基于OBE和CDIO的“工業(yè)機(jī)器人 編程與操作”課程教學(xué)探究

孟穩(wěn)

摘? ? 要：“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程，實(shí)踐性較強(qiáng)。文章對(duì)該課程引入OBE和CDIO教學(xué)理念，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了探究。經(jīng)實(shí)踐教學(xué)表明，該課程教學(xué)中引入OBE和CDIO教學(xué)理念，有效地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣、專業(yè)實(shí)踐能力以及職業(yè)素養(yǎng)，更好地滿足企業(yè)用人需求。

關(guān)鍵詞：OBE;CDIO;工業(yè)機(jī)器人;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1002-4107（2021）07-0091-02

OBE（Outcomes-based Education）即“以成果為基礎(chǔ)的教育”，又稱成果導(dǎo)向教育、能力導(dǎo)向教育或目標(biāo)導(dǎo)向教育，是指教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過某一階段學(xué)習(xí)所取得的學(xué)習(xí)成果或能達(dá)到的最大能力?；贠BE教學(xué)理念的人才培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生畢業(yè)后所需要的知識(shí)、能力和素質(zhì)，符合復(fù)合型技術(shù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate），是以產(chǎn)品研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，將工程科學(xué)和工程實(shí)踐整合為一體的教育模式，是基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。OBE與CDIO相輔相成，OBE教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)的是學(xué)校根據(jù)社會(huì)實(shí)際用人需求制訂人才培養(yǎng)目標(biāo)，CDIO強(qiáng)調(diào)的是將教學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合，以項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中學(xué)”的過程中提升專業(yè)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和工程系統(tǒng)能力[1]。

隨著我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃的推進(jìn)和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，工業(yè)機(jī)器人作為智能制造業(yè)的重要設(shè)備，在電子、汽車、化工、食品、裝備制造等行業(yè)中應(yīng)用得越來越廣泛，企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才需求不斷增加，要求也越來越高，除了專業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)等基本要求，更注重崗位適應(yīng)能力、獨(dú)立工作能力、信息處理能力以及人際關(guān)系處理能力和溝通能力等綜合能力[2]。如何通過教學(xué)改革有效提升工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量是目前高職院校亟需解決的問題?！肮I(yè)機(jī)器人編程與操作”是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程，文章基于OBE和CDIO對(duì)該課程的課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)評(píng)價(jià)等進(jìn)行探索，提升學(xué)生工程實(shí)踐能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、基于OBE理念的課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

OBE人才培養(yǎng)理念注重的是以成果為導(dǎo)向，并要有效地評(píng)估學(xué)習(xí)成果。因此，基于OBE人才培養(yǎng)理念應(yīng)反向設(shè)計(jì)課程目標(biāo)。“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”作為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)核心課程，該課程的培養(yǎng)目標(biāo)需要對(duì)應(yīng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求的分項(xiàng)指標(biāo)，并且要具有可評(píng)價(jià)性。通過對(duì)長(zhǎng)三角工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的用人需求調(diào)研，結(jié)合學(xué)校定位，制定了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求，其中涉及“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”課程畢業(yè)要求分項(xiàng)指標(biāo)：第一，具備安全生產(chǎn)意識(shí)，嚴(yán)格按照安全生產(chǎn)規(guī)程進(jìn)行操作;第二，能夠根據(jù)工業(yè)機(jī)器人典型領(lǐng)域工作要求，編制、調(diào)整工業(yè)機(jī)器人控制程序的能力;第三，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用方案，安裝、調(diào)試工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用系統(tǒng)的能力;第四，具有良好的團(tuán)隊(duì)合作精神和人際交流能力。根據(jù)畢業(yè)要求制定“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”課程的具體培養(yǎng)目標(biāo)，落實(shí)到該課程的教學(xué)大綱中

去，從而明確“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”課程的教學(xué)內(nèi)容。其課程目標(biāo)：第一，具備安全操作意識(shí)，嚴(yán)格按照行業(yè)操作規(guī)程進(jìn)行操作;第二，能根據(jù)工作應(yīng)用場(chǎng)景需求，完成工業(yè)機(jī)器人的基本操作;第三，能完成工業(yè)機(jī)器人典型工作領(lǐng)域（搬運(yùn)、碼垛、焊接等）的程序編寫和調(diào)制;第四，能夠就項(xiàng)目學(xué)習(xí)等問題與同學(xué)、教師進(jìn)行有效地溝通和交流，可以較好地和團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)揮作用;第五，養(yǎng)成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、敬業(yè)的工作態(tài)度。

