中職機器人專業(yè)工作手冊式教材開發(fā)的研究

摘?要：中職機器人專業(yè)工作手冊式教材開發(fā)基于學(xué)生創(chuàng)造力的挖掘，面向工作過程，采用學(xué)校、企業(yè)、社會多元驅(qū)動的教材開發(fā)機制，實行紙質(zhì)和“互聯(lián)網(wǎng)+”的多媒體教材，能夠培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、進(jìn)階學(xué)習(xí)、自主發(fā)展的能力，使得中職工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)生就業(yè)有技能，深造有基礎(chǔ)，創(chuàng)新有源泉。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)造力;挖掘;機器人;工作手冊;教材

一、創(chuàng)造力挖掘的概念和內(nèi)涵

陶行知說：“教育不能創(chuàng)造什么，但它能啟發(fā)解放兒童創(chuàng)造力以從事于創(chuàng)造之工作?！盵1]現(xiàn)代意義上的創(chuàng)造力是人類在已有知識和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對特定的問題而開展創(chuàng)造新知識、新技術(shù)、新方法、新想法的能力。中職學(xué)生的創(chuàng)造力挖掘是指在教學(xué)活動中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維本質(zhì)是發(fā)散性思維，而發(fā)散性思維的培養(yǎng)要求學(xué)生遇到問題時，能從多角度、多方位、多維度、多層級去思考，去構(gòu)建問題的求解方案。創(chuàng)造性思維要求突破現(xiàn)有知識體系和傳統(tǒng)方法的束縛，解放手和大腦，挖掘事物聯(lián)系的內(nèi)在規(guī)律，在螺旋式上升的學(xué)習(xí)過程中獲得創(chuàng)造力的提升。問題的解決方案往往不是唯一的，在解決問題的過程中，學(xué)生通過合作、討論、頭腦風(fēng)暴等活動，通過不同方案的對比、選擇、擴展等進(jìn)行學(xué)習(xí)活動的深化。創(chuàng)造力挖掘通過積極主動的、探究式的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正理解所學(xué)內(nèi)容，從而建構(gòu)個人的知識和能力體系并有效遷移應(yīng)用到真實情境中來解決實際問題。

二、中職機器人專業(yè)工作手冊式教材[2]開發(fā)的意義

國務(wù)院印發(fā)的《國家職業(yè)教育改革實施方案》提出，職業(yè)教育與普通教育是兩種不同教育類型，具有同等重要地位。國家將職業(yè)教育作為一種類型教育，放在了與普通教育并列的位置。中職工業(yè)機器人專業(yè)培養(yǎng)掌握工業(yè)機器人的理論知識、應(yīng)用技術(shù)和操作技能人才。教材又稱課本，它是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編制的、系統(tǒng)反映學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)用書，教材是課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化。工作手冊式教材對接企業(yè)工作流程和實際需要，實現(xiàn)工作任務(wù)與學(xué)習(xí)任務(wù)的對接、工作標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)的對接、工作過程與學(xué)習(xí)過程的對接。由于工作對象和工作任務(wù)的不同，工作手冊式教材采用內(nèi)容可重新組合的活頁裝訂形式，具有一定的柔性?；铐撌郊肮ぷ魇謨允浇滩氖箤I(yè)課程開發(fā)、項目選擇的邏輯關(guān)系安排更貼合企業(yè)，可以做到學(xué)習(xí)內(nèi)容與企業(yè)設(shè)備一致，學(xué)習(xí)過程與企業(yè)實操過程一致，從而解決學(xué)習(xí)內(nèi)容與企業(yè)實際嚴(yán)重脫節(jié)的問題。

三、中職機器人專業(yè)工作手冊式教材的開發(fā)策略

（一）堅持創(chuàng)造力挖掘?qū)?，推動學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革

