李 智 陳 帆 胡 菡 楊 帆

(武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢：430205)

1 教學(xué)改革背景

1.1 行業(yè)發(fā)展需求

2015年，武漢市在制定“十三五”規(guī)劃的過(guò)程中，明確將智能制造、信息技術(shù)、生命健康作為重點(diǎn)發(fā)展的三大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。在智能制造產(chǎn)業(yè)方面，重點(diǎn)布局智能機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床、增材制造等領(lǐng)域，打造全國(guó)重要的智能裝備研發(fā)制造產(chǎn)業(yè)集群，推動(dòng)人工智能技術(shù)突破發(fā)展，加快智能家居、智能汽車、智能船舶、無(wú)人機(jī)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院作為市屬高校，基于服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、為區(qū)域發(fā)展培養(yǎng)高技能人才的辦學(xué)理念，在機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)上開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人專業(yè)。

1.2 現(xiàn)有教學(xué)模式中存在的問(wèn)題

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的核心課程包括傳感檢測(cè)技術(shù)、PLC應(yīng)用技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人離線編程、機(jī)器人拆裝等。這些專業(yè)課程在近幾年已經(jīng)完成了理實(shí)一體化教學(xué)的初步改革，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)核心課程進(jìn)實(shí)訓(xùn)室這一目標(biāo)。但是，在課程教學(xué)上，仍以理論知識(shí)講解為主，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輔以實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)分析，最后讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。這種理實(shí)一體化的教學(xué)模式較“理論+實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)模式在教學(xué)效果上有了比較明顯的提高。但受限于設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足，并不能完全實(shí)施基于工作任務(wù)的項(xiàng)目式教學(xué)，考核方式上也以理論考試或者有限的技能考試成績(jī)?yōu)樽罱K評(píng)價(jià)結(jié)果，從而導(dǎo)致了理論聯(lián)系實(shí)際的深度和廣度還不夠。

另外，裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)快速融入裝備制造業(yè)中，使產(chǎn)品更新周期逐漸加快，產(chǎn)品科技含量逐漸提高。這些在一定程度上使得專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容落后于行業(yè)發(fā)展，學(xué)生培養(yǎng)和社會(huì)需求有一定脫節(jié)，學(xué)生掌握的專業(yè)知識(shí)與技能往往還沒(méi)有等到畢業(yè)就已經(jīng)落后于行業(yè)發(fā)展。

為了持續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生在有限的時(shí)間里更加牢固地掌握專業(yè)核心技能，縮小人才培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)借助優(yōu)質(zhì)校建設(shè)契機(jī)，以武漢市智能制造公共實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為硬件支撐，深化教學(xué)改革，實(shí)施基于工作任務(wù)的項(xiàng)目式教學(xué)改革。

2 項(xiàng)目式教學(xué)改革的必要性

2.1 滿足區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)對(duì)人才的需求

智能制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)高技能人才的需求將不斷增大，要求呈現(xiàn)新變化。智能制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)不是簡(jiǎn)單地用機(jī)器設(shè)備替代產(chǎn)業(yè)工人，而是對(duì)傳統(tǒng)制造方式的改造。未來(lái)對(duì)智能技術(shù)研發(fā)、智能設(shè)備改造、智能裝備操作以及智能監(jiān)測(cè)管控等方面的新型人力資源需求巨大。據(jù)調(diào)研分析，目前武漢有3萬(wàn)多家工廠，特別是汽車、裝備制造、電子信息等一批優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)中對(duì)以工業(yè)機(jī)器人為核心的智能制造技術(shù)和裝備的需求量大，“幾乎100%的企業(yè)都需要機(jī)器換人。”同時(shí)，原有技術(shù)工人不能滿足現(xiàn)代化設(shè)備的技術(shù)要求，只有掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域的智能制造技術(shù)的技能人才才能支撐智能制造業(yè)和裝備制造業(yè)的智能化升級(jí)。