二、基于OBE和CDIO的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)CDIO以項(xiàng)目為載體、將教學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合的工程教育模式，結(jié)合基于OBE理念設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人編程與操作的典型工程項(xiàng)目。根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)，將“工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維”“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程”“職業(yè)技能等級(jí)證書”考核內(nèi)容融入教學(xué)，以不同工業(yè)機(jī)器人工作站為教學(xué)載體，與北京華航唯實(shí)機(jī)器人科技股份有限公司合作開發(fā)教學(xué)項(xiàng)目。其教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)是以工業(yè)機(jī)器人實(shí)際典型工作領(lǐng)域?yàn)楸尘?，結(jié)合學(xué)校實(shí)際實(shí)訓(xùn)設(shè)備情況，以崗位需求為核心，堅(jiān)持以能力為本位，重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)，整合相應(yīng)的知識(shí)和技能，實(shí)現(xiàn)理論和操作的統(tǒng)一。本課程設(shè)計(jì)的典型工作項(xiàng)目有六個(gè)，分別為工業(yè)機(jī)器人的基本操作、工業(yè)機(jī)器人涂膠、工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、工業(yè)機(jī)器人碼垛、工業(yè)機(jī)器人焊接、工業(yè)機(jī)器人分揀。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及滿足個(gè)性化教學(xué)，每個(gè)項(xiàng)目制作適當(dāng)?shù)木€上學(xué)習(xí)資源（PPT、微課、測(cè)驗(yàn)等），主要包含基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)、拓展知識(shí)點(diǎn)和操作視頻，每個(gè)項(xiàng)目模塊都有作業(yè)和測(cè)驗(yàn)。教師通過線上平臺(tái)發(fā)布教學(xué)資源和教學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)平臺(tái)自主完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。

三、基于OBE和CDIO的教學(xué)方式改革

OBE理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，CDIO重視實(shí)踐教學(xué)，結(jié)合本課程的特點(diǎn)，項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容基于CDIO模式四個(gè)環(huán)節(jié)（構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)行）展開并結(jié)合線上線下混合式教學(xué)模式。

構(gòu)思階段：這一階段主要通過線上完成。教師通過線上平臺(tái)發(fā)布項(xiàng)目要求，布置線上學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析和探索。小組團(tuán)隊(duì)完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)，并對(duì)項(xiàng)目要求進(jìn)行構(gòu)思，確定項(xiàng)目實(shí)施的初步方案，明確具體任務(wù)和確定小組成員分工;并且各小組需要把項(xiàng)目的初步方案提交到線上學(xué)習(xí)平臺(tái)。

設(shè)計(jì)階段：這一階段是采用線上線下混合式教學(xué)模式。首先，教師通過線上學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布各小組的項(xiàng)目初步實(shí)施方案，讓學(xué)生先了解各組的項(xiàng)目思路。其次，線下組織學(xué)生展開項(xiàng)目討論，隨機(jī)選擇小組成員陳述項(xiàng)目實(shí)施方案的設(shè)計(jì)思路，包括程序方案、運(yùn)動(dòng)路徑以及過渡點(diǎn)個(gè)數(shù)的選擇等，其他組學(xué)生認(rèn)真聽講，陳述看法。教師針對(duì)討論的問題以及方案存在的重大問題提出修正，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目方案進(jìn)行修改和完善;除此之外，教師需要針對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況以及存在的問題等進(jìn)行補(bǔ)充講解。

實(shí)施階段：這一階段是通過線下實(shí)操完成。教師針對(duì)操作中的重難點(diǎn)進(jìn)行講解和現(xiàn)場(chǎng)演示。各小組按照項(xiàng)目實(shí)施方案進(jìn)行編程操作，同時(shí)教師巡視各小組的操作過程，對(duì)操作過程中存在的技術(shù)問題，給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，并對(duì)操作過程中存在的安全問題，進(jìn)行提醒和記錄。

