基于“異地同構”魯班工坊的課程建設

郝飛 閆虎民 鐘平

摘要：由天津職業技術師范大學和埃塞俄比亞技術大學共同組建的“國際化三師型”師資隊伍，以“異地同構”魯班工坊硬件設備為平臺，以EPIP為教學模式，進行了人工智能領域工業控制技術、工業機器人技術、機電一體化技術和傳感器技術四門課程的建設，設計了真實的工程項目案例。通過“三階段五層次”的培訓模式，驗證了“異地同構”一體化課程滿足人才培養目標，成為培育國際化高端技術技能人才的新載體，為中國職業教育國際化發展提供了新思路。

關鍵詞：魯班工坊 ；異地同構；課程建設

中圖分類號：G719? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1672-5727（2023）06-0024-06

作者簡介：郝飛（1987—），男，碩士，天津職業技術師范大學工程實訓中心講師，研究方向為自動化控制技術、職業技術教育；閆虎民（1974—），男，碩士，天津職業技術師范大學工程實訓中心高級實驗師，研究方向為工業電氣自動化技術；鐘平（1981—），男，碩士，天津職業技術師范大學工程實訓中心高級工程師，研究方向為工業4.0技術應用。

基金項目：2020 年天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃重點項目“線上線下混合式工程實踐 教育一流課程體系構建與研究”（項目編號：A201006601）；2022年度天津市教育科學規劃重點課題“‘魯班工坊對接合作國師資雙語能力提升研究”（項目編號：BJE220012）

中非產業合作與職業教育對接是非洲魯班工坊建設的關鍵。2021年由天津職業技術師范大學和埃塞俄比亞技術大學共同建設的魯班工坊揭牌成立。天津職業技術師范大學以建設世界一流職業技術師范大學為目標，以非洲魯班工坊建設為契機給出“天津方案”，為中國職業教育參與世界職業教育治理給出“中國方案”。在全球疫情發生后的這幾年，為了不影響為非洲培養合格職教師資，國家級實驗教學示范中心——天津職業技術師范大學工程實踐創新中心的天津市技能大師工作室團隊，承接了埃塞俄比亞魯班工坊建設項目。團隊從正式揭牌至今，以工程實踐創新項目為引領，建成了基于“異地同構”方式的技術先進、行業領先、兼顧實際生產和訓練教學的魯班工坊教育培訓硬件體系，即在天津職業技術師范大學和埃塞俄比亞技術大學分別建設的魯班工坊具有同樣的硬件體系。

團隊以硬件體系為基礎，以工程實踐創新項目為模式，以實踐應用為成效，研究并建設了基于“異地同構”魯班工坊的課程體系，打破了時間和空間的界限，實現了為非洲國家的學員“隔空傳送”知識與技能的目標，并且在中國培養的職教師資回到埃塞俄比亞可以無障礙將所學知識與技能快速有效傳授給更多學員。這種中國特色創新課程體系通過與非洲國家分享，能夠為非洲國家經濟社會發展培養高素質創新型技能人才。

一、基于“異地同構”魯班工坊的課程建設基礎

（一）“異地同構”魯班工坊建設方案

魯班工坊是我國職業教育對外輸出的一張亮麗名片，是建設職業教育命運共同體的具體體現。魯班工坊的基本建設方案是：第一，由中方專家團隊根據工程實踐創新項目教學模式和先進的教學設備建設魯班工坊硬件體系，然后以硬件體系為基礎，科學設計、規劃與建設魯班工坊完整的課程體系；第二，讓中國技術領先的硬件教學設備和特色職業教育師資隊伍“走出去”，幫助非洲的大學完成魯班工坊建設，包括場地氛圍建設、硬件體系建設、課程體系建設及課程教學培訓等；第三，讓非洲的大學職業教育師資“送進來”，來到與非洲大學同樣建設的中方魯班工坊，在同樣的課程體系中進行技術技能培訓學習。

