呂棟騰
(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,西安 710300)
隨著經(jīng)濟全球化進程的不斷推進,高等職業(yè)教育國際化現(xiàn)象越來越明顯,對高素質(zhì)國際化技術(shù)技能人才的需求日益增加。黨的十九大報告明確提出,要以“一帶一路”建設(shè)為重點,堅持引進來和走出去并重?!苯逃吭凇锻七M共建“一帶一路”教育行動》中指出要大力開展國際化人才培養(yǎng)培訓(xùn)?!吨袊圃?025陜西實施意見》指出要強化智能制造、綠色制造、服務(wù)型制造推廣應(yīng)用,提出“以人才引領(lǐng)制造業(yè)新舊動能轉(zhuǎn)換,以智能引領(lǐng)制造強省建設(shè)”的發(fā)展戰(zhàn)略,由此社會各領(lǐng)域急需智能制造技術(shù)人才。工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)“智能制造”產(chǎn)業(yè)國際化技術(shù)技能人才,服務(wù)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展,迎來了巨大的發(fā)展機遇。“一帶一路”作為構(gòu)建人類命運共同體的重要實踐,在全球范圍得到廣泛的支持與熱烈的響應(yīng)?!肮I(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”建設(shè)將加快打造融合專業(yè)知識與英語能力的國際交流新通道,培養(yǎng)高水平的工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)國際化人才,促進中國職業(yè)教育對外開放,引領(lǐng)全國高職院校國際交流與合作。
伴隨我國制造業(yè)加速從中低端向中高端躍升,技術(shù)裝備輸出和軍工企業(yè)“走出去”步伐的加快,發(fā)展高質(zhì)量、契合產(chǎn)業(yè)需求、國際水準的高職教育被擺上更加突出的位置[1]。在這一進程中,既迫切需要具有實力的高水平高職院校勇于探索,提供更高質(zhì)量的創(chuàng)新型、國際化技術(shù)技能人才培養(yǎng)“中國方案”,又迫切需要一批智能制造產(chǎn)業(yè)特色鮮明的高水平專業(yè)群,建立與企業(yè)“走出去”戰(zhàn)略和智能制造體系相適應(yīng)的高職人才培養(yǎng)和科研服務(wù)體系,在國際化辦學(xué)、科技創(chuàng)新等方面示范引領(lǐng),深入探索新時代中國高職教育國際化技術(shù)技能人才培養(yǎng)之路,更好地服務(wù)“中國制造2025”“一帶一路”建設(shè),助力國防科技企業(yè)“走出去”。
近年來,機器人在經(jīng)濟、社會等各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。特別是工業(yè)機器人,已經(jīng)成為工業(yè)制造企業(yè)實現(xiàn)自動化、智能化升級的重要推動力。工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)以國家“雙高計劃”建設(shè)為契機,根據(jù)自身發(fā)展特點、產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點、崗位能力要求和人才培養(yǎng)規(guī)格等要素形成特色專業(yè)人才培養(yǎng)模式,構(gòu)建專業(yè)動態(tài)優(yōu)化的發(fā)展路徑,促進專業(yè)不斷調(diào)優(yōu)、調(diào)寬、調(diào)高。根據(jù)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展,開展“中文+”課程教學(xué)模式,設(shè)置傳統(tǒng)制造類專業(yè)群課程體系+信息技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機器視覺等課程,加大新型技術(shù)課程的學(xué)時比例,優(yōu)化課程內(nèi)容和項目載體,提升復(fù)合型國際化技術(shù)技能人才培養(yǎng)水平。工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)自“雙高計劃”實施以來,持續(xù)加強專業(yè)內(nèi)涵建設(shè),深入探索校企合作制度,培養(yǎng)工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)國際化技術(shù)技能人才。
陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院為“一帶一路”暨金磚國家技能發(fā)展國際聯(lián)盟會員院校。依托陜西國防工業(yè)職教集團,以國家機電一體化技術(shù)高水平專業(yè)群建設(shè)為契機,聯(lián)合中文聯(lián)盟、漢考國際等教育科研機構(gòu),通過深入調(diào)研分析,形成工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)人才需求報告;以立德樹人為根本,適應(yīng)智能制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的人才需求,按照“專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求對接、課程內(nèi)容與崗位標準對接、培養(yǎng)過程與生產(chǎn)過程對接,畢業(yè)證書與職業(yè)資格證書相結(jié)合”的原則,修訂“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程標準;按照整合序化、分層施教的理念,整合國防工業(yè)職教聯(lián)盟合作企業(yè)和院校等多方資源,引入行業(yè)新技術(shù)、新方法、新標準,根據(jù)學(xué)生的成長與認知規(guī)律、能力水平、職業(yè)規(guī)劃,在保證專業(yè)群核心課程基本理論、基本方法和基本技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,重新序化知識結(jié)構(gòu),調(diào)整知識內(nèi)容,開發(fā)《工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用》雙語教材;通過現(xiàn)代信息技術(shù)改進教學(xué)方式和方法,依托中文聯(lián)盟在線學(xué)習(xí)平臺和專業(yè)群教學(xué)資源庫,以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo),推進線上線下混合式教學(xué)模式改革,充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),完成翻轉(zhuǎn)課堂、在線網(wǎng)絡(luò)課堂等學(xué)習(xí)空間建設(shè),自主建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容,將教育信息化和課堂教學(xué)深度融合,建設(shè)“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程信息化雙語教學(xué)資源和線上學(xué)習(xí)平臺。最終通過多方協(xié)作、互利共贏,開發(fā)優(yōu)質(zhì)“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”,建設(shè)總體框架如圖1所示。
圖1 建設(shè)總體框架圖
自“一帶一路”倡議提出后,“中文+職業(yè)教育”得到了極大的發(fā)展和推廣[2]。合作共贏的“一帶一路”倡議為各個國家?guī)砹巳碌臋C遇,也為我國高職教育國際化發(fā)展賦予了新的使命,提出了新的挑戰(zhàn)[3]。通過分析“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”建設(shè)的現(xiàn)狀,聯(lián)合FANUC、SIEMENS、ABB、華航唯實等產(chǎn)教融合優(yōu)秀企業(yè),對接教育部中外人文交流中心、中文聯(lián)盟、漢考國際等實體組織,引入優(yōu)質(zhì)合作交流項目,制定“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程標準,開發(fā)“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”,開展“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程在線雙語教育教學(xué)實踐,培養(yǎng)工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)國際化技術(shù)技能人才,助力中國企業(yè)“走出去”,積極探索“一帶一路”職業(yè)教育國際交流與合作新路徑。
在深入調(diào)研學(xué)校、企業(yè)、平臺用戶等多方需求之后,重構(gòu)課程體系,制定課程教學(xué)標準和教學(xué)內(nèi)容,并結(jié)合國內(nèi)外學(xué)生學(xué)情特征,推動“中文+職業(yè)教育”的國際傳播與推廣。“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計是課程建設(shè)和人才培養(yǎng)的基礎(chǔ),對人才培養(yǎng)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量都有著舉足輕重的影響。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與選取要能保證學(xué)生接受知識并靈活運用,加強學(xué)生學(xué)習(xí)與行業(yè)、企業(yè)的關(guān)聯(lián),通過合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,達到理論與實踐之間的有機融合。依照基于工作過程的課程開發(fā)流程,“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)內(nèi)容”具體如下:
