張正鑫，孫曉楠

(天津石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 301607)

一、模塊化教學(xué)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(lǐng)域關(guān)于模塊化教學(xué)改革的研究以德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)(高等?？茖W(xué)校)為代表，其教學(xué)改革的核心是“圍繞學(xué)生的能力培養(yǎng)將培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)節(jié)、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織、評價(jià)體系等方面的教學(xué)改革貫穿于人才培養(yǎng)的始終”，其教學(xué)改革的思路源于應(yīng)用型、復(fù)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(xué)改革成功經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)已有較多的應(yīng)用型本科院校和高等職業(yè)院校相繼開展相關(guān)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(xué)改革。其中，模塊化課程體系構(gòu)建的研究重點(diǎn)是對接工作實(shí)際，分析、梳理崗位(群)能力需求和理論知識體系，以能力為導(dǎo)向，打破學(xué)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(xué)科模塊的構(gòu)建，為復(fù)合型技術(shù)技能的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。課程模塊化教學(xué)改革的研究重點(diǎn)是以崗位職業(yè)能力為導(dǎo)向，確立課程教學(xué)目標(biāo)，整合和重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，基于能力導(dǎo)向篩選知識點(diǎn)和技能點(diǎn)并將其模塊化，突出學(xué)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(xué)改革雖屬兩個不同層面，但都遵循模塊化教學(xué)改革的基本理念。

(二)存在問題

就國內(nèi)職業(yè)教育領(lǐng)域關(guān)于模塊化教學(xué)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(dǎo)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(yīng)關(guān)系不清晰，課程內(nèi)容的模塊化與崗位能力的對應(yīng)關(guān)系不清晰。其主要原因是作為模塊化教學(xué)改革實(shí)踐與研究基礎(chǔ)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(xué)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(dǎo)向梳理篩選知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，因此課程模塊化的能力導(dǎo)向不清晰。

2.模塊化教學(xué)改革實(shí)踐研究的維度比較單一，基于能力導(dǎo)向的教學(xué)改革力度不夠。問題的主要表現(xiàn)是較多的模塊化教學(xué)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(dǎo)向的課程教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)過程改革、教學(xué)方法改革等方面的實(shí)踐和研究，課程模塊化研究與基于能力導(dǎo)向的教學(xué)改革實(shí)踐結(jié)合得不夠緊密。

二、課程模塊化教學(xué)改革的兩個作用

(一)服務(wù)企業(yè)發(fā)展的靶向作用

課程模塊化教學(xué)改革包含兩項(xiàng)重要工作，一是以能力為導(dǎo)向的課程建設(shè)，二是基于能力培養(yǎng)的教學(xué)改革。兩者必須對接生產(chǎn)過程或工作過程，對標(biāo)企業(yè)崗位能力需求。因此，課程模塊化教學(xué)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(xué)改革具有服務(wù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的靶向作用。

(二)目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)作用

課程是教與學(xué)的重要載體，是教學(xué)改革平臺和能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。課程模塊化教學(xué)改革是以能力為導(dǎo)向組織構(gòu)建教學(xué)模塊，梳理篩選知識點(diǎn)和技能點(diǎn)；以能力培養(yǎng)為目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)過程，實(shí)施教學(xué)改革，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的一種基于課程建設(shè)的教學(xué)改革實(shí)踐。課程模塊化教學(xué)改革有利于課程建設(shè)水平和教師教學(xué)能力的提升，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)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(shí)的基礎(chǔ)作用。

三、以能力為導(dǎo)向的《焊接機(jī)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(jì)支柱。智能制造技術(shù)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(jī)器人作為典型的智能制造技術(shù)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(diǎn)，在大中型制造企業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

《焊接機(jī)器人操作與加工》是高職院校焊接技術(shù)與自動化專業(yè)核心課程，主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生具備按照工藝規(guī)程示教機(jī)器人完成焊接加工的技術(shù)技能。為了更好地服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，培養(yǎng)滿足智能制造重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，課題組以《焊接機(jī)器人操作與加工》課程為模塊化教學(xué)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(biāo)機(jī)器人焊接加工能力優(yōu)化課程模塊，基于能力導(dǎo)向篩選知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)，為基于課程模塊化的教學(xué)改革奠定良好基礎(chǔ)。

(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(jī)器人焊接加工、熱交換器管板對接機(jī)器人焊接加工、鋼架結(jié)構(gòu)機(jī)器人焊接加工等生產(chǎn)過程，了解機(jī)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(jī)器人焊接工藝特點(diǎn)，掌握維護(hù)保養(yǎng)、示教操作、焊接加工、質(zhì)量檢驗(yàn)等焊接機(jī)器人全生產(chǎn)周期對崗位的能力需求。在此基礎(chǔ)上，我們梳理總結(jié)出六項(xiàng)焊接機(jī)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(fù)雜結(jié)構(gòu)件焊接加工、焊接機(jī)器人維護(hù)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(jī)器人崗位能力結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 焊接機(jī)器人崗位能力結(jié)構(gòu)

