張正鑫，孫曉楠

(天津石油職業(yè)技術學院,天津 301607)

一、模塊化教學改革的研究現(xiàn)狀與存在問題

(一)研究現(xiàn)狀

國外職業(yè)教育領域關于模塊化教學改革的研究以德國應用科學大學(高等專科學校)為代表，其教學改革的核心是“圍繞學生的能力培養(yǎng)將培養(yǎng)目標、教學環(huán)節(jié)、課程體系、教學內(nèi)容、教學組織、評價體系等方面的教學改革貫穿于人才培養(yǎng)的始終”，其教學改革的思路源于應用型、復合型人才培養(yǎng)等核心教育理念。

借鑒德國職業(yè)教育模塊化教學改革成功經(jīng)驗，國內(nèi)已有較多的應用型本科院校和高等職業(yè)院校相繼開展相關研究。研究的視角主要有兩個，一是模塊化課程體系構(gòu)建，二是課程模塊化教學改革。其中，模塊化課程體系構(gòu)建的研究重點是對接工作實際，分析、梳理崗位(群)能力需求和理論知識體系，以能力為導向，打破學科體系和課程界限，重構(gòu)專業(yè)課程體系并將其模塊化，注重跨學科模塊的構(gòu)建，為復合型技術技能的培養(yǎng)奠定基礎。課程模塊化教學改革的研究重點是以崗位職業(yè)能力為導向，確立課程教學目標，整合和重構(gòu)課程教學內(nèi)容，基于能力導向篩選知識點和技能點并將其模塊化，突出學生崗位能力培養(yǎng)。模塊化課程體系構(gòu)建和課程模塊化教學改革雖屬兩個不同層面，但都遵循模塊化教學改革的基本理念。

(二)存在問題

就國內(nèi)職業(yè)教育領域關于模塊化教學改革研究來看，主要存在兩個方面的問題。

1.課程體系和課程內(nèi)容模塊化的能力導向不夠清晰。問題的主要表現(xiàn)是課程體系的模塊化與專業(yè)能力結(jié)構(gòu)的對應關系不清晰，課程內(nèi)容的模塊化與崗位能力的對應關系不清晰。其主要原因是作為模塊化教學改革實踐與研究基礎的對接生產(chǎn)過程或工作過程的崗位(群)能力結(jié)構(gòu)沒有被建立。較多的課程模塊化教學改革研究不僅沒有建立崗位能力結(jié)構(gòu)，而且課程內(nèi)容沒有基于能力導向梳理篩選知識點和技能點，因此課程模塊化的能力導向不清晰。

2.模塊化教學改革實踐研究的維度比較單一，基于能力導向的教學改革力度不夠。問題的主要表現(xiàn)是較多的模塊化教學改革過于注重課程體系模塊化或課程內(nèi)容模塊化研究，疏于基于能力導向的課程教學設計、教學過程改革、教學方法改革等方面的實踐和研究，課程模塊化研究與基于能力導向的教學改革實踐結(jié)合得不夠緊密。

二、課程模塊化教學改革的兩個作用

(一)服務企業(yè)發(fā)展的靶向作用

課程模塊化教學改革包含兩項重要工作，一是以能力為導向的課程建設，二是基于能力培養(yǎng)的教學改革。兩者必須對接生產(chǎn)過程或工作過程，對標企業(yè)崗位能力需求。因此，課程模塊化教學改革主要解決兩個問題，一是明確企業(yè)崗位需要什么人，二是怎樣滿足崗位需要培養(yǎng)人。由此可見，課程模塊化教學改革具有服務地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的靶向作用。

(二)目標達成的基礎作用

課程是教與學的重要載體，是教學改革平臺和能力培養(yǎng)的基礎。課程模塊化教學改革是以能力為導向組織構(gòu)建教學模塊，梳理篩選知識點和技能點；以能力培養(yǎng)為目標設計教學過程，實施教學改革，促進教學目標達成，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的一種基于課程建設的教學改革實踐。課程模塊化教學改革有利于課程建設水平和教師教學能力的提升，有利于學生學習能力和崗位能力的培養(yǎng)，對于人才培養(yǎng)質(zhì)量的保障更能發(fā)揮扎實的基礎作用。

三、以能力為導向的《焊接機器人操作與加工》課程模塊化

裝備制造是“京津冀”一體化區(qū)域重要的經(jīng)濟支柱。智能制造技術是裝備制造企業(yè)提升制造水平和行業(yè)競爭力的重要引擎。焊接機器人作為典型的智能制造技術裝備具有自動化程度高、焊接加工效率高、焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性好的特點，在大中型制造企業(yè)有著廣泛的應用。