2.2 優(yōu)質(zhì)校建設(shè)要求

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)是機(jī)械行指委《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2015-2018年)》中骨干專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目之一。在骨干專業(yè)建設(shè)方案中，人才培養(yǎng)模式、教學(xué)模式等改革是專業(yè)建設(shè)中驗(yàn)收的重點(diǎn)。通過(guò)教學(xué)改革提升教學(xué)質(zhì)量，在仿真的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中鍛煉、提升學(xué)生職業(yè)及崗位能力，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)規(guī)范，在職業(yè)意識(shí)的引導(dǎo)下，促進(jìn)規(guī)范職業(yè)行為習(xí)慣的養(yǎng)成，縮小人才培養(yǎng)與企業(yè)實(shí)際需求之間的差距，努力做到畢業(yè)即可就業(yè)，幫助企業(yè)降低人力資源培養(yǎng)成本。

2.3 提高教師綜合能力

工業(yè)機(jī)器人的核心課程融合了多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，涉及到相當(dāng)多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。因此，對(duì)參與教改的教師有著較高的要求：教師應(yīng)具備多學(xué)科知識(shí)背景、較強(qiáng)的動(dòng)手能力和指導(dǎo)學(xué)生對(duì)新事物進(jìn)行探索實(shí)踐的能力[1]。通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)改革，教師既要了解企業(yè)生產(chǎn)流程和最新技術(shù)裝備，還要對(duì)課程體系進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)符合于企業(yè)實(shí)際需求的、基于工作過(guò)程的任務(wù)。將企業(yè)中的前沿技術(shù)工藝融入到理論、實(shí)踐教學(xué)中去。這樣，教師既能關(guān)注最前沿技術(shù)，又能鍛煉自身教科研綜合能力。通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)改革，讓教師主動(dòng)創(chuàng)新，尋求各種合理的、有效的途徑提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生技術(shù)技能水平。

2.4 提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

傳統(tǒng)教學(xué)模式形式都比較單一，注重理論知識(shí)傳授，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性較低。通過(guò)實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)改革，將知識(shí)點(diǎn)融入到一個(gè)個(gè)難度適中的任務(wù)中，按照知識(shí)點(diǎn)由易到難、技術(shù)能力逐漸遞升的學(xué)習(xí)規(guī)律，設(shè)置各個(gè)任務(wù)的先后順序，使學(xué)生在完成與企業(yè)實(shí)際崗位工作內(nèi)容相近的任務(wù)中獲得成就感和滿足感，提升學(xué)生自信心，逐步培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)地去提高自身的專業(yè)核心能力。

3 項(xiàng)目式教學(xué)改革實(shí)施方案

3.1 教學(xué)改革的實(shí)施對(duì)象及時(shí)間

項(xiàng)目式教學(xué)法要求專業(yè)課教師按照課程教學(xué)目標(biāo)安排設(shè)計(jì)相關(guān)的以工業(yè)機(jī)器人為核心的項(xiàng)目，利用項(xiàng)目對(duì)學(xué)生實(shí)行“教、學(xué)、做合一”的學(xué)習(xí)和實(shí)踐培訓(xùn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、發(fā)散思維，培養(yǎng)出符合國(guó)家和社會(huì)發(fā)展需求的人才[2]。工業(yè)機(jī)器人核心課程具有創(chuàng)新性、探索性、實(shí)踐性與開放性，高度契合項(xiàng)目式教學(xué)法的設(shè)計(jì)理念，因此教學(xué)改革試點(diǎn)時(shí)間段以工業(yè)機(jī)器人專業(yè)大二兩個(gè)學(xué)期和大三上學(xué)期為主。這一階段，所有課程不再以單獨(dú)課程教學(xué)的模式進(jìn)行，而是以項(xiàng)目為主線將各個(gè)課程貫穿于其中，這樣無(wú)疑是加大了教學(xué)準(zhǔn)備工作量，也對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力提出了更高的要求。

3.2 教學(xué)改革的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

原有的人才培養(yǎng)目標(biāo)“面向智能制造裝備、制造及工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)領(lǐng)域，培養(yǎng)掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制、傳感技術(shù)、智能控制等專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，從事工業(yè)機(jī)器人設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)、編程調(diào)試、安裝維修、銷售客服以及工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)及管理等工作的技術(shù)技能型人才。”

