工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容重構(gòu)研究

工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容重構(gòu)研究摘要：隨著“1+X”證書制度的推廣，職業(yè)教育的改革也勢在必行。該研究以《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程為例，對在“1+X”制度背景下工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的課程重構(gòu)進行了一定的探索。首先，對工業(yè)機器人“1+X”證書和課程內(nèi)容進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有課程內(nèi)容與“1+X”證書要求的差距。其次，基于“課證融通”和“翻轉(zhuǎn)課堂”等理念，對課程進行了課程內(nèi)容重構(gòu)：將原有理論知識采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式搬至線上由學(xué)生自行學(xué)習(xí)，將課堂內(nèi)容全部改為實操項目，每個課堂實操項目均包含多個“1+X”技能點，使學(xué)生的職業(yè)技能得到反復(fù)訓(xùn)練和提高。最后，根據(jù)重構(gòu)后的課程進行實際教學(xué)探索，取得了一定成效。關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；“1+X”證書；翻轉(zhuǎn)課堂；課證融通課程重構(gòu)為了推進職業(yè)教育的改革，2019年國務(wù)院了《國家職業(yè)教育改革實施方案》。在該方案中，正式提出了要啟動“1+X”證書制度試點工作的要求?！?+X”中的“1”指高職學(xué)校給畢業(yè)生頒發(fā)的學(xué)歷證書，而“X”則代表若干項可以證明學(xué)生相關(guān)職業(yè)技能水平的證書，在“1+X”證書制度下，正常畢業(yè)學(xué)生除了可以獲取證明其學(xué)歷的學(xué)歷證書外，還可以通過參加相關(guān)的職業(yè)技能考試來獲取相應(yīng)的職業(yè)技能等級證書。該項制度的推出，旨在加強對學(xué)生的職業(yè)技能素養(yǎng)和能力的培養(yǎng)，進一步提高職教學(xué)生的就創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)[1]。與其他老牌專業(yè)相比，高職工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)屬于相對新興的專業(yè)，該專業(yè)課程體系的建設(shè)、課程內(nèi)容的構(gòu)建和教學(xué)方法的研究均借鑒了較成熟專業(yè)以往的經(jīng)驗，而在“1+X”職業(yè)教育新制度的沖擊下，若仍然采用傳統(tǒng)的課程內(nèi)容和教學(xué)方法進行教學(xué)，必將與“1+X”證書要求脫軌，造成“1+X”證書通過率低，不能滿足教育部對職業(yè)教育提出的新要求，因此，近年關(guān)于工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)“1+X”證書方面的研究越來越多[2-4]。1工業(yè)機器人技術(shù)人“1+X”證書分析自“1+X”證書制度試點工作推進以來，教育部針對不同專業(yè)頒布了多種職業(yè)技能等級證書，截至目前，教育部針對工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)共了4個職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)，每個標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)一種證書，每個證書分為初級、中級和高級3個等級。其中，工業(yè)機器人操縱與運維和工業(yè)機器人應(yīng)用編程兩個證書的等級標(biāo)準(zhǔn)于2019年6月，工業(yè)機器人集成應(yīng)用和工業(yè)機器人裝調(diào)兩個證書的等級標(biāo)準(zhǔn)于2019年12月。4個證書有不同的著重點，基本涵蓋了工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)相關(guān)的職業(yè)技能要求。通過對4個證書的等級標(biāo)準(zhǔn)和該專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行分析，并結(jié)合專業(yè)實際情況，筆者所在單位工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)申請了工業(yè)機器人操作與運維（中級）和工業(yè)機器人應(yīng)用編程（中級）兩個“1+X”證書的試點，在積極推進“1+X”證書試點工作的同時，開展了相關(guān)教學(xué)改革和研究。該研究以《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程的課程內(nèi)容改革為例，基于工業(yè)機器人操作與運維（中級）職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)，對工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的課程內(nèi)容改革進行探索。