邱雪君　陳翔　張永棟

摘 要：1+X證書(shū)制度的提出，對(duì)職業(yè)教育的人才培養(yǎng)、評(píng)價(jià)方式必然產(chǎn)生影響，其相應(yīng)的模式、制度、機(jī)制等已經(jīng)引起了變化并且將會(huì)隨著發(fā)展發(fā)生更加深遠(yuǎn)的影響。另外一方面，隨著信息技術(shù)、智能化技術(shù)的發(fā)展，1+X證書(shū)制度的落實(shí)與實(shí)施上，也必然出現(xiàn)新的呈現(xiàn)方式。本文基于職業(yè)教育評(píng)價(jià)與視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的相結(jié)合，提出設(shè)計(jì)一種基于視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的1+X技能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，利用視覺(jué)識(shí)別判斷技術(shù)，進(jìn)行輔助教學(xué)與評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：視覺(jué)識(shí)別 1+X證書(shū)制度 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

1 引言

2019年1月，國(guó)務(wù)院印發(fā)公布了《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》的通知，方案啟動(dòng)1+X證書(shū)制度試點(diǎn)工作，鼓勵(lì)職業(yè)院校學(xué)生在獲得學(xué)歷證書(shū)的同時(shí)，積極取得多類(lèi)職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)，拓展就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)，緩解結(jié)構(gòu)性就業(yè)矛盾。2020年10月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》，提出了提高教育評(píng)價(jià)的科學(xué)性、專(zhuān)業(yè)性和客觀性要求，將立德樹(shù)人落實(shí)在教育評(píng)價(jià)之中，針對(duì)不同類(lèi)型的教育特點(diǎn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)機(jī)制，提出了職業(yè)教育需要按照自身人才培養(yǎng)目標(biāo)重構(gòu)評(píng)價(jià)體系的要求。在1+X證書(shū)制度的影響下，職業(yè)教育的教學(xué)測(cè)評(píng)方式和手段呈現(xiàn)了新的特征。本文基于新的教育評(píng)價(jià)要求和證書(shū)制度改革，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的評(píng)價(jià)考核系統(tǒng)，對(duì)于落實(shí)和開(kāi)展1+X證書(shū)制度，具有實(shí)踐探索意義。

2 1+X證書(shū)對(duì)技能學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的隱喻與實(shí)現(xiàn)途徑

2.1 1+X證書(shū)對(duì)技能學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的隱喻

在人才培養(yǎng)質(zhì)量上，1+X證書(shū)制度的核心理念是強(qiáng)化復(fù)合型能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)理實(shí)融合學(xué)習(xí)，蘊(yùn)含了高質(zhì)量職業(yè)教育訴求、強(qiáng)化綜合能力評(píng)測(cè)、強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者自主參與等學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)隱喻。1+X證書(shū)制度強(qiáng)調(diào)的是強(qiáng)化和提高學(xué)習(xí)者自身的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)前置情況和自身的職業(yè)規(guī)劃，自主選擇職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)，并參加相關(guān)的學(xué)習(xí)，甚至是根據(jù)提供的考核要點(diǎn)和要求，自主地制定適合自己的學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)計(jì)劃。

1+X證書(shū)制度評(píng)價(jià)的核心是以職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)為依托的實(shí)踐性能力生成。基于此核心，在職業(yè)教育的評(píng)價(jià)價(jià)值取向方面，就強(qiáng)調(diào)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該以真實(shí)任務(wù)為載體，教學(xué)目標(biāo)是以考核評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的知識(shí)轉(zhuǎn)化應(yīng)用和在實(shí)際中的實(shí)踐能力，而非“本本主義”;在評(píng)價(jià)方法上，職業(yè)教育的評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)應(yīng)該是實(shí)際的工作場(chǎng)景中的任務(wù)和問(wèn)題為導(dǎo)向，考核學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維，而非“紙上談兵”;在評(píng)價(jià)組織上，應(yīng)與行業(yè)或企業(yè)聯(lián)合，以行企業(yè)為主導(dǎo)組織形式進(jìn)行評(píng)價(jià)考核，提高評(píng)價(jià)的真實(shí)性和客觀性;在評(píng)價(jià)內(nèi)容上，內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)該在專(zhuān)業(yè)和實(shí)際應(yīng)用中把握好系統(tǒng)性和整體性，以達(dá)到學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)架構(gòu)的系統(tǒng)宏觀掌握，才能更好舉一反三，而非“碎片化”的學(xué)習(xí)。

