仇高賀，余 俊

（溫州職業(yè)技術學院，浙江 溫州 325005）

“中國制造2025”戰(zhàn)略明確提出把“智能制造”作為主攻方向，大力推進“制造大國”向“制造強

國”轉變[1]。企業(yè)自動化、智能化發(fā)展已經(jīng)是大勢所趨。未來的自動化從業(yè)人員對此領域的設備和控制都必須有足夠的專業(yè)知識儲備。但是目前國內大多數(shù)職業(yè)院校自動化實訓課程采用“理論+實踐”教學模式，在授課安排中理論課時多、實踐課時少，理論知識晦澀難懂，與實際應用脫節(jié)，在操作過程中也無法將知識靈活運用，教學效果不太理想，導致高職自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)問題日益凸顯，人才供需出現(xiàn)“結構性失業(yè)”現(xiàn)象。眾所周知，課程教學是影響職業(yè)教育發(fā)展的關鍵因素，是許多職業(yè)教育問題的根源，教學改革往往可以迅速解決職業(yè)教育中的許多重大問題[2]。如果課程重視關鍵能力培養(yǎng)，將關鍵能力培養(yǎng)滲透專業(yè)課程，就可以在一定程度上解決自動化綜合實訓課程建設開發(fā)與實際自動化職業(yè)崗位能力需求不一致的問題，幫助高職學生精通強化關鍵職業(yè)專業(yè)能力，以更好地勝任畢業(yè)后的工作崗位[3]。

自動化實訓課程在國內外的長久發(fā)展與革新中，已經(jīng)擁有悠久的歷史發(fā)展內涵和較為健全的課程體系[4]。楊銓認為教師在實際教學過程中可以采取“四層一貫穿”的教學模式，所謂四層就是指崗位技能、實訓模塊、專業(yè)理論以及公共課程等，而“一貫穿”則要求將這些內容結合開展，進而更好地幫助學生獲得全面專業(yè)提升[5]。李智等認為自動化生產(chǎn)線教學應當使用任務驅動教學法，可以讓學生在完成“任務”的過程中，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生獨立探索及合作精神[6]。自動化實訓課程的教學內容會明顯帶有與時代發(fā)展有關的特色，這種緊隨時代發(fā)展的趨勢特征是其他專業(yè)所不具備的，不管是對社會發(fā)展還是對人民生產(chǎn)生活都發(fā)揮著重要的導向作用[7]。近年來，伴隨著信息技術的高速發(fā)展，虛擬仿真技術逐漸受到廣泛重視，是可以應用于教學過程中的一類新興技術，其對真實生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的高還原度和操作過程的高自由度，讓使用者可以系統(tǒng)全面地對模擬對象進行學習。采用先進的虛擬現(xiàn)實技術可以激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生獨立思考和自主學習的能力，同時還彌補了高職院校實訓場地緊張，設備少、舊、簡陋等缺陷。朱力杰等對酸奶生產(chǎn)線教學開展虛擬仿真教學取得良好效果[8]。溫州職業(yè)技術學院自動化專業(yè)“自動化生產(chǎn)線綜合實訓”課程以就業(yè)為導向，以“以學生為中心”的線上、線下、虛實結合的混合式教學模式實踐，全面開展線上知識傳授及仿真任務實施、線下自動化生產(chǎn)線綜合實訓及知識內化、虛實結合全方位實現(xiàn)學生對于自動化生產(chǎn)線綜合實訓課程的職業(yè)能力培養(yǎng)，以期培養(yǎng)滿足實際企業(yè)需求的自動化技術創(chuàng)新性人才。本文以溫州職業(yè)技術學院“自動化生產(chǎn)線綜合實訓”課程為例，對基于“線上+線下+虛實結合”混合教學模式實踐做進一步探討和驗證。