《焊接機器人操作與加工》是高職院校焊接技術與自動化專業(yè)核心課程，主要任務是培養(yǎng)學生具備按照工藝規(guī)程示教機器人完成焊接加工的技術技能。為了更好地服務區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，培養(yǎng)滿足智能制造重點行業(yè)企業(yè)需求的高素質(zhì)技術技能人才，課題組以《焊接機器人操作與加工》課程為模塊化教學改革載體，基于行業(yè)企業(yè)調(diào)研搭建崗位能力結(jié)構(gòu)，對標機器人焊接加工能力優(yōu)化課程模塊，基于能力導向篩選知識點和技能點，設計教學任務和目標，為基于課程模塊化的教學改革奠定良好基礎。

(一)對接人才需求，搭建能力結(jié)構(gòu)

課題組基于智能制造企業(yè)調(diào)研，觀察變壓器氣密箱體機器人焊接加工、熱交換器管板對接機器人焊接加工、鋼架結(jié)構(gòu)機器人焊接加工等生產(chǎn)過程，了解機器人焊接加工的產(chǎn)品類型，綜合分析接頭形式、工藝路線、板材厚度等機器人焊接工藝特點，掌握維護保養(yǎng)、示教操作、焊接加工、質(zhì)量檢驗等焊接機器人全生產(chǎn)周期對崗位的能力需求。在此基礎上，我們梳理總結(jié)出六項焊接機器人崗位能力，即薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工、中厚壁結(jié)構(gòu)件焊接加工、復雜結(jié)構(gòu)件焊接加工、焊接機器人維護保養(yǎng)以及崗位人員必須具備的交流協(xié)作和分析、解決問題能力，搭建焊接機器人崗位能力結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 焊接機器人崗位能力結(jié)構(gòu)

(二)對標崗位能力，構(gòu)建課程模塊

根據(jù)焊接機器人崗位能力結(jié)構(gòu)，基于知識點銜接關系和能力支撐需要，我們構(gòu)建了焊接機器人基礎知識、示教器基本操作與焊接機器人日常維護、機器人運動控制與簡單程序編制、薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工、中厚壁結(jié)構(gòu)件焊接加工、復雜結(jié)構(gòu)件焊接加工共計六個教學項目，并遵循循序漸進和學生認知規(guī)律序化、細化教學項目，設計教學任務。

在焊接機器人崗位能力結(jié)構(gòu)中，交流協(xié)作能力、分析和解決問題能力是勝任生產(chǎn)崗位的兩個重要能力。鑒于培養(yǎng)途徑和培養(yǎng)方法的不同，這兩個能力目標需通過教學策略改革和教學過程改革予以實現(xiàn)。

(三)產(chǎn)教對接，篩選組織知技點

以教學項目四薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工為例。我們根據(jù)企業(yè)典型的箱體焊接加工、熱交換器管板對接焊接加工等薄壁結(jié)構(gòu)件機器人焊接生產(chǎn)任務，以T形接頭角焊縫為典型案例組織課程內(nèi)容，設計直焊縫和圓弧焊縫薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工兩個教學任務。

基于機器人焊接知識點銜接和能力支撐關系、工藝路線復雜程度，我們將教學任務做了進一步分解，設計形成單立板直焊縫薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工等四個子任務(如圖2-1所示)，并篩選知識點和技能點(如圖2-2所示)。在此基礎上，將薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工能力要求碎化為每個子任務的知識目標、能力目標和素質(zhì)目標，并遵循目標遞進，能力遞升，綜合素質(zhì)增強的原則將子任務序化。

圖2-1 薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工教學任務的細化和序化

圖2-2 薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工知技點篩選

四、基于能力培養(yǎng)的《焊接機器人操作與加工》課程教學改革與實踐

(一)教學策略改革與實踐

1.精準施策，提高學生學習能力和分析、解決問題能力

鑒于焊接機器人崗位提出的分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力需求，我們設計使用了PBL教學策略，將生產(chǎn)中焊接機器人示教操作的常見問題引入教學，在教學過程中引導學生從“發(fā)現(xiàn)問題”到“學習思考”，從“分析原因”到“解決問題”，通過學習能力的培養(yǎng)提高學生分析問題能力，通過教學做一體化提高學生解決生產(chǎn)實際問題的能力。

眾所周知，知識鏈是人們學習思考的邏輯基礎。多數(shù)教師習慣于在教學過程中將因果聯(lián)系緊密的知識作為一個整體傳授給學生。但事實證明，在這樣的學習過程中學生被動得像囫圇吞棗，失去的是學習興趣和學習能力。在《焊接機器人操作與加工》課程教學過程中，我們運用PBL教學策略“剪斷”知識鏈，翻轉(zhuǎn)因果聯(lián)系，讓學生在機器人示教操作中遇到問題，即先發(fā)現(xiàn)“果”，然后讓學生從思考“因”開始探究知識。

