“1+X”背景下工業機器人技術專業課程內容重構研究

楊述

(長沙民政職業技術學院 湖南長沙 410004)

為了推進職業教育的改革，2019年國務院發布了《國家職業教育改革實施方案》。在該方案中，正式提出了要啟動“1+X”證書制度試點工作的要求。“1+X”中的“1”指高職學校給畢業生頒發的學歷證書，而“X”則代表若干項可以證明學生相關職業技能水平的證書，在“1+X”證書制度下，正常畢業學生除了可以獲取證明其學歷的學歷證書外，還可以通過參加相關的職業技能考試來獲取相應的職業技能等級證書。該項制度的推出，旨在加強對學生的職業技能素養和能力的培養，進一步提高職教學生的就創業本領[1]。

與其他老牌專業相比，高職工業機器人技術專業屬于相對新興的專業，該專業課程體系的建設、課程內容的構建和教學方法的研究均借鑒了較成熟專業以往的經驗，而在“1+X”職業教育新制度的沖擊下，若仍然采用傳統的課程內容和教學方法進行教學，必將與“1+X”證書要求脫軌，造成“1+X”證書通過率低，不能滿足教育部對職業教育提出的新要求，因此，近年關于工業機器人技術專業“1+X”證書方面的研究越來越多[2-4]。

1 工業機器人技術人“1+X”證書分析

自“1+X”證書制度試點工作推進以來，教育部針對不同專業頒布了多種職業技能等級證書，截至目前，教育部針對工業機器人技術專業共發布了4個職業技能等級標準，每個標準對應一種證書，每個證書分為初級、中級和高級3個等級。其中，工業機器人操縱與運維和工業機器人應用編程兩個證書的等級標準于2019 年6 月發布，工業機器人集成應用和工業機器人裝調兩個證書的等級標準于2019年12月發布。4個證書有不同的著重點，基本涵蓋了工業機器人技術專業相關的職業技能要求。

通過對4個證書的等級標準和該專業人才培養方案進行分析，并結合專業實際情況，筆者所在單位工業機器人技術專業申請了工業機器人操作與運維（中級）和工業機器人應用編程（中級）兩個“1+X”證書的試點，在積極推進“1+X”證書試點工作的同時，開展了相關教學改革和研究。該研究以《工業機器人現場編程與調試》課程的課程內容改革為例，基于工業機器人操作與運維（中級）職業技能等級標準，對工業機器人技術專業的課程內容改革進行探索。

工業機器人操縱與運維職業技能等級證書（中級）直接針對工業機器人典型的工作任務，工業機器人的系統安裝、操作與編程、系統維護和故障診斷等工作領域提出了相應的技能要求。其中，工業機器人系統安裝要求學生掌握工作站安全、應用系統安裝和工業機器人調試等技能；工業機器人操作與編程要求學生掌握工業機器人簡單的動作編程、PLC 安裝與編程以及周邊設備編程等編程技能；工業機器人系統維護要求學生掌握控制柜維護、工作站維護和部件更換等工業機器人的維護技能；工業機器人故障診斷則要求學生掌握工業機器人本體故障診斷、控制柜故障診斷和周邊設備故障診斷等工業機器人故障診斷相關的技能。

《工業機器人現場編程與調試》是工業機器人技術專業的一門專業必修課程，以傳感器技術、機械制圖和電氣控制技術等課程為基礎，課程主要講授工業機器人的系統構成、工業機器人手動操縱和編程以及工業機器人維護和調試等知識點，綜合運用氣動技術、電氣控制技術、伺服電機驅動、運動與控制等技術，培養學生工業機器人操作與應用、工業機器人編程和工業機器人系統維護等方法和能力。

由此可見，《工業機器人現場編程與調試》課程知識點與工業機器人操縱與運維技能等級證書（中級）的要求有較高的契合度，但是《工業機器人現場編程與調試》課程更加注重知識點的傳授，而工業機器人操縱與運維證書的要求則直接針對相對應的職業技能。因此，該研究決定對標“1+X”證書的要求，基于課證融通的理念[5]，對其授課內容進行全面重構，并將重構后的課程內容付諸實踐，以期獲得較好的改革效果，滿足工業機器人操作與運維（中級）“1+X”職業技能等級證書提出的要求。

2 現有課程內容分析

現有《工業機器人現場編程與調試》課程內容基于理實一體化教學模式[6]構建，在傳授課程重點知識的同時，也注重實操技能和能力的培養，教師先進行理論知識講解和操作示范，再由學生進行實操練習，課程最后再進行項目綜合實訓。主要課程內容見圖1。

根據圖1可知，課程內容進行教學，符合循序漸進的學習原則，在采用理實一體化的教學方法進行授課后，取得了一定的教學成效，但是通過與“1+X”職業技能等級證書的要求進行對比后發現其存在不少弊端。

圖1 《工業機器人現場編程與調試》課程現有課程內容

2.1 學生實操時間不夠，職業技能不夠熟練

課程采用理實一體化的教學模式進行教學，理論知識和技能的講解需要占據課堂較大一部分時間，同時，理實一體化教室實訓設備數量有限，因此不可能在有限的時間和有限的設備的情況下，讓大部分學生都能充分地進行實操練習，進而導致部分學生職業技能不夠熟練，職業素養有待提高。

