李水明 ，邵長春

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院，廣西 柳州 545006）

0 引言

2021 年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見》，提出了“崗課賽證”育人機(jī)制，完善課程體系，推進(jìn)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革[1]。2022 年教育部發(fā)布的工作要點(diǎn)提出深化產(chǎn)教融合，推進(jìn)“崗課賽證”綜合育人[2]。為落實(shí)產(chǎn)教融合并提高課堂教學(xué)質(zhì)量，探索“崗課賽證”融合教學(xué)模式，對(duì)接機(jī)器視覺行業(yè)崗位需求、職業(yè)技能大賽和“1+X”證書制度，改進(jìn)課程內(nèi)容及教學(xué)方法，培養(yǎng)機(jī)器視覺技能型人才。“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)等專業(yè)的高職學(xué)生的專業(yè)核心課。課程主要包括機(jī)器系統(tǒng)的相機(jī)選型，鏡頭、光源等硬件的配置設(shè)計(jì)，軟件算法平臺(tái)算子的參數(shù)調(diào)試、腳本程序的編寫等內(nèi)容。機(jī)器視覺相關(guān)課程是進(jìn)入消費(fèi)電子、汽車制造等智能制造領(lǐng)域必須掌握的視覺技能實(shí)訓(xùn)課程。

課題組以高職“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程為例，通過充分調(diào)研機(jī)器視覺技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用，明晰機(jī)器視覺維修維護(hù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，把企業(yè)的機(jī)器視覺典型應(yīng)用案例作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，將“1+X”證書考核內(nèi)容及全國高職院校職業(yè)技能大賽的“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”比賽技能點(diǎn)融入教學(xué)，重構(gòu)“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)，提出有用、有景、有趣、有效的“四有課堂”教學(xué)改革，銜接產(chǎn)業(yè)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

2021 年新增全國職業(yè)院校技能競賽“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”賽項(xiàng)，但目前“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程未與技能競賽的考點(diǎn)深度融合。開展機(jī)器視覺技術(shù)課堂改革，推動(dòng)“崗課賽證”融通符合國家《中國制造2025》提出的由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)型，由傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求[4]。“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程是工業(yè)智能制造領(lǐng)域必須要掌握的重要技能課程。在教學(xué)過程中強(qiáng)化機(jī)器視覺技能實(shí)踐，完善課程體系及成績?cè)u(píng)價(jià)體系，實(shí)施新形態(tài)項(xiàng)目化教學(xué)，是提高學(xué)生技能水平和職業(yè)素養(yǎng)的關(guān)鍵一環(huán)。

1 “工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程“崗課賽證”融通的方向

本課程對(duì)應(yīng)“1+X”機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用技能證書、全國高職院校職業(yè)技能大賽“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”賽項(xiàng)及智能制造機(jī)器視覺崗位的需求，做到課程與崗位結(jié)合、課程考核要求與技能競賽結(jié)合，滿足企業(yè)崗位需求及技能競賽需求，提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.1 機(jī)器視覺技術(shù)專業(yè)崗位

機(jī)器視覺技術(shù)可應(yīng)用于產(chǎn)品檢測(cè)、視覺定位、產(chǎn)品尺寸檢測(cè)等領(lǐng)域，面向汽車制造、醫(yī)藥生產(chǎn)、食品加工、自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)等企業(yè)，對(duì)接企業(yè)視覺分揀、視覺定位、視覺表面檢測(cè)、視覺程序設(shè)計(jì)、視覺專業(yè)技術(shù)服務(wù)等崗位。

1.2 “工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)接企業(yè)機(jī)器視覺崗位需求和機(jī)器視覺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合全國高職院校職業(yè)技能競賽“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”和“1+X”機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用證書技能需求，以學(xué)生為中心開展有用、有景、有趣、有效的“四有課堂”改革，制定課程標(biāo)準(zhǔn)，明確課程教學(xué)內(nèi)容，涵蓋數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)、工業(yè)相機(jī)的數(shù)據(jù)接口參數(shù)選型、鏡頭焦距參數(shù)計(jì)算、光源設(shè)計(jì)、機(jī)器視覺算法平臺(tái)編程、腳本編程等教學(xué)內(nèi)容。對(duì)課程成績制定多元評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)取得“1+X”證書或其他技能證書、參加職業(yè)技能競賽的學(xué)生添加成績認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)；融入課程思政內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及愛國主義情懷。

