郎英彤

摘 要 以研教模式為目標(biāo)，分析項目導(dǎo)向教學(xué)模式在現(xiàn)代職業(yè)教育中的實踐價值，并將項目成果應(yīng)用于實踐教學(xué)，同時作為一種自我消化的成果轉(zhuǎn)化方式。結(jié)合實踐教學(xué)內(nèi)容和科研成果，以轉(zhuǎn)化教學(xué)資源為實例，建立專業(yè)模型，設(shè)定實踐教學(xué)計劃、完成目標(biāo)及考評標(biāo)準(zhǔn)等，通過數(shù)值仿真實踐教學(xué)數(shù)據(jù)分析，探索研教一體的教學(xué)目標(biāo)和模式創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞 研教一體;主動控制;成果轉(zhuǎn)化;數(shù)值仿真教學(xué)

中圖分類號 G718.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1008-3219（2019）08-0047-04

職業(yè)院校的教育根本任務(wù)就是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型專門人才。高等職業(yè)院校教育的明顯特征是以適應(yīng)社會需求為目標(biāo)，培養(yǎng)出來的畢業(yè)生一般具備適度的基礎(chǔ)理論知識，但技術(shù)應(yīng)用能力和實踐創(chuàng)新能力較強(qiáng)。對于如何培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的實踐經(jīng)驗，學(xué)校的傳統(tǒng)做法是將學(xué)生安排到相應(yīng)的企業(yè)實習(xí)，但隨著企業(yè)實習(xí)崗位不足、成本較高等因素的影響，學(xué)生在課堂實驗室里動手操作代替到企業(yè)實習(xí)就成為讓學(xué)生積累實踐經(jīng)驗的重要途徑。這就對學(xué)校的教學(xué)模式提出了新的要求。本文以此為切入點，提出以項目研究為導(dǎo)向，結(jié)合實踐教學(xué)手段，探討教師科研與實踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合的創(chuàng)新型教學(xué)模式。

一、項目導(dǎo)向教學(xué)模式在現(xiàn)代職業(yè)教育中的需求度不斷提高

（一）項目導(dǎo)向的實境教學(xué)環(huán)境

現(xiàn)代教育技術(shù)十分重視學(xué)生的主導(dǎo)地位，目的是要學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中發(fā)揮更大的自主性，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的同時也促進(jìn)了教學(xué)模式的變革?，F(xiàn)代教育技術(shù)為實現(xiàn)實境教學(xué)提供了非常便利的條件，但由于受教學(xué)資源、學(xué)習(xí)場地和辦學(xué)經(jīng)費等客觀條件的限制，難以滿足學(xué)生的實踐教學(xué)需求。為了提高教學(xué)質(zhì)量，各學(xué)校大都加大投入改（擴(kuò)）建了具備真實生產(chǎn)加工能力的校內(nèi)實訓(xùn)基地和實驗室，增加了更多的試驗器材和軟硬件，如MATLAB仿真教學(xué)工具。通過模擬現(xiàn)實環(huán)境，設(shè)置科學(xué)合理的教學(xué)情景，逐漸滿足了學(xué)生的實踐訓(xùn)練需求。因此，這種實境教學(xué)既兼顧了“行動導(dǎo)向”教學(xué)方法的運用，又真實體現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境氛圍，為改善實施項目教學(xué)提供了技術(shù)保障。

（二）項目導(dǎo)向的教學(xué)資源需求

項目導(dǎo)向不能單純地理解為狹隘的企業(yè)實習(xí)項目，因為不是每個專業(yè)都能有條件完成專業(yè)的教學(xué)項目。本文所研究的項目導(dǎo)向是為以項目研究和開發(fā)為基礎(chǔ)的教學(xué)對象，主要是教師科研項目及成果的教學(xué)資源轉(zhuǎn)化。近年來國家頒布了很多有利于職業(yè)教育發(fā)展的文件和政策。其中，以高校知識產(chǎn)權(quán)成果轉(zhuǎn)化的相關(guān)政策為代表，大力提倡和引導(dǎo)教師科研成果轉(zhuǎn)化，并將轉(zhuǎn)化結(jié)果作為學(xué)校綜合質(zhì)量評估的一個重要指標(biāo)。事實上，科研成果轉(zhuǎn)化不僅僅是將成果直接轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力（社會化轉(zhuǎn)化），而且還包括轉(zhuǎn)化成教學(xué)資源（內(nèi)部消化）等模式。作為高等職業(yè)院校，教師的科研成果同樣具有轉(zhuǎn)化價值。一般而言，在科研工作中都會進(jìn)行大量的調(diào)查研究，如果大量的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，就會使教學(xué)內(nèi)容更加豐富多彩。這不僅能促進(jìn)理論創(chuàng)新，而且能夠?qū)⒗碚撨\用于實際問題的解決。因此，在教學(xué)方面，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源顯得尤為重要。