(1)工業(yè)機器人的產(chǎn)生和發(fā)展
讓學(xué)生了解工業(yè)機器人產(chǎn)生的重要意義,走進機器人的世界。這部分內(nèi)容包含工業(yè)機器人的定義,以及該技術(shù)發(fā)展歷程,并介紹國內(nèi)外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀。通過展示各式各樣的機器人,激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,提高學(xué)生對本門課程的興趣。
(2)工業(yè)機器人的數(shù)學(xué)模型和坐標系
在了解了機器人概念的基礎(chǔ)上,需要引導(dǎo)學(xué)生思考工業(yè)機器人是如何在空間中運動的,這些運動遵循了哪種方式,以何處作為運動的起始點。這部分內(nèi)容作為工業(yè)機器人運動學(xué)的基礎(chǔ)知識,著重講述坐標系的建立,為學(xué)生操作機器人打好基礎(chǔ)。
(3)手動操作機器人
在學(xué)習(xí)了坐標系的理論知識之后,開始介紹機器人的手動操作實踐。這一部分從機器人系統(tǒng)的組成開始介紹,使學(xué)生對工業(yè)機器人系統(tǒng)的構(gòu)成有一個初步的認識。然后,通過演示的方法,按照步驟教授學(xué)生操作示教器,進行系統(tǒng)配置和簡單的運動操作。
(4)坐標系設(shè)置
介紹常用的基坐標系、大地坐標系、工件坐標系、工具坐標系、用戶坐標系設(shè)置方式和用途,并通過理實結(jié)合的方式將知識點傳遞給學(xué)生,讓學(xué)生在理解了坐標系的用途后,進行實踐操作,鞏固學(xué)生的知識和實踐技能。
(5)機器人的編程控制
在介紹了機器人基礎(chǔ)知識的前提下,講解程序創(chuàng)建與編寫,介紹常用的運動與邏輯指令,使學(xué)生在操作中逐漸掌握工業(yè)機器人的運行控制。
(6)工業(yè)機器人項目管理
在掌握了工業(yè)機器人的單獨控制后,介紹工業(yè)機器人的通訊方法,通過總線連接等方式,實現(xiàn)設(shè)備通訊、輸入輸出信號的傳遞。
(7)機械、動力、感知、控制系統(tǒng)
介紹機器人的機械結(jié)構(gòu),使學(xué)生對機器人的組成有更全面的認識;由機械部分的軀干作用引導(dǎo)學(xué)生思考機器人的肌肉部分——動力系統(tǒng),介紹伺服電機、步進電機等工作原理,使學(xué)生了解機器人的運動原理;介紹機器人的感知系統(tǒng),使學(xué)生了解通過傳感器的使用,使機器人更加智能。針對控制系統(tǒng)則從控制類型、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及硬件、軟件組成等部分,使學(xué)生對機器人系統(tǒng)有一個全面的認知。
(8)工業(yè)機器人編程與調(diào)試
介紹程序自動運行的操作方法。要求學(xué)生掌握機器人編程的基礎(chǔ)知識,可根據(jù)操作步驟編寫程序,可以借用虛擬仿真技術(shù)類軟件進行編程。
(9)機器人工作站
最后,介紹工業(yè)機器人作為自動生產(chǎn)線控制單元在整個生產(chǎn)過程中扮演的角色,介紹工業(yè)機器人與其他設(shè)備配合,從而實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的過程,使學(xué)生對于工業(yè)機器人在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用有較為全面的了解。
依照行業(yè)背景調(diào)查和職業(yè)崗位群的分析,選取本課程的典型工作任務(wù)。根據(jù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域制定課程標準,設(shè)計課程學(xué)習(xí)情境。最后,結(jié)合教學(xué)實踐,設(shè)計課程評價體系。“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”建設(shè)根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標、課程目標、企業(yè)典型工作任務(wù)開發(fā)課程資源,推進線上線下混合式教學(xué)模式改革,充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將教育信息化和課堂教學(xué)深度融合,建設(shè)“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”信息化雙語教學(xué)資源和線上學(xué)習(xí)平臺,制定多維度課程評價體系,教學(xué)資源設(shè)計與實施如圖2所示。
圖2 教學(xué)資源設(shè)計與實施
(1)課程目標