1.3 全國高職院校職業(yè)技能大賽賽項(xiàng)要求

“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程對(duì)應(yīng)的職業(yè)技能大賽為全國職業(yè)院?！皺C(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”賽項(xiàng)的國賽和省賽。機(jī)器視覺技術(shù)是智能制造的關(guān)鍵組成部分，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力保障。將比賽技能要求融入教學(xué)內(nèi)容，以賽促教，推動(dòng)產(chǎn)教融合。在課程任務(wù)中結(jié)合技能大賽的機(jī)器視覺先進(jìn)技能知識(shí)點(diǎn)，并融合奮力拼搏、團(tuán)隊(duì)合作、精益求精及技能比賽職業(yè)素養(yǎng)等課程思政內(nèi)容。“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”賽項(xiàng)要求掌握的知識(shí)點(diǎn)有相機(jī)的選擇、鏡頭的選型、光源亮度的調(diào)整等硬件設(shè)備選型及安裝，物品的識(shí)別、檢測(cè)、定位、缺陷檢測(cè)等軟件算法平臺(tái)的應(yīng)用程序編寫[5]。

1.4 機(jī)器視覺技術(shù)“1+X”職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，面向機(jī)械制造、食品生產(chǎn)等企業(yè)的崗位需求，將機(jī)器視覺技能等級(jí)分為初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)。其中，初級(jí)要求掌握機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件安裝及軟件調(diào)試；中級(jí)要求根據(jù)檢測(cè)物體的需求，設(shè)計(jì)視覺檢測(cè)方案并編寫軟件程序；高級(jí)要求根據(jù)檢測(cè)物體設(shè)計(jì)檢測(cè)方案，能使用高級(jí)語言編寫視覺程序并能使用3D視覺技術(shù)[6]。

2 “崗課賽證”融通的機(jī)器視覺課程教學(xué)方法

根據(jù)機(jī)器視覺工種崗位需求，“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程結(jié)合全國職業(yè)院校技能大賽技能考核點(diǎn)及“1+X”“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”技能證書考核知識(shí)點(diǎn)，重構(gòu)“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程體系，運(yùn)用有用、有景、有趣、有效“四有課堂”教學(xué)模式，實(shí)施“崗課賽證”融通的機(jī)器視覺課程教學(xué)方案，如圖1所示。

圖1 “崗課賽證”融通的機(jī)器視覺課程教學(xué)方案

2.1 “四有課堂”教學(xué)模式

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，提出采用有用、有景、有趣、有效“四有課堂”教學(xué)改革方式。根據(jù)“崗課賽證”產(chǎn)教融合，制定“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)，提煉智能制造企業(yè)機(jī)器視覺崗位典型應(yīng)用案例作為教學(xué)任務(wù)，采用新形態(tài)項(xiàng)目式教學(xué)，按機(jī)器視覺技能學(xué)習(xí)規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。項(xiàng)目一，齒輪視覺檢測(cè)；項(xiàng)目二，藥品視覺檢測(cè)；項(xiàng)目三，書簽視覺識(shí)別；項(xiàng)目四，氣缸涂膠軌跡檢測(cè)；項(xiàng)目五，牛奶盒缺陷檢測(cè)；項(xiàng)目六，種子視覺分揀；項(xiàng)目七，3D 相機(jī)視覺物體測(cè)量。本文選取教學(xué)任務(wù)中的項(xiàng)目二進(jìn)行說明。在制藥企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，首先提煉典型“有用”任務(wù)——藥品視覺識(shí)別項(xiàng)目，具體任務(wù)要求是通過視覺檢測(cè)膠囊藥板的膠囊數(shù)量和方向是否一致及生產(chǎn)日期是否清晰，將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給服務(wù)器。其次是創(chuàng)設(shè)“有景”實(shí)例教學(xué)情景，基于工作過程將項(xiàng)目細(xì)分為三個(gè)具體識(shí)別任務(wù)，分別為藥品膠囊數(shù)量識(shí)別、藥品膠囊藥板的膠囊顏色方向一致性識(shí)別、膠囊藥板生產(chǎn)日期缺陷識(shí)別。學(xué)生通過完成系列任務(wù)，從新手到能手，掌握機(jī)器視覺的相關(guān)技能。再次，采用“有趣”的教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，教師采用啟發(fā)式教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生；學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的視覺知識(shí)后，去完成機(jī)器視覺藥板膠囊檢測(cè)任務(wù)；在學(xué)生完成任務(wù)后師生共同進(jìn)行評(píng)分，在任務(wù)實(shí)施過程中融入精益求精的課程思政理念。最后，在課后進(jìn)行“有效”的教學(xué)效果測(cè)評(píng)，通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查等方式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋，教師通過“有效”的教學(xué)反饋改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容。

2.2 “四有課堂”教學(xué)改革設(shè)計(jì)流程

“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程實(shí)施“線上+線下”教學(xué)，采用有用、有景、有趣、有效“四有課堂”教學(xué)方式。“四有課堂”教學(xué)改革具體設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