（三）提高高職教育實效性的需求

現(xiàn)代職業(yè)教育應(yīng)具備較好的實效性，能培養(yǎng)出大批實用型人才。這要求充分運用研教結(jié)合模式，將新的研究成果和理論應(yīng)用到實踐教學(xué)中來，與時俱進(jìn)地實現(xiàn)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)校跟隨時代步伐持續(xù)發(fā)展。因此，職業(yè)院校當(dāng)前的首要任務(wù)就是摒棄以往單純的理論教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛閷?dǎo)向、以就業(yè)為目標(biāo)的實踐教學(xué)模式，緊抓職業(yè)教育的實效性，有針對性地培養(yǎng)一批專業(yè)技術(shù)水平高的人才。

二、構(gòu)建研教一體教學(xué)模式的實踐價值

（一）研教一體是教學(xué)和科研互融共進(jìn)的重要途徑

著名科學(xué)家錢偉長曾指出，“教學(xué)沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育”?？蒲芯褪墙虒W(xué)的“源頭活水”，教學(xué)沒有科研做支撐，就可能失去教育的“靈魂”。特別是在高等職業(yè)教育中，將優(yōu)秀的科研成果直接轉(zhuǎn)化為課堂上的資源，是最直接有效的成果轉(zhuǎn)化方式之一。同時，教學(xué)又是科研的巨大“隱形動力”，缺乏對教學(xué)的關(guān)注，就可能失去提高科研水平的機(jī)會。

（二）提升人才培養(yǎng)實效性和就業(yè)質(zhì)量

對于大多數(shù)職業(yè)院校，國家的財政投入只能維持人頭費支出，各類實驗實踐器材和設(shè)備不足，這就直接導(dǎo)致了教師工作積極性不高、師生實驗條件差，實境教學(xué)環(huán)境缺失，學(xué)生無法得到最直接的實踐經(jīng)驗，嚴(yán)重違背了職業(yè)院校辦學(xué)的根本目的?，F(xiàn)代職業(yè)院校正在原有高職教學(xué)模式基礎(chǔ)上推行研教一體化教學(xué)模式改革，實施研教一體化教學(xué)，把傳統(tǒng)教學(xué)模式變成研教一體化的教學(xué)模式，使理論與實踐緊密結(jié)合，學(xué)生能較快較好地實現(xiàn)從理論知識到實踐技能的貫通，有效地培養(yǎng)了學(xué)生動手能力、分析問題和解決問題的能力，進(jìn)而從實踐上讓學(xué)生看到和體驗到就業(yè)的希望以及職業(yè)發(fā)展的未來。

（三）研教一體是理論教學(xué)與實踐教學(xué)中教育資源的重要補充

具有較高科研水平的教師，必然對教學(xué)內(nèi)容思考得更為深刻透徹，對知識的把握也會更為準(zhǔn)確，教學(xué)則更易做到“深入淺出”，有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)與理解[1]。而且，對科研的關(guān)注使教師能夠及時將最前沿的學(xué)術(shù)成果不斷充實到自己的課堂中，彌補了原有課程知識與最新研究之間的“斷層”，也將極大地吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，科研對教學(xué)的促進(jìn)不局限于教學(xué)內(nèi)容，在大學(xué)課堂中，學(xué)者型教師對于學(xué)生影響更多的是他們思考問題的方式、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和刻苦的學(xué)習(xí)精神。

（四）作為科研成果直接轉(zhuǎn)化手段和方式，為科研成果的轉(zhuǎn)化提供實踐參考

教研一體模式，實質(zhì)上就將教師的科研成果直接轉(zhuǎn)化為教育資源，基本上做到知識與時俱進(jìn)、技術(shù)與時俱進(jìn)?，F(xiàn)實中，無論是普通高校還是職業(yè)院校，一般教師都會將大量的時間與精力用在開展系統(tǒng)性的理論知識教育上，完全忽視了把系統(tǒng)性理論知識和具體工作有機(jī)聯(lián)系起來。而作為一線教師，也往往將科研的重心放到職稱評定和晉級需求，大部分科研成果處于“沉睡”狀態(tài)。但隨著國家對科研成果轉(zhuǎn)化的重視，扶持力度逐漸加大，各院校逐漸意識到科研成果在教學(xué)資源中的重要性，逐漸開始在教學(xué)過程中考慮結(jié)合具體工作要求確立相應(yīng)的實踐教學(xué)目標(biāo)體系。