根據(jù)《武漢市 “十三五”規(guī)劃》和《武漢市建設(shè)“中國(guó)制造2025”試點(diǎn)示范城市實(shí)施方案》，學(xué)校在“十三五”規(guī)劃中，將先進(jìn)裝備制造專業(yè)群作為重點(diǎn)發(fā)展的五大專業(yè)集群之一。據(jù)此，教學(xué)改革將現(xiàn)有的人才培養(yǎng)目標(biāo)修改為“掌握以工業(yè)機(jī)器人為核心的智能制造與檢測(cè)、設(shè)備安裝與調(diào)試、設(shè)備信息化管理與維護(hù)等基礎(chǔ)知識(shí)，具備智能制造工藝設(shè)計(jì)、智能制造設(shè)備安裝調(diào)試、智能制造設(shè)備信息化管理與維護(hù)等能力且計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與管理能力突出的高素質(zhì)技術(shù)技能人才?！?/p>

3.3 教學(xué)內(nèi)容改革及項(xiàng)目任務(wù)設(shè)置

根據(jù)教學(xué)大綱的要求和企業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，圍繞修改后的人才培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，以設(shè)備安裝調(diào)試、維護(hù)與管理等技術(shù)技能為核心內(nèi)容，開展項(xiàng)目式教學(xué)，見表1。

第一階段：專業(yè)核心能力培養(yǎng)

以工業(yè)機(jī)器人單體為載體，按照工業(yè)機(jī)器人安裝、調(diào)試、維護(hù)、管理等工作流程，設(shè)計(jì)了11個(gè)工作任務(wù)，內(nèi)容涵蓋了機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等。

第二階段：專業(yè)核心能力提升

以工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化單元為載體，按照工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化單元的工業(yè)機(jī)器人夾具的安裝調(diào)試、智能視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)試與應(yīng)用、工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試、總控單元運(yùn)行與應(yīng)用等工作流程，設(shè)計(jì)了8個(gè)工作任務(wù)，內(nèi)容涵蓋了機(jī)械、智能識(shí)別、智能控制、傳感器、設(shè)備信息化管理等。

第三階段：專業(yè)核心技能綜合應(yīng)用

以智能產(chǎn)線平臺(tái)為載體(見圖1)，按照智能產(chǎn)線設(shè)施規(guī)劃與設(shè)計(jì)，智能產(chǎn)線安裝與調(diào)試，智能產(chǎn)線系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)、管理與維護(hù)等工作流程，設(shè)計(jì)了7個(gè)工作任務(wù)，內(nèi)容涵蓋了智能制造、智能控制、工業(yè)機(jī)器人、電氣自動(dòng)化、數(shù)控加工、測(cè)控、維修等。

表1 工業(yè)機(jī)器人專業(yè)項(xiàng)目式教學(xué)任務(wù)制定表

續(xù)表1

圖1 智能產(chǎn)線平臺(tái)

3.4 項(xiàng)目式教學(xué)的組織及實(shí)施

項(xiàng)目式教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)最大的區(qū)別在于不再以教師為主體進(jìn)行講授，而是以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)、學(xué)生為主體，通過(guò)自主學(xué)習(xí)和教師指導(dǎo)相結(jié)合的方式完成相應(yīng)的任務(wù)或項(xiàng)目以達(dá)到學(xué)習(xí)和實(shí)踐的目的。通過(guò)這種學(xué)習(xí)方式，可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、開拓創(chuàng)新的能力。因此，在教學(xué)組織和實(shí)施上，教師和學(xué)生要定位好自己的角色，從項(xiàng)目制定到任務(wù)分配，從資料查閱到內(nèi)容講授，從完成過(guò)程到考評(píng)總結(jié)，每一個(gè)階段的實(shí)施和記錄都決定著項(xiàng)目式教學(xué)效果的好壞。

在項(xiàng)目完成過(guò)程中，以小組為單位，每組3-5人，推選組長(zhǎng)一名，組長(zhǎng)與組員協(xié)商分配每個(gè)人的工作任務(wù)，各組組長(zhǎng)要協(xié)助教師檢查組員每天工作任務(wù)的完成情況，參與考核。