一、教學模式設計思路

1.實訓內容源于企業(yè)，服務于崗位

自動化綜合實訓課程的培養(yǎng)目標是要培養(yǎng)面向生產(chǎn)制造企業(yè)或自動化設備生產(chǎn)企業(yè)的設計、研發(fā)和維護等項目工程師，因此必須做到課程設計知識體系和能力培養(yǎng)等實訓內容來源于實際企業(yè)活動，服務于實際崗位需求。實訓內容來源于企業(yè)活動，可以培養(yǎng)學生職業(yè)意識，使學生學有所長，學有所專。服務于實際崗位需求，使學生可以學以致用?！白詣踊a(chǎn)線綜合實訓”課程，要求學生掌握自動機或自動線的設計、安裝、調試、操作和維護，以及自動化元器件選型、自動化生產(chǎn)線調試與維護等基本知識和技能，深入貼合實際企業(yè)活動，滿足實際崗位需求，達成以“職業(yè)為導向”的教學目標。

2.教學空間場地轉移，線下、線上有機結合

在傳統(tǒng)線下場地教學中，教學內容固定，教學方式單一，學生比較被動。再加上自動化綜合實訓課程往往依托設計定型的成套自動化設備，為方便教學組織，一般采用快速拆裝式綜合實驗臺，實訓多為驗證性或演示性的實訓項目。線下場地教學環(huán)節(jié)中學生獨立思考空間小，動手能力鍛煉不足。學生只能模仿老師拆裝或運行，卻不知道其中的原理，實際設備稍有變化，學生就不知所措。線上虛擬仿真實訓與線下實際場地綜合實訓相結合，可以有效地將知識點串連起來，擴展學生知識視野，才能適應當今自動化技術快速發(fā)展的趨勢。將線上虛擬仿真實訓課程安排在前期，讓學生真正理解知識點，同時既可以保障學生人身安全，又可以很好地維護設備，最重要的是讓學生理解自動化設計、維護的原理。虛擬仿真為線下場地實訓做足前期準備，同時又能夠激發(fā)學生學習的主觀能動性和創(chuàng)造性。

3.虛實結合，混合式教學模式成果考核評價

采用“線上+線下+虛實結合”教學模式來實現(xiàn)自動化實訓課程教學，整合線下和線上教學的軟硬件資源，為學生自主學習創(chuàng)建“一二三四”的教學體系：一個中心——以學生為中心；兩個結合——線上線下兩種空間結合；三個層次教學——基礎性實訓、綜合設計性實訓、研究性實驗三個層次教學體系；四位一體教學策略——“做—學—教—研”四位一體的教學策略實施?；旌辖虒W模式下教師對學生的考核不僅僅追求評價結果，更要將評價過程納入評價體系，鼓勵學生重視學習過程中自身能力和綜合素質的提升。一是評價指標多元化，從虛擬仿真實訓與三維產(chǎn)品設計、元器件選型、線下場地實訓和實訓報告等多個維度來體現(xiàn)學習結果；二是依據(jù)教學內容的難易程度，注重過程考核比重，強調學生動手能力所占分值；三是引入創(chuàng)新思維考核，著力培養(yǎng)學生獨立思考、自主學習、產(chǎn)品設計和標準件選型等的能力。

二、“線上+線下+虛實結合”混合教學模式實踐與成效

溫州職業(yè)技術學院自動化生產(chǎn)線綜合技術依托亞龍YL-335B 型自動生產(chǎn)線裝備作為實訓平臺，平臺由機械手輸送單元、供料單元、裝配單元、加工單元和分揀單元5個單元組成。各單元的基本功能為：機械手輸送單元通過伺服驅動準確地找到目標工件并抓取然后輸送到指定地點；供料單元向系統(tǒng)提供杯型原料；裝配單元將芯件鑲嵌到供料單元提供的杯型工件中心的空腔內；加工單元將鑲嵌好的芯件和杯型工件放到?jīng)_壓機構下面，模擬完成一次沖壓成型工作；分揀單元按照杯型工件和芯件的材料屬性（材質和顏色）進行分揀，使不同顏色和材質的工件從不同的料槽分流。這樣便實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)輸送、裝配、加工、分揀目的，模擬一條小型生產(chǎn)線工作過程。