2.2 1+X證書(shū)技能學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn)途徑

在互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的推動(dòng)下，越來(lái)越多的智慧化、數(shù)據(jù)化學(xué)習(xí)空間被構(gòu)建和運(yùn)用起來(lái)。利用大數(shù)據(jù)和信息技術(shù)，把學(xué)習(xí)放置在智慧學(xué)習(xí)的環(huán)境中開(kāi)展，對(duì)于教學(xué)者來(lái)說(shuō)，可以利用大數(shù)據(jù)獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況并進(jìn)行分析研究，從而改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。對(duì)于學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，可以實(shí)時(shí)獲取到自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)反饋，從而調(diào)整學(xué)習(xí)計(jì)劃，提高學(xué)習(xí)效率，提高元認(rèn)知策略效果。

人工智能學(xué)習(xí)技術(shù)在1+X證書(shū)制度實(shí)施過(guò)程中可以起到很大的作用，是實(shí)施以證據(jù)為基礎(chǔ)的主觀與客觀結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。通過(guò)人工智能、圖像識(shí)別技術(shù)、大數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)，可以自動(dòng)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉、聚類(lèi)和分析，除此之外，還能減少教學(xué)過(guò)程中的主觀的考核和重復(fù)單一的人為評(píng)價(jià)帶來(lái)片面和低效。這也為教學(xué)實(shí)施者提供了技術(shù)和操作上的先進(jìn)性和可能性。

3 1+X證書(shū)汽車(chē)類(lèi)認(rèn)證考核的特點(diǎn)與存在問(wèn)題

3.1 當(dāng)前汽車(chē)實(shí)訓(xùn)教學(xué)場(chǎng)景和問(wèn)題

基于工作現(xiàn)場(chǎng)的教師的演示，使用與實(shí)際工作崗位一致的設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生能真實(shí)體驗(yàn)到工作崗位的要求，相比之下，即使使用了PPT等多媒體方式，課堂方式的教學(xué)環(huán)境中是不可能給到學(xué)生這樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)習(xí)的效果自然是非常有效的，實(shí)際上基于現(xiàn)場(chǎng)的教學(xué)在有工廠形成的時(shí)候就有了，只不過(guò)呈現(xiàn)的方式為師傅帶徒弟的方式進(jìn)行崗位的知識(shí)的講授，未形成目前課程和專(zhuān)業(yè)體系教學(xué)的概念。

目前的職業(yè)類(lèi)學(xué)校大部分都建設(shè)了與實(shí)際工作崗位一致的理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室或區(qū)，學(xué)生可以在實(shí)際的工作環(huán)境中體驗(yàn)到教師講解內(nèi)容的必要性，并對(duì)畢業(yè)后從事的崗位有清晰的體驗(yàn)和理解，但是學(xué)生畢竟是在進(jìn)行學(xué)習(xí)階段的實(shí)操訓(xùn)練，與現(xiàn)實(shí)中真正的從業(yè)人員，無(wú)論在工作安全生產(chǎn)意識(shí)和能力上，具有很大的差距，使得在實(shí)操訓(xùn)練中具有很大的安全隱患。基于以上，總結(jié)關(guān)鍵的問(wèn)題有三個(gè)。

（1）教師無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的分組訓(xùn)練，即使只有三組學(xué)生，監(jiān)控和糾錯(cuò)操作技能的講解效率低;（2）學(xué)生分組訓(xùn)練因其工作意識(shí)還在逐步建立，安全隱患較大，特別是對(duì)于一些對(duì)安全要求很高的工作崗位;（3）學(xué)生在操作時(shí)無(wú)法實(shí)時(shí)反饋?zhàn)约河幸蓡?wèn)或信心不足的操作過(guò)程，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣低下，甚至出現(xiàn)一些教師無(wú)法發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)心理問(wèn)題。