工業(yè)機器人操縱與運維職業(yè)技能等級證書（中級）直接針對工業(yè)機器人典型的工作任務(wù)，工業(yè)機器人的系統(tǒng)安裝、操作與編程、系統(tǒng)維護和故障診斷等工作領(lǐng)域提出了相應(yīng)的技能要求。其中，工業(yè)機器人系統(tǒng)安裝要求學(xué)生掌握工作站安全、應(yīng)用系統(tǒng)安裝和工業(yè)機器人調(diào)試等技能；工業(yè)機器人操作與編程要求學(xué)生掌握工業(yè)機器人簡單的動作編程、PLC安裝與編程以及周邊設(shè)備編程等編程技能；工業(yè)機器人系統(tǒng)維護要求學(xué)生掌握控制柜維護、工作站維護和部件更換等工業(yè)機器人的維護技能；工業(yè)機器人故障診斷則要求學(xué)生掌握工業(yè)機器人本體故障診斷、控制柜故障診斷和周邊設(shè)備故障診斷等工業(yè)機器人故障診斷相關(guān)的技能?！豆I(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》是工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，以傳感器技術(shù)、機械制圖和電氣控制技術(shù)等課程為基礎(chǔ)，課程主要講授工業(yè)機器人的系統(tǒng)構(gòu)成、工業(yè)機器人手動操縱和編程以及工業(yè)機器人維護和調(diào)試等知識點，綜合運用氣動技術(shù)、電氣控制技術(shù)、伺服電機驅(qū)動、運動與控制等技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機器人操作與應(yīng)用、工業(yè)機器人編程和工業(yè)機器人系統(tǒng)維護等方法和能力。由此可見，《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程知識點與工業(yè)機器人操縱與運維技能等級證書（中級）的要求有較高的契合度，但是《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程更加注重知識點的傳授，而工業(yè)機器人操縱與運維證書的要求則直接針對相對應(yīng)的職業(yè)技能。因此，該研究決定對標(biāo)“1+X”證書的要求，基于課證融通的理念[5]，對其授課內(nèi)容進行全面重構(gòu)，并將重構(gòu)后的課程內(nèi)容付諸實踐，以期獲得較好的改革效果，滿足工業(yè)機器人操作與運維（中級）“1+X”職業(yè)技能等級證書提出的要求。2現(xiàn)有課程內(nèi)容分析現(xiàn)有《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程內(nèi)容基于理實一體化教學(xué)模式[6]構(gòu)建，在傳授課程重點知識的同時，也注重實操技能和能力的培養(yǎng)，教師先進行理論知識講解和操作示范，再由學(xué)生進行實操練習(xí)，課程最后再進行項目綜合實訓(xùn)。主要課程內(nèi)容見圖1。根據(jù)圖1可知，課程內(nèi)容進行教學(xué)，符合循序漸進的學(xué)習(xí)原則，在采用理實一體化的教學(xué)方法進行授課后，取得了一定的教學(xué)成效，但是通過與“1+X”職業(yè)技能等級證書的要求進行對比后發(fā)現(xiàn)其存在不少弊端。2.1學(xué)生實操時間不夠，職業(yè)技能不夠熟練課程采用理實一體化的教學(xué)模式進行教學(xué)，理論知識和技能的講解需要占據(jù)課堂較大一部分時間，同時，理實一體化教室實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量有限，因此不可能在有限的時間和有限的設(shè)備的情況下，讓大部分學(xué)生都能充分地進行實操練習(xí)，進而導(dǎo)致部分學(xué)生職業(yè)技能不夠熟練，職業(yè)素養(yǎng)有待提高。2.2前期學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，獲得感低從圖2可以看出，現(xiàn)有課程內(nèi)容采用循序漸進的知識結(jié)構(gòu)，雖然有助于學(xué)生順利吸收相關(guān)知識，但是前期的知識內(nèi)容與實際項目無關(guān)，新知識不能及時地應(yīng)用到相關(guān)項目中，可能導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致學(xué)生獲得感低，進而影響學(xué)習(xí)效果。而當(dāng)達到課程后段的實際項目部分時，由于時間關(guān)系，可能有部分學(xué)生存在已經(jīng)遺忘前期所學(xué)重點知識的情況。2.3前后課程內(nèi)容相關(guān)性不強，不利于學(xué)生掌握前后課程內(nèi)容相關(guān)性不強，如工業(yè)機器人的維護和故障處理處于課程最后，沒有貫穿課程始終。部分學(xué)生在課程最后的注意力和學(xué)習(xí)興趣都會大大降低，導(dǎo)致該部分內(nèi)容不能被其充分掌握。3課程內(nèi)容重構(gòu)3.1課程內(nèi)容重構(gòu)鑒于現(xiàn)有課程內(nèi)容存在上述弊端，因此決定對標(biāo)工業(yè)機器人操作與運維“1+X”職業(yè)技能等級證書（中級），對《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程進行課程內(nèi)容重構(gòu)，重構(gòu)后的課程內(nèi)容如表1所示，課程重構(gòu)的思路具體見圖2。