天津職業技術師范大學與埃塞俄比亞技術大學建設的魯班工坊，在相同的硬件設備基礎上完成基于“異地同構”方式的課程體系建設，這樣在任何時間和空間維度下，極大地方便兩地的交流合作，打破了異地培訓存在的諸多障礙，為非洲職業教育體系建設夯實基礎，滿足非洲高技能人才培養要求，促進非洲工業技術、社會經濟高質量發展。

（二）“異地同構”魯班工坊課程建設基礎——硬件設備體系

天津職業技術師范大學工程實踐創新中心利用優勢學科對接埃塞俄比亞技術大學人工智能領域的機械制造、電子與信息通信、電氣電子技術三個本科專業，兩地規劃建設了同樣的硬件設備，包括工業控制硬件設備、傳感器硬件設備、機電一體化硬件設備以及工業機器人硬件設備。教師團隊根據這些硬件設備建設相應的四門課程的具體課程體系，分別為工業控制技術課程體系、傳感器技術課程體系、機電一體化技術課程體系以及工業機器人技術課程體系，如圖1所示。

工業控制硬件設備是工業控制技術課程體系的基礎，依據世界技能大賽工業控制賽項的硬件體系和規范標準進行建設，可以在真實工程環境中進行課程體系中的電氣工程圖紙設計、硬件工程標準裝配、電氣工藝配線、高端PLC技術編程、運動控制技術培訓學習等；機電一體化硬件設備是機電一體化技術應用課程體系的基礎，依據世界技能大賽機電一體化賽項的硬件體系和規范標準進行建設，可以實現在課程體系真實工程項目中機電模塊組合、拆裝、配線以及編程學習等，實現不同生產對象和生產工藝，打破傳統設備的固定模式，讓工程實踐項目變得具有靈活性和創新性；工業機器人硬件設備是工業機器人技術課程體系的基礎，依據世界技能大賽機器人系統集成賽項的硬件體系和規范標準進行建設，可以進行機器人示教編程、外圍工藝裝配、系統組網組態應用等，實現多種工業生產工藝，豐富了工程實踐真實項目的應用范圍，給學習者提供創新訓練的機會；傳感器硬件設備是傳感器技術課程體系的基礎，傳感器課程體系不是一個獨立的體系，而是作為工業控制技術、機電一體化技術、工業機器人技術課程體系的補充，是整個體系中不可或缺的一部分。

因此，魯班工坊的硬件體系是課程體系建設的基礎，具有多元化的特點，實現多項目、多標準、多工藝、多生產的技術技能融合，是課程體系工程實踐創新項目教學模式的硬條件。

（三）“異地同構”魯班工坊課程建設基礎——工程實踐創新項目（EPIP）

工程實踐創新項目（EPIP）對應英文為Engineering、Practice、Innovation、Project，其內涵是“工程化、實踐性、創新型、項目式”[1]，四元彼此相通，環環相扣，體現的是從“真實完整”的“工程化”思維到“知技協進”的實踐性底蘊，再到“激活創新”的創新型要求，最后到“名實合為”的項目式呈現的螺旋循環、開放發展的實踐境界[2]。EPIP以企業真實工程項目需求為導引，在教學中以工程標準規范實踐操作、產品驗證，拓寬學生在真實工業生產項目中的專業視野，掌握先進真實的技術技能，激發學生的創新活力，最終解決工程實際生產問題，得到企業和生活真正需要的合格產品，體現技術技能的真實、創新、完整的特點。EPIP作為魯班工坊課程的創新教學模式，提高了學生解決實際問題的能力，培育了學生精益求精的創新精神和工匠精神，是基于“異地同構”魯班工坊課程實施應用的重要教學模式。