這對(duì)教師如何進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程的開(kāi)展控制提出了更高的要求，存在的解決方式之一是增加實(shí)訓(xùn)教師的數(shù)量，但目前看來(lái)職業(yè)學(xué)院教師的數(shù)量和實(shí)際的招生人數(shù)相比，始終是跟不上的。

3.2 技能型學(xué)科的學(xué)習(xí)特點(diǎn)

實(shí)際上，職業(yè)教育領(lǐng)域，尤其是汽車(chē)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，在教育理論體系內(nèi)大部分是進(jìn)行動(dòng)作技能的訓(xùn)練。一個(gè)有效的技能的訓(xùn)練，需要進(jìn)行反復(fù)的練習(xí)，而對(duì)于教師，則要開(kāi)展不同程度的指導(dǎo)和糾正，這對(duì)于教師的工作要求是巨大的。在現(xiàn)如今學(xué)生擴(kuò)招的大背景下，如何在近五十人/次課程中進(jìn)行學(xué)生操作的觀察觀測(cè)和指導(dǎo)教學(xué)，是目前職業(yè)類(lèi)學(xué)院面對(duì)的共同問(wèn)題，當(dāng)然其中不排除很多學(xué)校只片面追求場(chǎng)地的裝修設(shè)置，忽略采用能有效輔助到教師開(kāi)展教學(xué)的技術(shù)手段，甚至連基本的意識(shí)都沒(méi)有，把實(shí)訓(xùn)室倒退回到課堂教學(xué)的模式。

4 基于視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的1+X評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)

視覺(jué)系統(tǒng)通俗的理解就是使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人類(lèi)眼睛的功能并能自動(dòng)控制設(shè)備，是一個(gè)利用顏色、形狀等信息來(lái)識(shí)別環(huán)境目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)。通過(guò)一系列的識(shí)別技術(shù)手段對(duì)圖像進(jìn)行準(zhǔn)確采集，同時(shí)保證對(duì)外界變化的實(shí)時(shí)反應(yīng)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示三部分組成。圖像的獲取實(shí)際上是將被測(cè)物體的可視化圖像和內(nèi)在特征轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)處理的一系列數(shù)據(jù)，視覺(jué)信息的處理技術(shù)主要依賴(lài)于圖像處理方法，它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了圖像的視覺(jué)效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。

4.2 基于視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的1+X技能評(píng)價(jià)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案

本系統(tǒng)借助視覺(jué)識(shí)別的技術(shù)原理，設(shè)計(jì)一種能應(yīng)用在技能學(xué)習(xí)和考核認(rèn)證中的系統(tǒng)，以期解決原先需要教師不斷的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行指導(dǎo)，導(dǎo)致工作量大，教學(xué)控場(chǎng)效率低，極容易出現(xiàn)安全事故的問(wèn)題。系統(tǒng)以理實(shí)一體化課堂為空間，系統(tǒng)分為兩個(gè)平臺(tái)，一個(gè)平臺(tái)是教師機(jī)專(zhuān)用的上位機(jī)，另一個(gè)平臺(tái)是學(xué)生進(jìn)行動(dòng)力技能訓(xùn)練的工位，整個(gè)系統(tǒng)的示意圖如下圖1所示：

如上圖1所示，第一個(gè)平臺(tái)A為教師機(jī)的區(qū)域，A區(qū)域配置有WIFI模塊，帶電腦的一體機(jī)電子白板、攝像頭，放置演示設(shè)備和配件等的工具柜。B1為學(xué)生的操作實(shí)訓(xùn)區(qū)，本系統(tǒng)中B1區(qū)域是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)量級(jí)的配置，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以電動(dòng)汽車(chē)高壓部件的拆裝實(shí)訓(xùn)為例子設(shè)置為6個(gè)工位，分別為：（1）動(dòng)力電池測(cè)試裝調(diào)工位;（2）電機(jī)測(cè)試拆裝工位;（3）高壓控制器測(cè)試拆裝工位;（4）充電樁測(cè)試拆裝工位;（5）電動(dòng)汽車(chē)充電口、高壓絕緣和高壓互鎖測(cè)試工位;（6）電動(dòng)汽車(chē)維護(hù)保養(yǎng)工位。

