式,提高了學(xué)生的實(shí)操效率、正確率、安全性、參與度

采用OBE成果導(dǎo)向法,學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力得到鍛煉,成果目標(biāo)的完成情況較好。通過(guò)課后問(wèn)卷調(diào)查和學(xué)生訪談了解到學(xué)生對(duì)課堂的滿意度明顯提高。

(三)“崗課賽證”的融通改革促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)技能大賽、1+X證書(shū)考證之間的良性循環(huán)

教學(xué)任務(wù)導(dǎo)向促使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷訓(xùn)練X證書(shū)的技能點(diǎn),便于學(xué)生取得X證書(shū),在校內(nèi)即可掌握到職業(yè)崗位的關(guān)鍵技能。學(xué)生參加職業(yè)院校技能大賽取得了較好的成績(jī),參加“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程”1+X技能等級(jí)證書(shū)考試的人數(shù)和通過(guò)率也大幅度提高。

(四)基于智能工廠平臺(tái)加大了校企合作力度

工業(yè)機(jī)器人技能名師工作室教師與企業(yè)工程師聯(lián)合開(kāi)發(fā)MCD數(shù)字雙胞胎虛擬仿真平臺(tái),做到教學(xué)促進(jìn)科研,科研反哺教學(xué),提升了教師團(tuán)隊(duì)技能水平和科研能力。

五、結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展“崗課賽證”融通的課程改革旨在培養(yǎng)學(xué)生解決智能制造企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的能力,使學(xué)生具備崗位技能和職業(yè)素養(yǎng)。將“專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)”課程原有知識(shí)體系進(jìn)行整合及優(yōu)化,更貼合行業(yè)產(chǎn)業(yè)多元化的需求,教學(xué)任務(wù)具有設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性,有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)和自我能力的全面提升。通過(guò)產(chǎn)教融合、能力遞進(jìn),實(shí)現(xiàn)專業(yè)對(duì)接產(chǎn)業(yè)、課程對(duì)接崗位、教學(xué)過(guò)程對(duì)接生產(chǎn)過(guò)程,真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)踐零距離、學(xué)生畢業(yè)與崗位工作零過(guò)渡。