1.根據(jù)企業(yè)崗位特性需求分解，構建職業(yè)導向教學內容

本課程的教學模式方向，是以實際企業(yè)活動為依托，最終服務實際崗位需求。打破理論授課式的學科型課程體系，以自動化企業(yè)人才需求和崗位設置為出發(fā)點，整合教學資源形成線上、線下“一體兩翼”式教學模式。所謂“一體”是指以學生為主體，“兩翼”是指線上線下兩個學習空間，它們相互協(xié)同，促使學生進行自主學習?；旌鲜浇虒W模式想要取得事半功倍的效果，課程虛擬教學平臺的搭建尤為重要。虛擬教學平臺的建設，打破了時間與空間的約束，給予學生線上獨立學習的機會，在模擬的實踐環(huán)境中親身經(jīng)歷企業(yè)真實的崗位工作流程（詳見表1）。線下場地實訓平臺后續(xù)跟進促進培訓模塊實踐進行有效銜接，而任務驅動項目則成為資源共享的紐帶，激發(fā)學生為解決實際遇到的各種問題而產(chǎn)生學習動力，有利于培養(yǎng)出知行合一的技術技能型人才。

表1 不同教學內容對應的工作崗位

模擬企業(yè)分工，根據(jù)學生興趣分成幾個小組：每個小組包括若干名機械設計工程師、電氣工程師、設備維護工程師、生產(chǎn)工程師和銷售工程師，自動化生產(chǎn)線考核環(huán)節(jié)是以不同組作為項目考核，模擬不同企業(yè)從非標設備營銷、投標、生產(chǎn)線設計、組裝到安裝調試整個過程。通過實訓環(huán)節(jié)學生能夠理解不同崗位需要哪些技能和素質，有利于學生提前適應企業(yè)對于不同崗位職責的要求。

2.有機結合線下、線上教學資源，實現(xiàn)教學空間轉移

（1）教學空間轉移，突破線下實訓場地限制?？朔龅厥芟蕖⒃O備缺乏等問題，尤其是在疫情嚴重，學生無法返校時，通過線上虛擬仿真軟件將自動化生產(chǎn)線需要的知識內容加以講解并提供練習。實踐證明虛擬仿真教學能直接有效地提高學生的技能水平，具有多感知性、沉浸性、交互性、構想性等特點，可以解決無法返校開展線下實訓的難題，同時也開辟一條教學實踐新思路。

（2）線上教學示范，學生全方位模擬崗位任務。教學環(huán)節(jié)教師集中示范，然后學生分組學習， 建立團隊、分工合作，線上全方位掌握不同崗位上的不同任務，模擬仿真各種工種的實操練習。例如使用FluidSIM軟件可以把液壓回路、氣動回路、電氣控制等模型有效結合。FluidSIM仿真不僅可以實現(xiàn)實訓教學，還可按照實踐要求編寫出實訓指導說明書，讓學生根據(jù)實訓要求，獨立在計算機上進行氣壓傳動與氣動回路的設計及其電氣控制和模擬運行。能讓學生有效地將電氣控制和氣壓傳動結合起來，將碎片化的知識綜合起來，保證其原理正確，在仿真成功之后，再讓學生在自動化生產(chǎn)線335B上進行組裝和調試。這樣做不僅可以解決實訓設備少、學生動手實踐機會少的問題，而且能夠提高學生參與的主動性。實踐證明，這樣后期場地實操效率大大提高，從而提升場地實訓教學效果。

線上仿真軟件多具有用戶界面直觀、采用圖形操作界面、面向對象設置參數(shù)、易于操作等特點。特別是由于2020年新型冠狀病毒肆虐全球，許多高校都使用仿真軟件開展線上教學，取得良好教學效果。線上虛擬仿真教學還可以彌補設備不全給學生帶來的知識認知偏差。例如電磁振動盤在自動化生產(chǎn)線供料系統(tǒng)得到廣泛應用，尤其在小五金、小塑料件、醫(yī)療用品等供料中，而亞龍生產(chǎn)線335B卻缺少這樣的關鍵設備。