(二)對標(biāo)崗位能力，構(gòu)建課程模塊

根據(jù)焊接機(jī)器人崗位能力結(jié)構(gòu)，基于知識點(diǎn)銜接關(guān)系和能力支撐需要，我們構(gòu)建了焊接機(jī)器人基礎(chǔ)知識、示教器基本操作與焊接機(jī)器人日常維護(hù)、機(jī)器人運(yùn)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(fù)雜結(jié)構(gòu)件焊接加工共計(jì)六個教學(xué)項(xiàng)目，并遵循循序漸進(jìn)和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律序化、細(xì)化教學(xué)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)。

在焊接機(jī)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(biāo)需通過教學(xué)策略改革和教學(xué)過程改革予以實(shí)現(xiàn)。

(三)產(chǎn)教對接，篩選組織知技點(diǎn)

以教學(xué)項(xiàng)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(jī)器人焊接生產(chǎn)任務(wù)，以T形接頭角焊縫為典型案例組織課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)直焊縫和圓弧焊縫薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工兩個教學(xué)任務(wù)。

基于機(jī)器人焊接知識點(diǎn)銜接和能力支撐關(guān)系、工藝路線復(fù)雜程度，我們將教學(xué)任務(wù)做了進(jìn)一步分解，設(shè)計(jì)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(wù)(如圖2-1所示)，并篩選知識點(diǎn)和技能點(diǎn)(如圖2-2所示)。在此基礎(chǔ)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(wù)的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，并遵循目標(biāo)遞進(jìn)，能力遞升，綜合素質(zhì)增強(qiáng)的原則將子任務(wù)序化。

圖2-1 薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工教學(xué)任務(wù)的細(xì)化和序化

圖2-2 薄壁結(jié)構(gòu)件焊接加工知技點(diǎn)篩選

四、基于能力培養(yǎng)的《焊接機(jī)器人操作與加工》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

(一)教學(xué)策略改革與實(shí)踐

1.精準(zhǔn)施策，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和分析、解決問題能力

鑒于焊接機(jī)器人崗位提出的分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力需求，我們設(shè)計(jì)使用了PBL教學(xué)策略，將生產(chǎn)中焊接機(jī)器人示教操作的常見問題引入教學(xué)，在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生從“發(fā)現(xiàn)問題”到“學(xué)習(xí)思考”，從“分析原因”到“解決問題”，通過學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)提高學(xué)生分析問題能力，通過教學(xué)做一體化提高學(xué)生解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。

眾所周知，知識鏈?zhǔn)侨藗儗W(xué)習(xí)思考的邏輯基礎(chǔ)。多數(shù)教師習(xí)慣于在教學(xué)過程中將因果聯(lián)系緊密的知識作為一個整體傳授給學(xué)生。但事實(shí)證明，在這樣的學(xué)習(xí)過程中學(xué)生被動得像囫圇吞棗，失去的是學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力。在《焊接機(jī)器人操作與加工》課程教學(xué)過程中，我們運(yùn)用PBL教學(xué)策略“剪斷”知識鏈，翻轉(zhuǎn)因果聯(lián)系，讓學(xué)生在機(jī)器人示教操作中遇到問題，即先發(fā)現(xiàn)“果”，然后讓學(xué)生從思考“因”開始探究知識。

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

2.創(chuàng)新運(yùn)用教學(xué)手段，提高學(xué)生操作加工能力

在教學(xué)過程中，我們一方面綜合運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等教學(xué)模式突出教學(xué)重點(diǎn)，另一方面創(chuàng)新設(shè)計(jì)和運(yùn)用教學(xué)手段突破知識和技能教學(xué)難點(diǎn)。例如，我們將機(jī)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(yùn)用“試錯”教學(xué)手段予以展現(xiàn)，并通過事故再現(xiàn)的方式強(qiáng)化記憶，讓學(xué)生掌握機(jī)器人操作加工的每一個知識要點(diǎn)和操作要領(lǐng)。除此之外，我們還設(shè)計(jì)并運(yùn)用了投屏直播教學(xué)系統(tǒng)，增強(qiáng)“虛擬示教”和機(jī)器人示教的示范有效性，提高機(jī)器人操作和虛擬操作人均學(xué)時(shí)占比，有效提高學(xué)生操作能力。