（四）“異地同構”魯班工坊課程建設基礎——國際化“三師型”師資隊伍

魯班工坊是中國職業教育開展國際化交流與合作的窗口，因此，建設國際化師資隊伍是魯班工坊課程體系順利運行的基礎保障。為確保埃塞俄比亞魯班工坊正式揭牌后正常教學，天津職業技術師范大學結合課程體系實際情況，圍繞EPIP教學理念、高端專業技術技能、世界技能大賽的真實工程項目、企業真實項目案例、進行雙語授課等因素，建立了國際化“三師型”師資隊伍。

國際化“三師型”師資隊伍首要的是國際化，即具備專業的外語交流水平，可以順利進行教學、生活、交流等活動；其次是“三師型”，即教師、技師、大師的一體化師資隊伍。圖2所示的是國際化“三師型”師資隊伍組成結構，探索了具有特色的師資引進模式，構建了獨特的師資發展保障體系，組成了具有鮮明特色的國際化一流魯班工坊師資隊伍，實現了培養國際化高端技能型人才的目標。

二、基于“異地同構”魯班工坊課程建設

（一）“異地同構”魯班工坊課程（體系）構建

“異地同構”創新方式離不開課程體系建設，包括工業控制技術課程體系、機電一體化技術課程體系、工業機器人技術課程體系以及傳感器技術課程體系總計四門課程。魯班工坊課程體系在運行過程中按照如圖3所示的“三階段五層次”培訓模式進行工程實踐創新項目的培訓。“三階段”具體就是：第一階段是每門課程進行基礎知識和基礎技術技能的培訓；第二階段是進行專項培訓，針對不同研究方向的學員進行公共技術技能培訓，然后根據自身專業方向進行重點培養，參與不同方向的職業技能競賽等；第三階段是翻轉教學培訓，也可以稱為特色教育實習，學員可以在教師的指導下完成教學方案的編寫、教學過程的設計、教學視頻的錄制、教學模塊的開發、教學課件的制作、教學訓練、畢業設計等。這些階段的培訓在天津職業技術師范大學和埃塞俄比亞技術大學魯班工坊環境下，以線下線上融合進行。“五層次”就是把整個課程體系分為五個層次進行工程實踐創新項目的學習，進行層次等級遞進式培訓，讓職業技能等級層次與工程實踐創新項目難易程度相對應，具體為工程實踐基本技術知識與職業資格初級對應、工程實踐基本技能與職業資格中級相對應、工程實踐專項培訓與職業資格高級相對應、復雜工程實踐項目與職業資格技師相對應、工程實踐創新綜合訓練與職業資格高級技師相對應共計五個層次。整個課程體系建設讓真實工程項目與企業生產工藝標準相對接，讓本地培訓教學與遠程技術技能傳遞相連接，讓線下一流課程與線上共享課程相融合，讓仿真實踐教學與硬件資源設備同功能，讓世界技能大賽標準規范與課程實踐生產工藝相對接。讓學員在真實工程項目、典型生產任務中實踐—理論—再實踐，體現課程體系的知識性、技能性、職業性、工程性和創新性等，努力打造國際一流課程體系，培養合格的國際化高端技術技能應用型人才。

總之，課程體系構建完全以問題為導向，以學生為中心，解決參加培訓學員存在的工程意識淡薄、工程實踐能力不足、創新意識不足、缺乏工匠精神的痛點問題，不斷根據真實工程項目拓展學生的創新思維，創新教師評價、學生互相評價、學生自我評價的方式，全面提升國際學生對專業技術技能的創新運用能力，激發主觀能動的自學能力，為埃塞俄比亞培養合格的職教師資，促進非洲高端技術技能人才工程實踐能力綜合提升，打造一流標桿魯班工坊。課程體系服務于雙方的魯班工坊，實現“異地同構”，都是基于“三階段五層次”培訓模式，貫穿EPIP內涵進行構建[3]，如圖4所示。