首先，將工業(yè)機器人專業(yè)課程的學(xué)習(xí)與時代的發(fā)展聯(lián)系起來。由信息化、智能化引領(lǐng)的技術(shù)變革正深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)、生活和服務(wù)方式，工業(yè)機器人技術(shù)是實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)新技術(shù)和實現(xiàn)職業(yè)理想的一個有效橋梁。強化核心價值觀引領(lǐng)，實現(xiàn)“課程思政”與機器人專業(yè)課教學(xué)的深度融合。學(xué)生明白了為什么學(xué)習(xí)機器人技術(shù)、學(xué)習(xí)機器人技術(shù)的正確方法和態(tài)度，才能從思想的認(rèn)識根源上解決學(xué)習(xí)動力問題，保持長久的學(xué)習(xí)興趣和熱情。教學(xué)內(nèi)容通過合理設(shè)計引導(dǎo)問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力潛能，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)工匠精神，發(fā)展核心素養(yǎng)。例如對串行通信和并行通信知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法是死記硬背串行通信和并行通信的特點，從而造成即使記憶了也不能深入理解，更談不上靈活運用串行通信和并行通信的特點去解決實際的問題。工作手冊式教材的開發(fā)將串行通信和并行通信的學(xué)習(xí)，放到實現(xiàn)工業(yè)機器人和PLC通信的工業(yè)應(yīng)用背景下，讓學(xué)生首先通過自己查找資源、同學(xué)交流討論、尋求老師和校外企業(yè)兼職專家?guī)椭确绞?，來比較這兩種通信方式在傳輸效率和硬件開銷方面的不同特點，從而決定在特定的工作條件下選擇哪一種通信方式;其次，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生在工業(yè)機器人上通過實踐操作來比較串行通信和并行通信的不同特點;另外，工作手冊式教材采用活頁形式，設(shè)定不同層次的問題應(yīng)用領(lǐng)域，拓展串行通信和并行通信的應(yīng)用場合和空間，讓學(xué)生實現(xiàn)知識和能力的遷移，適應(yīng)終身學(xué)習(xí)和不斷發(fā)展的時代需要。教材的活頁化形態(tài)讓不同學(xué)習(xí)需求的同學(xué)得到充分學(xué)習(xí)和發(fā)展的空間，形成差異化發(fā)展。堅持創(chuàng)造力挖掘?qū)蚰軌虺浞滞诰驅(qū)W生的創(chuàng)造力潛能，實現(xiàn)從灌輸式、被動式學(xué)習(xí)向探究式、主動式學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。從而培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、進(jìn)階學(xué)習(xí)、自主發(fā)展的能力，使得中職工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)生就業(yè)有技能，深造有基礎(chǔ)，創(chuàng)新有源泉。

（二）堅持與信息技術(shù)的融合，開發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+”[3]的立體化教材

第四次工業(yè)革命以智能制造為主導(dǎo)，正深刻地改變著工業(yè)的生產(chǎn)方式。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，中職工業(yè)機器人專業(yè)工作手冊式教材開發(fā)需要實現(xiàn)與信息技術(shù)的深度融合，“互聯(lián)網(wǎng)+”形式的立體化教材可以將工作過程與學(xué)習(xí)性工作任務(wù)有機融合。傳統(tǒng)工業(yè)機器人專業(yè)教材主要以紙質(zhì)形式呈現(xiàn)，可以展示知識點的內(nèi)容和技能操作要求，但不能清晰地顯示機器人的操作過程以及實現(xiàn)操作技能學(xué)習(xí)的互動反饋?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的立體化教材將機器人指令操作學(xué)習(xí)可視化和實現(xiàn)對學(xué)習(xí)效果的及時反饋。學(xué)生在學(xué)習(xí)工作式教材時，往往需要查找包括文字、圖像、視頻、動畫、仿真等各類資源，“互聯(lián)網(wǎng)+”形式的立體化教材可以實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的最優(yōu)化，提高學(xué)生的學(xué)生效率。比如學(xué)生在學(xué)習(xí)安全操作規(guī)范的過程中，事先將企業(yè)真實的操作過程用視頻記錄下來，學(xué)習(xí)企業(yè)規(guī)范化的工作過程，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程對接企業(yè)的真實生產(chǎn)過程。工業(yè)機器人的操作運行有一定的危險性，使用虛擬仿真技術(shù)，可以讓學(xué)生提前發(fā)現(xiàn)一些因考慮不周而出現(xiàn)的編程缺陷和錯誤，這樣既能起到鼓勵學(xué)生大膽進(jìn)行創(chuàng)造力的挖掘，又能避免可能造成的機器損壞和人身傷害。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實的機器人操作過程，可以讓學(xué)生真實地感受操作效果。對于PLC控制指令的執(zhí)行，傳統(tǒng)的紙上模擬分析，很難讓學(xué)生有直觀的印象，從而造成學(xué)習(xí)效果不佳。虛擬仿真技術(shù)將難以觀察到的PLC指令執(zhí)行過程形象地展示出來，讓學(xué)生獲得較好的學(xué)習(xí)體驗。采用線上線下相結(jié)合的多媒體化的立體式教材，能夠有效引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)生興趣，啟迪學(xué)生創(chuàng)造力的挖掘;同時能夠?qū)悠髽I(yè)的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的工作化。

（三）堅持以“教學(xué)做合一”思想[4]引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生實際工作能力