課前，組長(zhǎng)要督促組員自主學(xué)習(xí)教師準(zhǔn)備的教材、視頻、網(wǎng)絡(luò)資料；教師對(duì)相關(guān)要點(diǎn)和安全注意事項(xiàng)進(jìn)行講解。

課中，組長(zhǎng)要和組員一起設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施計(jì)劃，完善任務(wù)流程，通過(guò)完成任務(wù)掌握該項(xiàng)目應(yīng)具備的技能；教師在學(xué)生完成任務(wù)的過(guò)程中進(jìn)行巡視和指導(dǎo)，對(duì)個(gè)別同學(xué)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)大多數(shù)同學(xué)出現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行集中講解。

課后，組長(zhǎng)要組織組員對(duì)每個(gè)工作任務(wù)的完成情況進(jìn)行總結(jié)，形成每天的總結(jié)報(bào)告；教師要對(duì)當(dāng)天的完成情況和出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，及時(shí)調(diào)整進(jìn)度，并做好階段性考核記錄。

3.5 項(xiàng)目式教學(xué)的過(guò)程考核及驗(yàn)收

項(xiàng)目式教學(xué)的考核也與傳統(tǒng)教學(xué)的考核有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)教學(xué)的考核多以考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)相結(jié)合為主，對(duì)于理論教學(xué)而言這種考核方式是很實(shí)用的。但作為以過(guò)程考核為主、檢驗(yàn)學(xué)生技能掌握程度的項(xiàng)目式教學(xué)，這種考核方式就不能全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果了。因此，根據(jù)項(xiàng)目式教學(xué)自身的特點(diǎn)制定相應(yīng)的考核方式才能客觀全面地反映這種教學(xué)過(guò)程的教學(xué)效果。結(jié)合工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的特點(diǎn)和制定的項(xiàng)目可以將考核成績(jī)分為三部分：階段性任務(wù)成績(jī)、實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)和技能考核成績(jī)，其中以技能考核為主。在技能考核中，每個(gè)任務(wù)結(jié)束都有一次考核，考核通過(guò)之后才能進(jìn)行下一個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)。在分?jǐn)?shù)評(píng)定上分自評(píng)、互評(píng)和教師評(píng)三種。自評(píng)是讓學(xué)生自己給自己打分，有利于讓學(xué)生正確意識(shí)到自身的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，為下個(gè)項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)；學(xué)生互評(píng)，客觀公正，有利于讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)別人的長(zhǎng)處與短處，取其精華、去其糟粕，不斷提高自身的操作水平；讓老師評(píng)價(jià)學(xué)生，有利于了解學(xué)生對(duì)項(xiàng)目中涉及的知識(shí)點(diǎn)與專業(yè)技術(shù)的掌握程度，并據(jù)此不斷設(shè)計(jì)出新的項(xiàng)目以服務(wù)于教學(xué)。

4 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目式教學(xué)法是一種較為成熟的教學(xué)模式，但在工業(yè)機(jī)器人這樣的新興專業(yè)上應(yīng)用還處于嘗試階段。因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人專業(yè)涉及的學(xué)科較多，既要有較扎實(shí)的理論知識(shí)又要有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，這對(duì)教師和學(xué)生都提出了很高的要求。教師團(tuán)隊(duì)通過(guò)前期深入企業(yè)調(diào)研，在制定出符合教學(xué)大綱的項(xiàng)目的同時(shí)，還要求項(xiàng)目所涉及的任務(wù)既要具有教學(xué)操作性又要覆蓋面廣、貼近實(shí)際生產(chǎn)，能將理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。通過(guò)這種項(xiàng)目式教學(xué)模式，學(xué)生在完成這些項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程中，能通過(guò)自學(xué)、教師引導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，將所學(xué)理論知識(shí)付諸實(shí)踐，并從中培養(yǎng)和提升自身的職業(yè)素養(yǎng)。

[1] 容愛(ài)瓊.“項(xiàng)目式”強(qiáng)化訓(xùn)練的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[J]．教育教學(xué)論壇，2016,7(28)：268-269．

[2] 馬志敏.項(xiàng)目式教學(xué)在《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程中的技術(shù)應(yīng)用[J]．教育現(xiàn)代化，2016,9(26)：230-235．