三、基于RBF項目研究的研教一體教學(xué)方案嘗試

作為普通高等職業(yè)院校，讓學(xué)生熟練掌握技能是至關(guān)重要的，是與職業(yè)院校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)一致的。筆者通過近三年的科研試驗觀察，教研一體的教學(xué)模式基本達(dá)到了預(yù)定的教學(xué)目的。首先，考慮到職業(yè)院?？蒲心芰εc實踐能力的矛盾問題，筆者成立了專業(yè)的研究團(tuán)隊進(jìn)行專門研究，并形成了研究成果。其次，根據(jù)項目研究成果設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，將研與教充分融合，以檢驗教學(xué)效果。再次，根據(jù)教學(xué)效果修訂教學(xué)方案和改進(jìn)科研成果，完善課堂教學(xué)資源。最后，依照企業(yè)需求，考評就業(yè)質(zhì)量是否達(dá)到用人單位標(biāo)準(zhǔn)。

（一）設(shè)定RBF課題項目研究目的和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

RBF（Radial Basis Function）算法是柔性機(jī)械臂主動控制應(yīng)用研究的重要算法之一，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也是職業(yè)院校自動化、職能控制等專業(yè)最廣泛應(yīng)用且需重點掌握的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。RBF可以通過對數(shù)據(jù)的不斷學(xué)習(xí)擬合柔性機(jī)械臂的動力學(xué)方程，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化控制的目的，輕松解決傳統(tǒng)控制方法建模困難等難題。但RBF的復(fù)雜程度不亞于一個龐大的系統(tǒng)編程，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是職業(yè)院校普通學(xué)生能獨立完成的。

以90年代初提出的一種新型的混合控制方案ACLD結(jié)構(gòu)主動約束阻尼振動控制為研究內(nèi)容，在柔性結(jié)構(gòu)中，附加粘彈性阻尼材料和壓電材料，形成粘彈性壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以有效地抑制系統(tǒng)振動[2]。該控制方法是通過作用器向系統(tǒng)輸入能量，以達(dá)到對系統(tǒng)進(jìn)行主動調(diào)節(jié)或鎮(zhèn)定的目的。但壓電柔性機(jī)械臂在運動環(huán)境中，會遇到溫度，壓強(qiáng)等不確定因素，會導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確，這在實踐教學(xué)中也是一個難點問題。首先，研究團(tuán)隊設(shè)定了研究目標(biāo)，在研究人員指導(dǎo)下，由學(xué)生成員利用lagrange方程對柔性系統(tǒng)進(jìn)行建模，使用RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法逼近精準(zhǔn)方程，模糊不確定因素[3]，并采用主動控制來控制柔性系統(tǒng)的軌跡，最后學(xué)員分組利用Matlab教學(xué)軟件仿真驗證該方法的有效性。

（二）設(shè)定教學(xué)實踐目標(biāo)，將研究成果應(yīng)用到實際教學(xué)

抽象的研究對學(xué)生而言無疑是枯燥無味的，而Matlab所擁有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Neural Network）、模糊邏輯（Fuzzy Logic）、控制系統(tǒng)（Control System）等多個專門的工具箱以及可視化動態(tài)仿真系統(tǒng)Simulink、功能強(qiáng)大的圖形用戶界面GUI等非常適合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模分析，因此，在控制教學(xué)中引入Matlab，充分利用該優(yōu)勢，可以實現(xiàn)更好的教學(xué)效果[4]。因此，在智能控制專業(yè)實踐課堂設(shè)定教學(xué)目標(biāo)是快速掌握一套實用工具M(jìn)atlab，而不是讓學(xué)生浪費時間去完成超出能力的龐大的編程工作。

根據(jù)教學(xué)計劃，設(shè)立教學(xué)目標(biāo)為：

根據(jù)給出的模型設(shè)計，利用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)來逼近柔性機(jī)械臂動力學(xué)方程。令動力學(xué)方程f（t）=Mq+Kq+Qr+Qk。采用newrb函數(shù)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法擬合系統(tǒng)方程，得到剛性轉(zhuǎn)角和驅(qū)動力矩之間的關(guān)系，并根據(jù)理想軌跡預(yù)測出對應(yīng)的驅(qū)動力矩。