3.虛實結合，混合式教學模式成果考核評價

（1）虛擬實訓平臺融入教學考評環(huán)節(jié)，生產(chǎn)崗位特質植入教學考評始末。使用南京工業(yè)職業(yè)技術學院開發(fā)的生產(chǎn)線綜合虛擬實訓平臺可以進行生產(chǎn)線安裝、調試實訓。該平臺具有兩大模塊，一個是安裝部分考核，另一個是編程部分考核。安裝部分有8個子模塊：供電檢查模塊、生產(chǎn)線5個子單元安裝模塊、氣路安裝模塊、電路安裝模塊。在場地實訓中由于受到場地、人員、空間限制，往往不能讓在場學生全部看到教師正確示范，更談不上讓學生理解其中的知識點。由于綜合虛擬實訓平臺的加入，教師可以在線上虛擬仿真平臺演示給所有學生看，學生邊聽邊練很快就能夠掌握相關知識點，取得很好效果。編程部分考核提供不同類型的PLC，通過編寫PLC程序進行虛擬調試與仿真，學生能快速掌握PLC編程技巧。線上虛擬考評可以突破時間和空間限制，提升學生學習的自覺性，線上考評分納入也提升了學生學習動力。

（2）突破空間考核限制，細化職業(yè)能力考核標準。由于受到資金和場地限制，學校不可能提供過多與生產(chǎn)線相關的設備。即便有這樣的設備，由于自動化設備動作速度快，學生也無法看清設備動作過程，更談不上搞懂設備原理。這就無法開展后期自動機的設計與維修，也無法針對學生學習狀況進行考評打分，而虛擬仿真技術可以及時彌補這一點。

（3）線下實際考評不可或缺。返校復學后，教師根據(jù)線上虛擬仿真教學效果及時查漏補缺，重點講解和練習線上教學中學生還存在問題和疑惑的知識點。教學實踐中把學生將來工作中的技能要求進行適當分解，在實訓過程中把技能點與每一節(jié)課的每一個知識點進行充分的融合，實現(xiàn)培養(yǎng)學生職業(yè)技能的目標。在最后課程考核環(huán)節(jié)突出職業(yè)技能考核項目，細化各項職業(yè)能力考評標準，從而提高學生學習的導向性，深入對職業(yè)技能的理解和認識。

4.教學模式成效

（1）“線上+線下+虛實結合”教學模式讓學生學習的積極性和主動性大大提高。采用“以學生為主體、重真實性、重實踐性”的教學模式，線上虛擬仿真環(huán)節(jié)的加入極大提高了學生參與性和存在感，調動了學生的學習積極性和主動性。每次課堂都設定明確的學習任務，學生有明確的實訓作業(yè)指導書和需要完成的具體技術指標，這對課堂教學質量的提高非常有幫助。教學模式轉換后課堂任務完成率、課后作業(yè)及時完成率、課堂參與度都得到極大提高。

（2）專業(yè)教學良好率和專業(yè)認同率明顯提高。以溫州職業(yè)技術學院機電一體化專業(yè)兩屆學生的自動化生產(chǎn)線教學成績做對比，2017級學生同期沒有疫情也沒有采用混合教學模式，而2018級學生采用“線上+線下+虛擬仿真”教學模式，2018級學生沒有一人重修，2018級學生課程平均成績比2017級平均成績提高了12.5%，數(shù)據(jù)說明采用混合教學模式使得學生不但沒有受到疫情影響，而且成績有所提高。從2018級學生調查問卷中可以看出學生的學習成就感提升23%，學生主動學習積極性大大提高，形成良性循環(huán)，有利于學生將來充分就業(yè)。