陶行知的“教學(xué)做合一”思想理論是一個系統(tǒng)的教學(xué)理論。在中職工業(yè)機器人專業(yè)課程教學(xué)中，堅持“做中學(xué)、學(xué)中做”，可以讓學(xué)生及時將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中，實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程與工作過程的深度融合。比如在工作手冊式教材中，提出應(yīng)用觸摸屏實現(xiàn)工業(yè)機器人的二層碼垛這一任務(wù)。首先學(xué)生要開動腦筋，挖掘創(chuàng)造力潛能，進(jìn)行觸摸屏的結(jié)構(gòu)布置及合適的圖形界面表達(dá)形式。接著根據(jù)便于應(yīng)用和不產(chǎn)生運動干涉的要求，進(jìn)行碼垛堆放平臺和原料放置平臺的合理布置及安裝。對于實現(xiàn)這一工作任務(wù)的PLC模塊編寫和程序功能實現(xiàn)，更需要學(xué)生在借肋各類學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)平臺，進(jìn)行小組合作、討論思考，充分調(diào)動創(chuàng)造力潛能，完成工作任務(wù)的解決方案。當(dāng)有了初步方案后，學(xué)生還需經(jīng)過仿真模擬，實際上機調(diào)試等過程。這個過程有時不是一步到位的，更多時候是一個不斷反復(fù)調(diào)整優(yōu)化的過程。這個學(xué)習(xí)過程充分體現(xiàn)了“做中學(xué)、學(xué)中做”的思想內(nèi)涵。

（四）堅持采用社會、企業(yè)、學(xué)校多元驅(qū)動的教材開發(fā)機制

對于中職機器人專業(yè)工作手冊式教材的開發(fā)，采用社會、企業(yè)、學(xué)校多元驅(qū)動的教材開發(fā)機制，可以發(fā)揮社會、企業(yè)、學(xué)校各自的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)教材開發(fā)過程的最優(yōu)化。機器人相關(guān)企業(yè)的優(yōu)勢在于有著大量的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，工業(yè)機器人企業(yè)參與教材開發(fā)，可以使教材內(nèi)容與實際工作過程相符合，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過程規(guī)范化。行業(yè)協(xié)會等社會組織，在標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求等方面的制定具有資源和人才優(yōu)勢，學(xué)校在促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、培養(yǎng)學(xué)生善于學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)方面有著豐富的實踐經(jīng)驗。為發(fā)揮各自的優(yōu)勢，通過建立教材開發(fā)合作小組，吸收學(xué)校、企業(yè)、社會等方面人員，開發(fā)創(chuàng)造力挖掘的工作手冊式教材。通過學(xué)校、企業(yè)、社會合作開發(fā)教材的方式，將“1+X”證書[5]的內(nèi)容要求有機地融合到工作手冊式教材中去。在這個過程中，學(xué)校在教材的開發(fā)過程中起著主導(dǎo)作用，企業(yè)和社會組織更多是起著參謀和咨詢顧問的角色。學(xué)校調(diào)研企業(yè)用人需求計劃，形成培養(yǎng)合格人才所要求的知識點、能力點、素養(yǎng)點要求。結(jié)合工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，遵循教育學(xué)和心理學(xué)認(rèn)知規(guī)律，編寫工作手冊式教材。工作手冊式教材的開發(fā)要與時俱進(jìn)，通過調(diào)研企業(yè)的用人反饋，及時調(diào)整與時代發(fā)展不相適應(yīng)的教材內(nèi)容。