（二）“異地同構”魯班工坊課程任務案例設計

“異地同構”魯班工坊課程以任務驅動方式進行案例設計，采用進階式分層次的培訓方法，由基礎到綜合，由模塊化實踐任務和工程化綜合項目組成，實現兩地不受時間和空間維度限制的隔空學習。基于“異地同構”的埃塞俄比亞魯班工坊硬件設備，以工業機器人系統集成為項目案例，融合工程化、實踐性、創新型、項目式的EPIP教學模式，呈現出完整而又真實的工程案例情景，培育學員創新思維、創新技術技能的思維與運用。團隊設計的基于“異地同構”的工業機器人系統集成工程化任務驅動教學案例，如圖5所示[4]。案例設計任務一是從工業機器人技術發展與企業安全文化開始，導入工業機器人自動化系統的典型工程案例；案例任務二是工業機器人工程基礎知識與技術技能認知；案例任務三是工業機器人集成技術工程實踐訓練，促使學員掌握工程訓練所具備的理論知識和規范標準，通過工業機器人外圍機電模塊裝配、維護與保養等基礎工程實踐訓練，促使學員能夠將理論與實踐深度融合，有利于培養學生發現問題、分析問題和解決工程項目問題的能力，促進學生創新能力的提升發展；案例任務四是以模塊化實踐任務為引導，進行機器人系統集成工程案例的項目規劃、組織、設計、實施的實踐學習，通過解決四個真實情景任務完成工程化綜合項目，達標企業崗位能力和綜合工程素養；案例任務五主要是翻轉課堂學習，學生自主設計一個綜合性的創新項目，進行產品共享和自我評價，培養學生綜合工程實踐創新能力，解決工程生產實際問題，全面提高學員綜合職業能力、創新能力，注重工匠精神、競技精神的培養，最終實現德才兼備人才的培養要求。

1.工程化意識培養

根據工程實踐訓練課程的特點，引入企業典型生產環節的真實工程案例，對接世界技能大賽先進國際化標準規范，進行真實項目式統領、典型案例任務驅動的“異地同構”一體化教學。兩地可以根據工業機器人硬件設備，集成一個真實工程生產線系統環境，在兩地“隔空相望”的云平臺教學中淋漓盡致地體現工程文化環境。工程實踐案例選擇企業真實的機器人搬運箱體的生產線系統，依據安全操作規程、世界技能大賽項目技術標準、工程標準規范，從工業機器人技術真實應用視角出發，結合工程實踐項目創新特點，設計科學的典型真實情景任務[5]。根據“異地同構”硬件設備的課程體系，在基礎技術技能基礎上引入企業文化和工程標準，掌握工業機器人技術基礎技術技能，讓魯班工坊學員將所學的工程文化知識與工程實踐標準相融合，將教學理論知識轉換為解決工程真實問題的綜合能力和素養，培養具備工匠精神的綜合性工程應用型人才。

2.實踐性教學導向

實踐性重點是真學真干，是示范操作引導任務驅動操作、工程案例仿真操作銜接工程項目實踐操作、硬件模塊化設計對應課程模塊化學習而構成的理實一體化實踐教學活動。以真實項目實踐任務為主導，以學生為中心，設計不同的案例任務解決不同的工程問題。

課程模塊化分布，通過賽訓結合、工程文化、項目任務的教學方式進行項目案例的構建，將工業機器人理論知識與機器人系統集成工程實踐訓練內容進行真實情景規劃，激發學生對實踐—認知—再實踐的工程案例學習興趣。工業機器人系統集成案例模塊任務重點包括機器人示教編程、機器人工程外圍集成、機器人系統網絡組態、數字孿生仿真實踐等。此外，通過中國與埃塞俄比亞兩國舉辦工業機器人技術應用友誼賽培訓和競賽，對接世界技能大賽機器人系統集成賽項標準，基于真實工程案例任務進行專項實踐培訓，完成了機器人畫校徽、機器人碼垛等真實工程案例。利用“異地同構”硬件平臺，隔空競技比武，培養學員團隊協作意識、工程意識和競技意識，全面提升學生工程化綜合實踐能力。