圖2 “四有課堂”教學(xué)改革設(shè)計(jì)流程

1）課前預(yù)習(xí)。創(chuàng)設(shè)“有用”教學(xué)任務(wù)，按制藥企業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)崗位需求，提煉藥品膠囊視覺檢測(cè)典型案例。教師在智慧職教云平臺(tái)上發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)及課程微課、文檔等相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，融合技能比賽的考點(diǎn)，提出任務(wù)完成要求，學(xué)生通過智慧職教云平臺(tái)提前了解并學(xué)習(xí)課程任務(wù)相關(guān)知識(shí)。

2）課中導(dǎo)學(xué)。①部署“有景”視覺檢測(cè)任務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，在“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程中融合崗位需求及技能比賽知識(shí)點(diǎn)的藥品膠囊視覺檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景，符合企業(yè)崗位需求，以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體。教師采用探究式教學(xué)方式循序漸進(jìn)，先讓學(xué)生在任務(wù)實(shí)施前學(xué)習(xí)視覺檢測(cè)的相關(guān)圖像匹配等知識(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)視覺檢測(cè)方案。教師扮演任務(wù)發(fā)布方，學(xué)生扮演任務(wù)執(zhí)行方，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)后，組成團(tuán)隊(duì)，討論任務(wù)方案。②學(xué)生完成“有趣”教學(xué)子任務(wù)，通過機(jī)器視覺方法識(shí)別藥品膠囊藥板的膠囊數(shù)量和膠囊擺放方向、識(shí)別膠囊藥板印刷的字體是否完整。在學(xué)生任務(wù)實(shí)施過程中融入團(tuán)隊(duì)合作、精益求精、競技精神和職業(yè)素養(yǎng)等課程思政內(nèi)容。在任務(wù)完成后將“1+X”職業(yè)技能證書的考核評(píng)分融入任務(wù)評(píng)價(jià)[7]。教師與學(xué)生共同對(duì)任務(wù)的效果進(jìn)行驗(yàn)收，首先是學(xué)生自我評(píng)分，其次是學(xué)生間互相評(píng)分，最后由教師進(jìn)行評(píng)分并點(diǎn)評(píng)[8]。

3）課后拓展。課后學(xué)生通過智慧職教云平臺(tái)對(duì)機(jī)器視覺知識(shí)進(jìn)行拓展，通過發(fā)散思維，在學(xué)習(xí)了膠囊藥板視覺檢測(cè)后，對(duì)文具油畫棒進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別彩色油畫棒的數(shù)量及顏色，識(shí)別判斷是否有缺、漏的產(chǎn)品。同時(shí)實(shí)施“有效”教學(xué)效果評(píng)價(jià)，學(xué)生在智慧職教云上對(duì)自我學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師通過學(xué)生的自我評(píng)價(jià)檢驗(yàn)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)效果。

2.3 成績多維評(píng)價(jià)

“崗課賽證”融通的“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程采用多維度對(duì)學(xué)生成績進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)體系采用多種方式，包括過程性評(píng)價(jià)、期末考核成績、“1+X”證書考試成績、職業(yè)技能大賽成績等。課程成績可以由“1+X”證書考核成績或“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”等賽項(xiàng)的成績進(jìn)行認(rèn)定，對(duì)課程成績進(jìn)行多維度評(píng)價(jià)[9-10]。

3 “崗課賽證”融通的課堂教學(xué)效果

“崗課賽證”融通的課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，緊跟機(jī)器視覺崗位需求，融合“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”技能大賽技能點(diǎn)和“1+X”證書考點(diǎn)，采用有用、有景、有趣、有效“四有課堂”教學(xué)方式，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。在柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院2020 級(jí)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用專業(yè)中采用“崗課賽證”融通的教學(xué)改革方式，“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程課堂實(shí)踐任務(wù)參與完成度從65%提高到85%，課后拓學(xué)完成率由73%提高到87%。實(shí)施多維度成績?cè)u(píng)價(jià)后，學(xué)生參加“工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維”“1+X”證書中級(jí)考核通過率高達(dá)90%，還有學(xué)生參加廣西高職院校職業(yè)技能大賽“機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用”賽項(xiàng)獲得省級(jí)二等獎(jiǎng)。通過實(shí)施多維度課程評(píng)價(jià)，學(xué)生的成績可由職業(yè)技能大賽的成績或通過“1+X”考核獲得證書的成績認(rèn)定，該方式極大地激發(fā)了學(xué)生參加“1+X”證書考核和參與職業(yè)技能大賽的熱情。

4 結(jié)語

本文通過重構(gòu)“工業(yè)機(jī)器人視覺技術(shù)及應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施“崗課賽證”融通的產(chǎn)教融合教學(xué)，開展有用、有景、有趣、有效“四有課堂”教學(xué)，探索學(xué)生成績多元評(píng)價(jià)、全過程綜合性評(píng)價(jià)機(jī)制；通過課程改革提高了學(xué)生的技能水平，使其能夠更好地適應(yīng)機(jī)器視覺相關(guān)崗位的需求。