2.2 前期學生學習興趣不高，獲得感低

從圖2 可以看出，現有課程內容采用循序漸進的知識結構，雖然有助于學生順利吸收相關知識，但是前期的知識內容與實際項目無關，新知識不能及時地應用到相關項目中，可能導致部分學生學習興趣不高，導致學生獲得感低，進而影響學習效果。而當達到課程后段的實際項目部分時，由于時間關系，可能有部分學生存在已經遺忘前期所學重點知識的情況。

2.3 前后課程內容相關性不強，不利于學生掌握

前后課程內容相關性不強，如工業機器人的維護和故障處理處于課程最后，沒有貫穿課程始終。部分學生在課程最后的注意力和學習興趣都會大大降低，導致該部分內容不能被其充分掌握。

3 課程內容重構

3.1 課程內容重構

鑒于現有課程內容存在上述弊端，因此決定對標工業機器人操作與運維“1+X”職業技能等級證書（中級），對《工業機器人現場編程與調試》課程進行課程內容重構，重構后的課程內容如表1所示，課程重構的思路具體見圖2。

表1 重構后的課程內容

圖2 《工業機器人現場編程與調試》課程內容重構思路圖

翻轉課堂是一種起源于美國的教學方法，于2000年開始被提出和使用。該教學方法強調學生才是課堂的主體，教師轉變角色，課堂上不再過多地進行講解，所有知識和信息均在課前完成，課堂上學生需利用學習到的知識和技能完成一定的項目，根據注重學生技能和素養的培養。由于職業教育與本科教育相比更加注重學生對職業技能的掌握，而職業技能的掌握需要反復的實操訓練，因此翻轉課堂較適用于職業教育。

重構后的《工業機器人現場編程與調試》課程采用翻轉教學的模式進行授課，將課程所有理論知識和實操示范等內容制作成多媒體教學資料并上傳職教云，要求學生自行在《工業機器人現場編程與調試》課程正式開始授課之前完成線上所有知識的學習，并將該部分學習情況記入考核，學生線上學習時，教師要負責答疑。課堂內，教師主要負責引導而不再進行理論知識講解或實操示范，采用項目驅動的方式進行授課，課程內容直接重構為4 個精心設計的實際項目（如表1 所示），每個項目均融入“1+X”證書不同工作領域對應的技能要求。重構后的課程內容有如下優點。

3.1.1 有利于提高職業技能訓練的覆蓋度和深度

采用以往的課程內容和教學方式進行授課時，教師在理論知識講解和操作示范方面占據了課堂較多的時間，因此項目實操環節存在兩個問題，一是無法覆蓋到較多的學生，二是學生練習時間不夠，職業訓練不夠深入。而采用翻轉課堂的模式[7]，課堂時間教師不再進行知識講解，因此學生將有更多的時間進行項目實操，項目實訓允許更多的同學進行更加深入的練習，提高了職業技能訓練的覆蓋度和深度。

3.1.2 有利于提高學生學習興趣高和獲得感

課程項目貫穿課程始末，且與工程實際項目關系緊密，學生學習興趣更高；項目的完成要求學生對職業技能的掌握情況較好，項目完成后可以直觀地觀察到項目的實際效果，因此，完成項目后學生獲得感強，進一步激發學習興趣，也更容易使學生學習到的知識和技能固化。

3.1.3 有利于提高學生職業技能的熟練度

由表1和圖2可知，課程實操項目和“1+X”技能工作領域屬于一對多的關系，每個工作領域都對學生提出了相應的技能要求。因此，同一個項目包含較多的技能要求，而同樣的技能要求會反復出現在不同的項目。如此，通過多個項目的反復練習，職業技能得到反復訓練，有助于學生的職業技能進一步熟練。

3.1.4 有利于培養學生的職業素養和綜合素質

課程實操項目由易到難，逐步對標“1+X”考證需求，且每個項目的完成不僅需要考驗學生職業技能的掌握情況，還需要學生發揮一定的資料搜集、自我學習和團隊協作等能力，同時在項目過程中，安全生產、精益生產和總結反思等職業素養也反復地潛移默化地對學生產生了積極的影響。

3.2 課程重構成效

課程內容重構后，筆者于2021年春季開始正式使用新的課程內容和教學方法進行授課，通過授課情況發現，課堂教學效果有較大的提升，更多的學生更加積極地參與到項目實操訓練過程中來，職業技能訓練的覆蓋度和深度都得到了提升。2021 年筆者單位工業機器人專業學生報名參與工業機器人操作與運維“1+X”證書考試（中級）的人數，最終有36 人報考，36 人合格，合格率100%，考試結果說明，學生通過課程的學習后，對工業機器人操作與運維職業技能等級標準（中級）中提出的各項職業技能掌握情況較好，該課程的課程重構取得了一定的成效。

4 結語

“1+X”職業技能等級證書制度的推出對職業技能人才的培養具有重要的指導意義，近年來越來越多的職業院校開展了針對“1+X”證書制度的課程改革研究。該研究在分析工業機器人技術專業“1+X”證書和該現有課程的基礎上，基于工業機器人操縱與運維“1+X”職業技能等級標準（中級），對《工業機器人現場編程與調試》課程進行了“課證融通”重構，利用重構后的課程內容進行了實際的教學探索，實際的教學成效表明該課程的重構取得了一定的效果，對該專業其他課程的“課程融通”改革具有一定的參考意義。