例如，在講授MOVEC指令插補原則之前，教師在課堂發(fā)布任務，讓學生示教機器人完成S圓弧焊縫焊接加工任務。在示教操作過程中，機器人焊槍必然會偏離預定的焊接工藝路線，這是企業(yè)焊接機器人示教工作中常見的“軌跡偏離”問題。更重要的是學生運用此前已掌握的知識無法解決這個實際問題。在拋出問題后，教師在啟發(fā)學生思考過程中精講知識點，在操作指導中建立知技點銜接關系，提高學生學習能力和分析、解決問題的能力。

2.創(chuàng)新運用教學手段，提高學生操作加工能力

在教學過程中，我們一方面綜合運用翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學等教學模式突出教學重點，另一方面創(chuàng)新設計和運用教學手段突破知識和技能教學難點。例如，我們將機器人示教和焊接加工中常見的生產(chǎn)事故，通過虛擬仿真系統(tǒng)，運用“試錯”教學手段予以展現(xiàn)，并通過事故再現(xiàn)的方式強化記憶，讓學生掌握機器人操作加工的每一個知識要點和操作要領。除此之外，我們還設計并運用了投屏直播教學系統(tǒng)，增強“虛擬示教”和機器人示教的示范有效性，提高機器人操作和虛擬操作人均學時占比，有效提高學生操作能力。

3.趣味化學習要點和要領，鞏固強化技術技能

在教學實踐中，我們還歸納了機器人示教知識要點，提煉了機器人操作要領，用“翻山越嶺”、“畫龍點睛”、“合久必分”等具體或形象的口訣將機器人焊接工藝路線設計、編程指令運用技巧、軌跡偏離的避免方法等知識要點、操作要領趣味化，以增強學生記憶，有效地強化了學生對焊接機器人操作加工技術技能的掌握。

(二)教學過程改革與實踐

在教學過程中，我們還開展了教學過程改革和實踐，將課堂教學前展后伸至課前和課后，理清課前、課中、課后教學活動意義，基于能力培養(yǎng)設計并實施了課前自主學習、明確能力目標，課中探究實踐、掌握技術技能，課后拓展練兵、豐富教學成果的教學過程。

1.課前自主學習

課前，教師基于網(wǎng)絡平臺發(fā)布學習任務清單、機器人焊接加工工單，發(fā)布微課、導學視頻等學習資源。學生基于移動終端在課前明確學習目標，對照導學視頻中的操作演示完成仿真預調(diào)試任務，了解焊接加工工藝路線設計方法和機器人示教操作過程，提前建立感性認知，并基于線上作業(yè)完成情況，助力教師及時掌握學情，有的放矢地答疑解惑，選擇和調(diào)整教學策略。

2.課中探究實踐

課中，教師設計并運用“五導”教學法，即“教學導入、問題導向、引導思考、輔導學習、指導操作”，組織學生課中探究和實踐。教師通過生產(chǎn)情境導入企業(yè)案例，明確教學的實踐意義，基于師生互動，導入教學重點；根據(jù)課前學情分析，以機器人焊接生產(chǎn)實際問題為導向，對接教學過程和工作過程，引導學生思考和解決問題；根據(jù)課前作業(yè)完成情況，抓住顯現(xiàn)的問題“要害”，教師“對癥下藥”輔導學生掌握知識點；在教學過程中突出實踐訓練，發(fā)揮學生主體作用，強化機器人示教操作演示，指導學生實踐并掌握技能點。

3.課后拓展練兵

課后，教師根據(jù)教學需要和學生求知需求發(fā)布學習資源，拓寬學習渠道和學生知識面；定期開放焊接機器人實訓室，給予學生更多的實踐指導和操作時間，鞏固所學技能；搭建競技平臺，舉辦校內(nèi)機器人焊接技能大賽，檢驗課程教學質(zhì)量。

(三)教學效果與目標達成

1.教學效果

在教學策略改革與實踐中，我們結(jié)合教學任務難點和課業(yè)完成情況分析掌握學情，有針對性地選用教學方法和教學策略，有效提高了學生的學習積極性和有效性。特別是對接生產(chǎn)實際問題的PBL教學策略的運用，真正地激發(fā)了學生探究學習的主動性，從過程考核的結(jié)果來看，學生的學習能力和思考、解決問題的能力切實得到了提高。

2.目標達成

教學過程改革與實踐中，教師通過課前任務的發(fā)布讓學生明確能力目標，基于課堂翻轉(zhuǎn)奠定學生學習和實操基礎。學生通過課前任務的完成暴露學習難點，教師在課中“對癥下藥”精講知識難點，直播演示操作難點，通過對知識難點的二次測試促進知識目標有效達成，通過機器人焊接加工的操作指導和實操考核促進技能目標的有效達成。