翻轉(zhuǎn)課堂是一種起源于美國的教學(xué)方法，于2000年開始被提出和使用。該教學(xué)方法強調(diào)學(xué)生才是課堂的主體，教師轉(zhuǎn)變角色，課堂上不再過多地進行講解，所有知識和信息均在課前完成，課堂上學(xué)生需利用學(xué)習(xí)到的知識和技能完成一定的項目，根據(jù)注重學(xué)生技能和素養(yǎng)的培養(yǎng)。由于職業(yè)教育與本科教育相比更加注重學(xué)生對職業(yè)技能的掌握，而職業(yè)技能的掌握需要反復(fù)的實操訓(xùn)練，因此翻轉(zhuǎn)課堂較適用于職業(yè)教育。重構(gòu)后的《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)的模式進行授課，將課程所有理論知識和實操示范等內(nèi)容制作成多媒體教學(xué)資料并上傳職教云，要求學(xué)生自行在《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試》課程正式開始授課之前完成線上所有知識的學(xué)習(xí)，并將該部分學(xué)習(xí)情況記入考核，學(xué)生線上學(xué)習(xí)時，教師要負(fù)責(zé)答疑。課堂內(nèi)，教師主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)而不再進行理論知識講解或?qū)嵅偈痉?，采用項目?qū)動的方式進行授課，課程內(nèi)容直接重構(gòu)為4個精心設(shè)計的實際項目（如表1所示），每個項目均融入“1+X”證書不同工作領(lǐng)域?qū)?yīng)的技能要求。重構(gòu)后的課程內(nèi)容有如下優(yōu)點。3.1.1有利于提高職業(yè)技能訓(xùn)練的覆蓋度和深度采用以往的課程內(nèi)容和教學(xué)方式進行授課時，教師在理論知識講解和操作示范方面占據(jù)了課堂較多的時間，因此項目實操環(huán)節(jié)存在兩個問題，一是無法覆蓋到較多的學(xué)生，二是學(xué)生練習(xí)時間不夠，職業(yè)訓(xùn)練不夠深入。而采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式[7]，課堂時間教師不再進行知識講解，因此學(xué)生將有更多的時間進行項目實操，項目實訓(xùn)允許更多的同學(xué)進行更加深入的練習(xí)，提高了職業(yè)技能訓(xùn)練的覆蓋度和深度。3.1.2有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高和獲得感課程項目貫穿課程始末，且與工程實際項目關(guān)系緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更高；項目的完成要求學(xué)生對職業(yè)技能的掌握情況較好，項目完成后可以直觀地觀察到項目的實際效果，因此，完成項目后學(xué)生獲得感強，進一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，也更容易使學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識和技能固化。3.1.3有利于提高學(xué)生職業(yè)技能的熟練度由表1和圖2可知，課程實操項目和“1+X”技能工作領(lǐng)域?qū)儆谝粚Χ嗟年P(guān)系，每個工作領(lǐng)域都對學(xué)生提出了相應(yīng)的技能要求。因此，同一個項目包含較多的技能要求，而同樣的技能要求會反復(fù)出現(xiàn)在不同的項目。如此，通過多個項目的反復(fù)練習(xí)，職業(yè)技能得到反復(fù)訓(xùn)練，有助于學(xué)生的職業(yè)技能進一步熟練。3.1.4有利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)課程實操項目由易到難，逐步對標(biāo)“1+X”考證需求，且每個項目的完成不僅需要考驗學(xué)生職業(yè)技能的掌握情況，還需要學(xué)生發(fā)揮一定的資料搜集、自我學(xué)習(xí)和團隊協(xié)作等能力，同時在項目過程中，安全生產(chǎn)、精益生產(chǎn)和總結(jié)反思等職業(yè)素養(yǎng)也反復(fù)地潛移默化地對學(xué)生產(chǎn)生了積極的影響。3.2課程重構(gòu)成效課程內(nèi)容重構(gòu)后，筆者于2021年春季開始正式使用新的課程內(nèi)容和教學(xué)方法進行授課，通過授課情況發(fā)現(xiàn)，課堂教學(xué)效果有較大的提升，更多的學(xué)生更加積極地參與到項目實操訓(xùn)練過程中來，職業(yè)技能訓(xùn)練的覆蓋度和深度都得到了提升。2021年筆者單位工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)生報名參與工業(yè)機器人操作與運維“1+X”證書考試（中級）的人數(shù)，最終有36人報考，36人合格，合格率100%，考試結(jié)果說明，學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)后，對工業(yè)機器人操作與運維職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)（中級）中提出的各項職業(yè)技能掌握情況較好，該課程的課程重構(gòu)取得了一定的成效。4結(jié)語“1+X”職業(yè)技能等級證書制度的推出對職業(yè)技能人