四、工作手冊式教材在教學(xué)中的應(yīng)用

（一）基于成果導(dǎo)向教育[6]（OBE）的教學(xué)實施

成果導(dǎo)向教育由Spady于1981年首先提出，這里工作手冊式教材在教學(xué)中的應(yīng)用遵循OBE的方法。首先，在教學(xué)中，教師給出學(xué)生要達(dá)成的學(xué)習(xí)成果目標(biāo)，這是一個多維的目標(biāo)，包括知識目標(biāo)、技能目標(biāo)、情感目標(biāo)等。在工作手冊式教材中，通過目標(biāo)分解，讓學(xué)生知道為什么要達(dá)成這些目標(biāo)。比如在教學(xué)生設(shè)置機器人工作速度的百分率時，通過視頻、動畫、圖文混合介紹的案例等手段，讓學(xué)生了解工作速度在安全與效率方面的重要性，從而讓學(xué)生運用自己已有的知識結(jié)構(gòu)去思考得出學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成的必要性。其次，教師通過引導(dǎo)問題的拋出，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力潛能，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，通過多種方式來達(dá)成學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。課前，學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)平臺學(xué)習(xí)有關(guān)知識點，教師通過智慧平臺的數(shù)據(jù)分析功能，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，從而對教學(xué)過程給出相應(yīng)的調(diào)整。課中，通過小組合作，討論解決工業(yè)機器人的相關(guān)問題;由于工業(yè)機器人專業(yè)存在大量的實際操作訓(xùn)練，教師示范的過程、優(yōu)秀學(xué)生的操作過程由小組中指定的學(xué)生進(jìn)行視頻拍攝，這樣可以增強學(xué)生學(xué)習(xí)小組之間的經(jīng)驗交流，幫助學(xué)習(xí)有困難或?qū)W習(xí)進(jìn)度較慢的同學(xué)共同進(jìn)步。課后，學(xué)生通過學(xué)習(xí)平臺進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)的知識點，同時對于技能不熟練的同學(xué)，借助平臺可以復(fù)習(xí)鞏固已學(xué)的知識點和強化技能訓(xùn)練，提高熟練程度。最后，通過學(xué)生的自我評價，小組互評、學(xué)習(xí)成果展示等教學(xué)活動，了解學(xué)生的學(xué)生效果，以便教師在教學(xué)中及時采取措施做出改進(jìn)。

（二）基于類型教育的多元化人才培養(yǎng)

由于中職機器人專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)興趣的差異，不同學(xué)生希望達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)存在較大的差異。在教學(xué)時因材施教，才能充分挖掘每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，實現(xiàn)多元化的人才培養(yǎng)目標(biāo)。比如對中專畢業(yè)后打算就業(yè)的同學(xué)，應(yīng)加強對基本操作的規(guī)范化訓(xùn)練，將1+X證書制度的有關(guān)內(nèi)容融合在平時的專業(yè)學(xué)習(xí)中，通過活頁式、工作手冊式教材的靈活添加內(nèi)容，將工業(yè)機器人企業(yè)最新發(fā)展的技術(shù)內(nèi)容傳遞給學(xué)生，以實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程與工作過程的對接，學(xué)習(xí)內(nèi)容與工作內(nèi)容的對接，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)形勢發(fā)展的一線技能人才;對打算進(jìn)一步深造的同學(xué)，應(yīng)側(cè)重機器人理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí);對于參加技能大賽的同學(xué)，應(yīng)提高機器人技能操作的熟練程度和難度?？傊瑢τ诓煌瑢W(xué)習(xí)層次的學(xué)生采取差異化教學(xué)，能最大化地促進(jìn)每一位學(xué)生合適的成長。

五、工作手冊式教材應(yīng)用的評價

對學(xué)生的評價是立體的，全方位的。通過科學(xué)有效的評價體系，不但可以促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)，也可以使教師根據(jù)學(xué)生的反饋情況，對活頁式、工作手冊式教材及時做出內(nèi)容上的調(diào)整，以適應(yīng)學(xué)生的實際情況。不同于傳統(tǒng)的結(jié)果評價，這種評價既注重結(jié)果評價，也注重過程評價。工作手冊式教材中很多問題是沒有唯一答案的，這時考查的是學(xué)生的發(fā)散性思維能力、創(chuàng)造力，只要解決方案言之有理，符合實際，都要給予好的評價。工業(yè)機器人專業(yè)有很多操作不僅要求能正確規(guī)范，還要求有一定的熟練程度，這時評價又涉及發(fā)展性的問題，只要學(xué)生每次都能有進(jìn)步，熟練程度在逐步提高，這時給出的是發(fā)展性較好的評價。工作手冊式教材鼓勵學(xué)生在解決問題的同時，能積極思考，提出有價值的問題，供同學(xué)交流討論。進(jìn)一步地使學(xué)有余力的同學(xué)也可通過學(xué)校搭建的平臺，同校外企業(yè)、行業(yè)專家交流討論。提出問題的過程也是創(chuàng)造力挖掘的過程，這是核心素養(yǎng)得以提高的表現(xiàn)，這時給出的是核心素養(yǎng)發(fā)展?jié)摿玫脑u價。通過立體式的評價，可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造力以及發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，以適應(yīng)第四次工業(yè)革命對中職工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)生的能力要求。

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基金項目：江蘇省職教學(xué)會2021-2022年度職業(yè)教育研究課題“中職機器人專業(yè)工作手冊式教材開發(fā)的研究”（課題編號XHYHBL2021128）

作者簡介：張元通（1974—?），男，碩士，高級講師，主要學(xué)術(shù)成就：主持江蘇省職教學(xué)會2019—2020課題且已結(jié)題，發(fā)表論文多篇。