課程目標主要包括知識目標、能力目標及素質(zhì)目標三方面。知識目標包括:①掌握工業(yè)機器人的數(shù)學(xué)模型建立、坐標系建立、工業(yè)機器人的系統(tǒng)組成等;②工業(yè)機器人的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、手動操作和編程控制方法;③工業(yè)機器人系統(tǒng)建模與仿真。能力目標包括:通過上述知識的學(xué)習(xí),具備完成工業(yè)機器人操作、編程和系統(tǒng)維護的能力。企業(yè)對于學(xué)生的綜合素養(yǎng)也有一定的要求,素質(zhì)目標包括:①良好的溝通合作能力;②一定的創(chuàng)新能力;③精益求精的工匠精神;④追求卓越的愛國情懷。
(2)課程體系
構(gòu)建基于工作流程的“中文+職業(yè)技能”雙主線教學(xué)體系。建設(shè)過程中充分考慮學(xué)科特點,以建構(gòu)主義為指導(dǎo),以應(yīng)用服務(wù)、教學(xué)活動為中心,根據(jù)學(xué)科知識點來選擇和組織各種教學(xué)資源[4]。結(jié)合現(xiàn)有軟硬件條件,制定了“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”雙語課程教學(xué)標準,設(shè)計理論與實踐相結(jié)合的適合“一帶一路”沿線國家高職層次的“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程體系。
(3)課程資源
“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程資源的開發(fā)主要圍繞兩大模塊:一是內(nèi)容性資源的開發(fā),主要包含課程理論和實踐雙語教學(xué)視頻共計44個,配套雙語PPT 1套、《工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用》雙語教材1本,可滿足國內(nèi)外高職學(xué)生及社會用戶的個性化學(xué)習(xí)需求;二是活動資源的開發(fā),傳統(tǒng)的線上課程資源上傳后不變化,主要依靠學(xué)生自主學(xué)習(xí),學(xué)生學(xué)習(xí)效果較差,難以滿足互動與研討的功能。“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”資源建設(shè)中注重活動性資源的開發(fā),為學(xué)生提供多樣化的課前活動資源,收集學(xué)生、教師的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),及時完善、討論作業(yè)中存在的問題,有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力。
(4)教學(xué)實施
教學(xué)實施環(huán)節(jié)主要從教學(xué)平臺、教學(xué)方式、教師水平提升三方面來保障教學(xué)過程的正常進行。在教學(xué)平臺的使用方面,考慮定向直播授課與網(wǎng)絡(luò)泛在學(xué)習(xí)兩種情況,針對與學(xué)校合作的國外院校對應(yīng)班級,采用定向直播授課與課后答疑相結(jié)合的方式進行,保證授課效果。同時,為滿足學(xué)生線上學(xué)習(xí)的需求,“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程于2021年在中文聯(lián)盟國際教學(xué)平臺開設(shè)慕課,支持“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)和泛在學(xué)習(xí)。在教學(xué)方式方面,充分了解學(xué)生需求,主要采用“線上+線下”的授課形式,以學(xué)生為主體,滿足學(xué)生個性化需求。在教師能力提升方面,一方面完善教師培訓(xùn)體系,保證教師的專業(yè)技能和英語水平滿足教學(xué)需求;另一方面要求教師及時完成教學(xué)設(shè)計、教案、教學(xué)記錄,保證教學(xué)效果,并為各類學(xué)生提供職業(yè)技能培訓(xùn)及職業(yè)資格考試的平臺。據(jù)不完全統(tǒng)計,“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”雙語課程自2021年上線中文聯(lián)盟“中文+職業(yè)教育”課程平臺,已有一千余名海外學(xué)生對該課程進行了學(xué)習(xí)。通過工業(yè)機器人技術(shù)課程輸出和國際化人才培養(yǎng),提升絲路沿線國家職業(yè)院校專業(yè)建設(shè)水平,促進中國職業(yè)教育對外開放。
(5)教學(xué)評價
教學(xué)評價環(huán)節(jié)主要考慮課程實施效果、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的評價。總體的評價方式需要考慮評價指標的多元化及評價對象的發(fā)展性,在對課程實施效果進行評價時重點關(guān)注學(xué)生評價、教師評價和企業(yè)評價。通過教學(xué)評價優(yōu)化教學(xué)資源內(nèi)容,保證課程良好運行,為更好培養(yǎng)國際化技術(shù)技能人才提供依據(jù)。在對學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價時主要針對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)效果進行全面性評價,可將“1+X”證書考核的結(jié)果作為課程的評價結(jié)果之一,要關(guān)注學(xué)生的發(fā)展?jié)摿5]。還可以考慮使用“1+X”證書及其他技能證書替代課程考核,實現(xiàn)課程考核評價與技能評價對接,提高學(xué)習(xí)者的就業(yè)競爭力[6]。