為驗證其有效性，對ACLD結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型進(jìn)行仿真分析。由仿真結(jié)果可以看出，彈性振動得到了很好的控制，端點的振幅平穩(wěn)地衰減，并趨于零。學(xué)生仿真結(jié)果和研究結(jié)果一致。

結(jié)果表明，根據(jù)項目導(dǎo)向采取的研教一體教學(xué)模式，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在通過用Matlab進(jìn)行仿真分析，在實際教學(xué)中可以較精確地得出作用在柔性機(jī)械臂上的驅(qū)動力矩，也能較好地預(yù)測出理想的運動軌跡，模糊了主動控制由于溫度等不確定因素產(chǎn)生的影響，使運動軌跡更精準(zhǔn)，完全滿足企業(yè)高精度生產(chǎn)工藝技術(shù)改造需求。

（三）就業(yè)質(zhì)量跟蹤考核

根據(jù)項目研究團(tuán)隊的要求，與吉林省越洋血漿蛋白研究院有限公司達(dá)成實習(xí)協(xié)議，參與實驗的學(xué)員協(xié)助實習(xí)單位就人血高密度脂蛋白制品生產(chǎn)工藝自動化控制項目承擔(dān)機(jī)械部分設(shè)計的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，學(xué)員通過掌握的技術(shù)和實用工具，對自動制劑生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行模擬分析，并提供設(shè)計參考數(shù)據(jù)和建議。根據(jù)企業(yè)項目組計劃時間，按照企業(yè)項目計劃時間，完成數(shù)據(jù)論證和機(jī)械設(shè)計需要7個月時間，但實際上提前將近兩個月時間完成龐大的數(shù)據(jù)論證和分析。僅為企業(yè)節(jié)約人工成本就達(dá)到30萬元。

（四）研教一體實踐教學(xué)效果分析

《2018年職業(yè)能力建設(shè)司工作要點》中明確提出，在職業(yè)教育中要“推廣一體化課程教學(xué)改革成果”。本文以自動化專業(yè)為例做的一些嘗試，效果明顯。通過實踐，研教一體實踐教學(xué)效果至少表現(xiàn)在以下四個方面：一是教學(xué)效果方面。項目成果作為課堂教學(xué)資源，充分起到了輔助教學(xué)的作用，有利于學(xué)生加深對理論的理解，學(xué)生課堂參與度得到明顯提升。二是節(jié)約成本方面。按照企業(yè)計劃，一臺中試設(shè)備成本高到數(shù)百萬元，前期通過專家分析并對有關(guān)技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬，避免了生產(chǎn)風(fēng)險，節(jié)約大量設(shè)計經(jīng)費。三是就業(yè)質(zhì)量方面。實習(xí)人員在企業(yè)展現(xiàn)出其他人所不及的明顯優(yōu)勢，操作能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)分析思路清晰，應(yīng)用工具使用熟練。四是探索欲望方面。進(jìn)入企業(yè)后，學(xué)生對實習(xí)目標(biāo)非常明確，對外界探索能力較強(qiáng)，提高了主動編程能力和創(chuàng)新能力。

四、總結(jié)和建議

現(xiàn)階段，我國職業(yè)教育教學(xué)仍然存在一些問題，為了保障其健康高效發(fā)展，實施研教結(jié)合模式已是職業(yè)院校的應(yīng)然之舉。職業(yè)型高等院校要培養(yǎng)出高素質(zhì)的工程應(yīng)用型人才，應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式以適應(yīng)現(xiàn)代智能化工業(yè)發(fā)展需求。

同時，在當(dāng)前環(huán)境下研教一體教學(xué)模式的實施，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)以下三點：一是對于設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目，學(xué)校應(yīng)給予一定的制度化激勵措施，激發(fā)研究人員的積極性，以科研項目和科研成果為依托，積極承擔(dān)教學(xué)改革項目，以教學(xué)改革項目促進(jìn)教學(xué)方式的創(chuàng)新;二是學(xué)校應(yīng)積極構(gòu)建集教學(xué)、科研功能于一體的雙師型師資隊伍，創(chuàng)新研教一體績效評價、職稱評聘等制度;三是強(qiáng)化教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，提高科研轉(zhuǎn)化和技術(shù)服務(wù)能力，加速高等職業(yè)院校的科技成果轉(zhuǎn)化。

總之，研教一體的實質(zhì)就是依托科研教育，培養(yǎng)企業(yè)和社會需要的技術(shù)型人才，充分肯定工匠精神和學(xué)生參與實踐的能力，是提高職業(yè)教育綜合水平的重要舉措。

參 考 文 獻(xiàn)

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