3.創新型能力培養

工業機器人搬運系統項目是以工業機器人外圍集成、視覺控制技術、機械手碼垛搬運為實踐目標，通過工程項目案例讓學生看到工業機器人搬運系統的真實場景，課程學習過程以工程項目規范操作為根本，應用工業機器人領域內新工藝、新技術、新標準，通過線上線下、隔空傳送、賽訓結合、創新拓展的理念，激發學生的主觀能動性和工程實踐創新性。“異地同構”的課程案例激發兩地學生深度交流學習，對技術技能跨地域融會貫通。課程模塊化對應設備模塊化創新設計，提倡學生互評、自評，激發學生去探索未來、豐富學生創新空間。

4.項目式教學統領

通過真實的工業機器人工程場景，教學全過程依托生產線機器人搬運系統進行課程任務案例的設計，將每個案例進行任務驅動應用，再根據安全生產要求、工程規范標準進行機電模塊裝配、線路工藝安裝、系統程序編寫等具體項目案例任務的線上線下、翻轉教學等方式實施，形成工程知識與標準相融合、技術與技能同進步、理論與實踐相結合，培養兩地學生解決實際工程任務的能力。

（三）“異地同構”魯班工坊課程案例應用

天津職業技術師范大學和埃塞俄比亞技術大學根據“異地同構”模式進行四門課程的建設，每門課程以“異地同構”硬件設備為平臺，組建“國際化三師型”師資隊伍，采用“三階段五層次”培訓模式，以項目式教學為統領，以問題為導向，以學生為中心，將工程項目案例進行任務驅動規劃，開發了世界技能大賽標準化教學標準EPIP國際化雙語教材，采用“實踐—理論—實踐”、賽訓結合、“異地同構”等學習方式培養埃塞俄比亞魯班工坊職教師資。課程案例不僅在平常的教學中應用效果較好，還在技能競賽中取得很好的效果，受益面較廣。典型應用：天津職業技術師范大學和埃塞俄比亞技術大學共同組織的2022年大學生工業機器人技術應用友誼賽，其中線上線下“異地同構”的競賽平臺、課程案例很好地實現了專家團隊交流指導“云播”，雙方競賽網絡直播實時互動、深入融合“異地同構”平臺中競技比賽，最終雙方共選派40多名競賽選手參加國際友誼賽，經過激烈角逐，共有12名學生獲獎，其中，一等獎2名、二等獎4名、三等獎6名，為世界職業院校技能大賽提供寶貴經驗[6]。

三、基于“異地同構”魯班工坊課程建設成效

針對不同專業方向對崗位能力需求的不同，分別制定了國際化教學標準及人才培養方案，設計了以工程知識、工程規范標準、技術技能、職業能力與素養為目標的課程標準，最終實現工程實踐創新能力的培養[7]。課程中根據真實生產和世界技能大賽工程標準案例開展教學活動，將課程理論知識、工程標準規范、安全文明生產與真實生產相結合，引領學生將知識和技能內化于心、外化于行，分階段分層次指導學生進行工程實踐創新訓練，為學生畢業服務于行業領域生產夯實基礎。此外，魯班工坊“異地同構”課程在基于EPIP理念下創新了技能競賽平臺，開展了“云播”國際友誼賽，將競技精神、工匠精神、勞動精神融入課程教學中，打破空間、時間和地域等多維因素限制，實現了課程目標和人才培養目標，為埃方培養一批合格的國際化職教師資和高技能人才。