3.趣味化學(xué)習(xí)要點(diǎn)和要領(lǐng)，鞏固強(qiáng)化技術(shù)技能

在教學(xué)實(shí)踐中，我們還歸納了機(jī)器人示教知識要點(diǎn)，提煉了機(jī)器人操作要領(lǐng)，用“翻山越嶺”、“畫龍點(diǎn)睛”、“合久必分”等具體或形象的口訣將機(jī)器人焊接工藝路線設(shè)計(jì)、編程指令運(yùn)用技巧、軌跡偏離的避免方法等知識要點(diǎn)、操作要領(lǐng)趣味化，以增強(qiáng)學(xué)生記憶，有效地強(qiáng)化了學(xué)生對焊接機(jī)器人操作加工技術(shù)技能的掌握。

(二)教學(xué)過程改革與實(shí)踐

在教學(xué)過程中，我們還開展了教學(xué)過程改革和實(shí)踐，將課堂教學(xué)前展后伸至課前和課后，理清課前、課中、課后教學(xué)活動意義，基于能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)并實(shí)施了課前自主學(xué)習(xí)、明確能力目標(biāo)，課中探究實(shí)踐、掌握技術(shù)技能，課后拓展練兵、豐富教學(xué)成果的教學(xué)過程。

1.課前自主學(xué)習(xí)

課前，教師基于網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)清單、機(jī)器人焊接加工工單，發(fā)布微課、導(dǎo)學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資源。學(xué)生基于移動終端在課前明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，對照導(dǎo)學(xué)視頻中的操作演示完成仿真預(yù)調(diào)試任務(wù)，了解焊接加工工藝路線設(shè)計(jì)方法和機(jī)器人示教操作過程，提前建立感性認(rèn)知，并基于線上作業(yè)完成情況，助力教師及時(shí)掌握學(xué)情，有的放矢地答疑解惑，選擇和調(diào)整教學(xué)策略。

2.課中探究實(shí)踐

課中，教師設(shè)計(jì)并運(yùn)用“五導(dǎo)”教學(xué)法，即“教學(xué)導(dǎo)入、問題導(dǎo)向、引導(dǎo)思考、輔導(dǎo)學(xué)習(xí)、指導(dǎo)操作”，組織學(xué)生課中探究和實(shí)踐。教師通過生產(chǎn)情境導(dǎo)入企業(yè)案例，明確教學(xué)的實(shí)踐意義，基于師生互動，導(dǎo)入教學(xué)重點(diǎn)；根據(jù)課前學(xué)情分析，以機(jī)器人焊接生產(chǎn)實(shí)際問題為導(dǎo)向，對接教學(xué)過程和工作過程，引導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)生掌握知識點(diǎn)；在教學(xué)過程中突出實(shí)踐訓(xùn)練，發(fā)揮學(xué)生主體作用，強(qiáng)化機(jī)器人示教操作演示，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐并掌握技能點(diǎn)。

3.課后拓展練兵

課后，教師根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生求知需求發(fā)布學(xué)習(xí)資源，拓寬學(xué)習(xí)渠道和學(xué)生知識面；定期開放焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室，給予學(xué)生更多的實(shí)踐指導(dǎo)和操作時(shí)間，鞏固所學(xué)技能；搭建競技平臺，舉辦校內(nèi)機(jī)器人焊接技能大賽，檢驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量。

(三)教學(xué)效果與目標(biāo)達(dá)成

1.教學(xué)效果

在教學(xué)策略改革與實(shí)踐中，我們結(jié)合教學(xué)任務(wù)難點(diǎn)和課業(yè)完成情況分析掌握學(xué)情，有針對性地選用教學(xué)方法和教學(xué)策略，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和有效性。特別是對接生產(chǎn)實(shí)際問題的PBL教學(xué)策略的運(yùn)用，真正地激發(fā)了學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主動性，從過程考核的結(jié)果來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和思考、解決問題的能力切實(shí)得到了提高。

2.目標(biāo)達(dá)成

教學(xué)過程改革與實(shí)踐中，教師通過課前任務(wù)的發(fā)布讓學(xué)生明確能力目標(biāo)，基于課堂翻轉(zhuǎn)奠定學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)操基礎(chǔ)。學(xué)生通過課前任務(wù)的完成暴露學(xué)習(xí)難點(diǎn)，教師在課中“對癥下藥”精講知識難點(diǎn)，直播演示操作難點(diǎn)，通過對知識難點(diǎn)的二次測試促進(jìn)知識目標(biāo)有效達(dá)成，通過機(jī)器人焊接加工的操作指導(dǎo)和實(shí)操考核促進(jìn)技能目標(biāo)的有效達(dá)成。