（3）設備維護成本大大降低。經(jīng)過前期線上虛擬仿真教學環(huán)節(jié)，學生已經(jīng)基本搞懂生產(chǎn)線各個模塊知識內容，后期只是做針對性講解和重點演練，避免學生野蠻拆裝造成設備損壞情況。設備維修費用環(huán)比減少84%。

三、結論與建議

長久以來，對教育工作者而言，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才是職責所系。當中國特色社會主義進入新時代，新時代背景下的創(chuàng)新型技術人才的培養(yǎng)問題迫在眉睫。自動化專業(yè)的“自動化生產(chǎn)線技術綜合實訓”課程知識結構復雜、知識點多、課時有限，因而需要對知識點和技能點進行梳理。電工電路、傳感器技術、PLC和變頻器技術、液壓與氣動技術等知識內容需要在“自動化生產(chǎn)線技術綜合實訓”這門課上進行整合與實現(xiàn)。本課程通過“線上+線下+虛實結合”混合實訓教學模式實踐，實現(xiàn)高職院校線上、線下、虛實結合教學模式三者之間的有機聯(lián)動，以此打破教學時間和空間上的限制，針對崗位實際能力需求，緊密貼合實際企業(yè)崗位需求，把握崗位任務和教學內容的緊密聯(lián)系。為了更好地達到教學實踐目標，還需要重點把握以下四個問題。

1.充分發(fā)揮學生主體性作用

在線上課程導入項目時，教師只是起著任務引導過程中答疑的作用。學生是主體，學生有權與教師進行設計方案和結構的辯論，從而激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新性。

2.教師需要密切聯(lián)系實際

線上教師不只是講解亞龍335B生產(chǎn)線設計，還應該將學生喜聞樂見的自動化生產(chǎn)線案例或教師參與過的企業(yè)真實項目進行講解，這樣才能抓住學生的興趣點，提升他們的研究熱情，才能更好地在課程中開展項目化教學，更好地對學生進行指導，從而有效地提高教學質量。

3.發(fā)揮過程化教學作用

在教學過程中，動態(tài)地展示實訓成果逐步引導學生思考，無論采用哪種教學方法，都將產(chǎn)生良好的教學效果。另外線上虛擬實訓過程中教師要適時地進行總結和補充，并適時給以學生鼓勵和督促，以提升學生學習的士氣。認真批改學生的線上作業(yè)，對學生出現(xiàn)的問題及時糾正，對抄襲學生要多督促，才不會出現(xiàn)線上學習懈怠的問題，對學習落后學生開展有針對性的教學輔導是必不可少的。

4.虛實相互結合、取長補短

線上虛擬仿真實訓教學是實現(xiàn)教學資源共享的重要方式[9]。在虛擬情境中進行仿真訓練，可以讓學生快速成長，大大縮短學生從校園到工廠的適應時間，激發(fā)學生學習熱情、降低教學成本和提高教學效果，為企業(yè)輸送更多更好的高技能人才。但是線上虛擬實訓不能完全替代線下場地實訓，因為場地實訓具有更直觀、更真實等特點，應該把兩者有機地結合起來。先進行線上虛擬仿真實訓教學，讓學生理解生產(chǎn)線基本概念和擴大學生知識視野，然后開展線下場地實訓，查漏補缺講解和練習虛擬仿真還需要加強的知識內容。線上虛擬實訓和線下場地實訓兩者相輔相成才能更好地完成教學目標。

采用虛擬仿真技術部分或完全替代實操的教學模式，融合前沿信息技術與教學研究成果，一定程度上可以緩解教學內容對真實物理環(huán)境的依賴。借助虛擬技術，生成一種虛擬環(huán)境模擬現(xiàn)實世界，使用戶沉浸到該環(huán)境中進行相關技能的學習模式。在“自動化生產(chǎn)線綜合實訓”課程中開展“線上+線下+虛實結合”教學模式實踐，鼓勵和指導學生有機參加線上線下各類教學內容，有利于強化職業(yè)能力培養(yǎng)的成效。