系統(tǒng)的工作流程和邏輯如圖2。

對(duì)學(xué)生操作的動(dòng)作行為采集并進(jìn)行智能判定和執(zhí)行斷電報(bào)警等操作，是本系統(tǒng)的重點(diǎn)，如圖2所示，為了減少智能判斷的工控機(jī)的運(yùn)算，創(chuàng)新采用標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)比對(duì)，目的是去除不必要的采集和分析，加快判斷的運(yùn)算速度，為了使得工控機(jī)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量和運(yùn)算能力的保持，在發(fā)生事故的情況下才進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)錄制，另外一個(gè)情況是，教師可以選擇是否進(jìn)行錄制，以完成諸如實(shí)現(xiàn)考試等教學(xué)場(chǎng)景。

如前所述本系統(tǒng)功能，總結(jié)如下：

（1）平臺(tái)A的重點(diǎn)第一是采用攝像頭對(duì)教師需要演示的設(shè)備和零部件進(jìn)行圖像采集，然后直接顯示在平臺(tái)A的電子白板上，解決傳統(tǒng)學(xué)生需要圍觀才能看到教師的演示動(dòng)作的問(wèn)題;第二在電子白板上，教師可以很方便使用觸摸屏進(jìn)行板書(shū)，而且電子白板安裝有虛擬儀器，也就很方便的實(shí)現(xiàn)了直接在電子白板上進(jìn)行儀器儀表按鈕的功能講解等;第三通過(guò)攝像頭采集到的實(shí)際設(shè)備的圖像，教師可以直接在電子白板上進(jìn)行板書(shū)講解，而且通過(guò)分屏技術(shù)，還可以配合PPT進(jìn)行原理講授，保留了教師最習(xí)慣的PPT的基本使用功能。（2）平臺(tái)B1的重點(diǎn)第一是采用基于視覺(jué)技術(shù)的電子圍欄的設(shè)置，對(duì)禁止（也貼了警告標(biāo)志）區(qū)域，比如高壓配電箱區(qū)域，易滑倒區(qū)域和含危險(xiǎn)品（如汽油）等設(shè)置圖像劃線，一旦發(fā)現(xiàn)有人進(jìn)入，則進(jìn)行聲光報(bào)警并回傳圖像至平臺(tái)A;第二是當(dāng)發(fā)現(xiàn)的學(xué)生動(dòng)作行為與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)的相比產(chǎn)生過(guò)大的偏差，則斷開(kāi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備或臺(tái)架的電源盒，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生電危害時(shí)的斷電處理，邏輯如下圖3（a）所示;第三是此系統(tǒng)不受任何實(shí)訓(xùn)設(shè)備的限制，電源控制盒、攝像頭和WIFI收發(fā)器是獨(dú)立整合在一個(gè)移動(dòng)設(shè)備上。

同時(shí)，平臺(tái)B1可以設(shè)置為學(xué)生動(dòng)作評(píng)價(jià)的系統(tǒng)，學(xué)生操作結(jié)束后可直接評(píng)出操作成績(jī)，其中需要教師先輸入標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作行為數(shù)據(jù)，如圖3（b）所示。作為提高教師監(jiān)控學(xué)生分組練習(xí)效率的輔助系統(tǒng)，保留了教師課進(jìn)行設(shè)置和干預(yù)的功能，完成諸如實(shí)現(xiàn)單人多點(diǎn)，即一個(gè)裁判同時(shí)監(jiān)控多個(gè)考核工位的智能化考核的作用，提高了工作效率。

（本文基金資助：廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目（自然科學(xué)）（項(xiàng)目編號(hào)：2020KQNCX167）。

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