（一）學員培訓方面

課程實施中分為三個階段：第一階段，10名留學生掌握了PLC、機器人、傳感器理論知識，能夠將所學的理論知識應用到工程實踐訓練，達到了職業資格中級技能水平和專業綜合素養，并獲得結業證書；第二階段，團隊為5名留學生根據自身專業研究方向量身定制個性化培訓方案和培養計劃，學習并通過“異地同構”課程培訓的考核，榮獲結業證書并具備職業資格高級水平，并且這些留學生完全可以獨立完成一個完整的工程實踐創新項目，回到埃塞俄比亞魯班工坊將所學的知識和技能按照同樣的方法傳授給本地學員，可為家鄉培養高技能應用型人才；第三階段，5名留學生根據課程安排可以自主開發模塊資源，具備了創新能力和專業綜合能力，能夠在期刊發表專業論文等。培訓中團隊融入以賽促教、以賽促學、以賽促建的理念，將競技精神和工匠精神貫穿到教學培訓的整個過程，帶領5名學員參加了2021年世界機器人大賽錦標賽，其中榮獲一枚金牌、兩枚銀牌、兩枚銅牌。5名學員在世界大賽中的優異表現得益于魯班工坊全面細致的課程建設，更得益于“異地同構”課程EPIP教學模式的實際應用。

（二）教師團隊建設方面

教師團隊在教學、技能等方面得到了提高。第一，掌握了國際化職業教育發展的教育技術能力，特別是EPIP教學模式的應用全面提高了教師團隊對于項目教學資源的開發能力、工程實踐綜合能力、專業創新能力以及雙語教學能力等。第二，能夠更好地將企業標準和世界技能競賽標準融入魯班工坊課程標準中，熟練指導學員完成真實工程項目，最終呈現合格產品，展現工匠精神、勞動精神和創新精神，具備了培養國際化職教師資和高技能人才的綜合能力。

總之，基于“異地同構”的魯班工坊課程成為培育國際化高端技術技能人才的新載體，實現了課程目標和人才培養目標，為中國職業教育國際化發展提供了新思路。

參考文獻：

[1]呂景泉.工程實踐創新項目（EPIP）解析[M].北京：中國鐵道出版社，2021：34，48-49.

[2]徐宏偉.工程實踐創新項目（EPIP）的技術哲學基礎探微[J].職業教育研究，2022（8）：12-16.

[3]呂景泉，湯曉華，史艷霞.工程實踐創新項目（EPIP）教學模式的研究與實踐[J].中國職業技術教育，2017（5）：10-14.

[4]劉海培，閆虎民，郝立果，等.基于工程實踐創新項目（EPIP）的職業技能訓練課程建設——以埃塞俄比亞魯班工坊為例[J].職業教育研究，2022（10）：16-21.

[5][7]張仁峰，申奕，黎志東.新能源汽車技術專業EPIP教學案例研究與實踐[J].職業教育研究，2022（11）：86-90.

[6]張磊，呂景泉，翟風杰.魯班工坊核心要義的致用之道：認知、行動與策略——以埃塞俄比亞魯班工坊為例[J].職業教育研究，2021（9）：4-11.

（責任編輯：劉東菊）

Curriculum Construction of Luban Workshop Based on "Remote Isomorphism"：Taking the Ethiopian Luban Workshop as an Example

HAO Fei， YAN Hu-min， ZHONG Ping

（Tianjin University of Technology and Education， Tianjin? 300222， China）

Abstract： The "international three teacher" teaching team， established by Tianjin University of Technology and Education and Ethiopia University of Technology， has constructed four courses of industrial control technology， industrial robot technology， electromechanical integration technology and sensor technology in the field of artificial intelligence， and designed real engineering project cases based on the "Remote Isomorphism" Luban Workshop hardware equipment as the platform and EPIP as the teaching mode. Through the training mode of "three stages and five levels"， it has been verified that the integrated curriculum of "Remote Isomorphism" meets the talent training goal， becomes a new carrier for cultivating international high-end technical talents， and provides new ideas for the internationalization development of China's vocational education.

Key words： Luban Workshop；remote isomorphism；curriculum construction