“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”建設(shè)完成后,在陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、泰國坦亞武里皇家理工學(xué)院、巴基斯坦無限工程學(xué)院、德國代根多夫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)等國內(nèi)外十幾所高職院校進行了推廣試用。為檢驗“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”在實際教學(xué)中的應(yīng)用情況,課程團隊通過問卷調(diào)查、實地調(diào)查、評價量表與訪談等方法,對各校教務(wù)處主任、工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)帶頭人、工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)任課教師和學(xué)生進行了深度訪談,對課程資源使用效果進行了詳細分析。
通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),使用者對課程教學(xué)資源實用性、科學(xué)規(guī)范性、開放性及資源豐富性方面評價較高,說明建設(shè)的資源實現(xiàn)了教學(xué)目標,資源類型豐富,滿足了學(xué)生學(xué)習(xí)需求,在支持教學(xué)創(chuàng)新和培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力方面也得到了學(xué)習(xí)者的廣泛認可。但教學(xué)資源的內(nèi)容和技術(shù)創(chuàng)新方面還稍顯不足,建設(shè)資源時應(yīng)多提供本專業(yè)前沿的知識和技術(shù),資源需更貼合學(xué)習(xí)者未來工作崗位能力需求。應(yīng)介紹不同品牌機器人的操作與編程方法,這點在后續(xù)豐富課程資源時應(yīng)酌情考慮。因為工業(yè)機器人品牌林立,操作方法各有不同,無法以有限內(nèi)容一一介紹,除了教學(xué)中使用的ABB設(shè)備,還可適當(dāng)添加如發(fā)那科、安川以及庫卡等常見設(shè)備介紹。從總體分析結(jié)果看來,課程教學(xué)資源設(shè)計合理,使用方便,共享性強,能很好地支持“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)和泛在學(xué)習(xí),能為工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)國際化人才培養(yǎng)提供有效技術(shù)支持。
通過“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程“中文+教學(xué)資源”建設(shè),能進一步深化產(chǎn)教融合國際化,將“中國智造”產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)轉(zhuǎn)化為教育資源,開設(shè)智能制造相關(guān)專業(yè),開發(fā)國際化專業(yè)標準和教學(xué)資源。我國高職院?!白叱鋈ァ逼鸩捷^晚,但高職院校是教育對外開放中不可或缺的一部分,需要不斷深化教育對外開放的思想,以對接優(yōu)質(zhì)平臺促合作,以項目為抓手促合作,不斷探索新時代高職院?!白叱鋈ァ甭窂剑嵘呗氃盒=涣骱献髻|(zhì)量。同時,應(yīng)以國家“雙高計劃”建設(shè)為契機,服務(wù)國家“一帶一路”倡議,整合多方優(yōu)質(zhì)資源,并在綜合性項目大力推進,不斷提升交流合作層次和水平。以互聯(lián)網(wǎng)為工具,發(fā)揮職業(yè)院校專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢,共建課程、標準、師資等,推進人才培養(yǎng)方案、學(xué)籍注冊、升學(xué)和就業(yè)對接,構(gòu)建“中文+職業(yè)教育”的教學(xué)體系。通過智能制造專業(yè)技術(shù)輸出和國際化人才培養(yǎng),提升絲路沿線國家職業(yè)院校專業(yè)建設(shè)水平,促進中國職業(yè)教育對外開放,引領(lǐng)全國高職院校國際交流與合作,培養(yǎng)高水平的工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)國際化人才,樹立中國職業(yè)教育國際化新標桿。