運(yùn)行階段：這一階段是線下展示。首先，完成項(xiàng)目的自動(dòng)運(yùn)行;其次，使用PPT進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)，匯報(bào)內(nèi)容主要為該項(xiàng)目中工業(yè)機(jī)器人工作站的介紹、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案、實(shí)施過程中存在的問題和解決辦法。教師組織各小組學(xué)生進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，并分析項(xiàng)目運(yùn)行存在的問題、分析原因以及可以進(jìn)一步優(yōu)化的地方。同時(shí)，教師對(duì)各小組的整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行分析和對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生多角度思考問題和自我反思。

四、以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，多元化、多層次評(píng)估

基于OBE教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度評(píng)價(jià)，學(xué)生成果評(píng)價(jià)指標(biāo)要完全覆蓋預(yù)期學(xué)習(xí)成果，對(duì)應(yīng)預(yù)期學(xué)習(xí)成果（畢業(yè)要求）的各級(jí)指標(biāo)，指標(biāo)需要有明確具體的表述[3]。因此，考核方式應(yīng)多元化、多層次?！肮I(yè)機(jī)器人編程與操作”課程成績(jī)?cè)u(píng)定由線上學(xué)習(xí)成績(jī)、項(xiàng)目成績(jī)和期末考試成績(jī)組成，所占比例依次為10%、70%、20%。其中，線上學(xué)習(xí)成績(jī)包括線上學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、在線活動(dòng)參與和在線作業(yè)，所占比例依次為50%、20%、30%。項(xiàng)目成績(jī)由工業(yè)機(jī)器人的基本操作、工業(yè)機(jī)器人涂膠、工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、工業(yè)機(jī)器人碼垛、工業(yè)機(jī)器人焊接、工業(yè)機(jī)器人分揀六個(gè)項(xiàng)目成績(jī)組成，所占比例依次為10%、15%、15%、20%、20%、20%。并且，項(xiàng)目成績(jī)其評(píng)價(jià)主體為學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。因此，每個(gè)項(xiàng)目都需要制定3張?jiān)u價(jià)表，分別為學(xué)生自評(píng)表、學(xué)生互評(píng)表和教師評(píng)價(jià)表。其中，學(xué)生自評(píng)表的評(píng)價(jià)項(xiàng)目為專業(yè)技能、方法能力、社會(huì)能力以及自我評(píng)價(jià)及反思;學(xué)生互評(píng)表的評(píng)價(jià)項(xiàng)目為團(tuán)隊(duì)合作、溝通表達(dá)能力和專業(yè)能力;教師評(píng)價(jià)表的評(píng)價(jià)項(xiàng)目為學(xué)習(xí)態(tài)度、專業(yè)技能、團(tuán)隊(duì)合作能力、溝通表達(dá)能力。每個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目都有相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，比如，學(xué)生自評(píng)表里的方法能力項(xiàng)目的具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括能夠遵守安全操作規(guī)程、能夠較好地分析使用項(xiàng)目任務(wù)書、能夠發(fā)現(xiàn)自己在操作過程中遇到的問題并可以及時(shí)解決;社會(huì)能力項(xiàng)目的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)包括能夠積極參與小組討論、能夠主動(dòng)對(duì)其他學(xué)生提供幫助以及能夠接受小組分工并積極完成任務(wù)。

基于OBE和CDIO的“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”課程教學(xué)改革，強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向設(shè)計(jì)課程目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容是根據(jù)CDIO以項(xiàng)目為載體、將教學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合的工程教育模式，結(jié)合基于OBE理念設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人編程與操作的典型工程項(xiàng)目，并以CDIO模式的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行四個(gè)環(huán)節(jié)展開混合式教學(xué)，多元化、多層次評(píng)估學(xué)習(xí)成果。經(jīng)實(shí)踐教學(xué)表明，在“工業(yè)機(jī)器人編程與操作”課程教學(xué)中引入OBE和CDIO教學(xué)理念，有效地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣、專業(yè)實(shí)踐能力以及職業(yè)素養(yǎng)，更好地滿足企業(yè)用人需求，對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用復(fù)合型人才培養(yǎng)具有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張爽，龐靜，劉軍.基于OBE理念構(gòu)建專業(yè)學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)體系的研究——以供熱工程課程為例[J].黑龍江教育

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■ 編輯∕丁俊玲