高职院校新能源汽车技术专业“机器视觉”课程教学方法探索

李志刚

（南京城市职业学院现代教育技术处，江苏南京 210002）

0 引言

新能源汽车行业发展已近二十年，尤其近年来，世界各汽车强国纷纷从国家层面提出了“禁止销售燃油时间表”，采取不同措施限制燃油。我国更是积极主动、系统地推动新能源汽车行业的发展，甚至将新能源汽车作为七大战略性产业之一。习近平总书记曾指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路。因此，国家以及社会对于新能源汽车以及相关人才的需求也越来越多［1］。

在这样的背景下，许多高职院校也紧跟时代步伐，纷纷开设了新能源汽车专业，但该专业的发展现状却并不乐观。专业建设单一化、课程设置不合理、师资水平参差不齐、教学方法不得当、培养的人才不能满足汽车企业用人需求等问题持续存在。高职院校新能源汽车技术专业的课程设置首先要符合国家和社会对于人才需求的标准和要求，以岗位需求定教学内容，做到产学研融合，培养更多与新能源汽车企业相匹配的专业人才；另外，在教师的教学方法上也要结合岗位需求而有所创新，既要使学生能够学到扎实的理论知识，又能在丰富的专业实践活动中掌握技术。

1 新能源汽车技术专业教学模式分析

新能源汽车技术专业在我国高职院校备受学生欢迎，并逐渐成为热门专业。随着国家2025 战略的实施，机器制造业面临了前所未有的机遇和挑战。在工业转型和智能制造的过程中，机器视觉被广泛应用于提升生产线中，甚至被赋予代替人工、降低成本的重任。因此，很多职业院校在修改和调整新能源汽车技术人才培养方案的过程中，依据企业现实需求和就业导向，纷纷将机器视觉课程划入人才培养计划。虽然各职业院校对该课程的教学内容设置不尽相同，但对该专业的培养目标基本以面向企业实际应用和人才需求为主。结合对目前教学的实际情况分析，笔者发现普遍面临的问题主要有：重视理论教学，实践环节相对薄弱；教学内容不能与实际案例紧密结合，或难以激发学生的学习兴趣；课程的编程设计语言与企业实际应用有差异；教师教学方法不当，影响学习效果等［2］。

总结新能源汽车技术专业教学模式，基本上采用的是理论教学、实验教学、实训教学结合的教学模式，但因教师岗位能力与经验的缺乏和实验实训条件的限制，多数职业院校的专业课程教学仍然侧重于理论教学。比如讲授驱动电机与汽车控制系统时，如果教师不拿实例或者让学生看到接触到新能源汽车的内部构造，单纯地灌输理论知识是远远不够的。

机器视觉作为一种新兴科技已被广泛应用于汽车制造的各个环节。不仅可用于3D四轮定位、整车和零部件自动检测、汽车产品装配与加工，还被广泛用于智能驾驶中。由此可见，机器视觉类课程将是高职院校新能源汽车技术专业教学的重点。实际上，机器视觉是一门既强调理论又注重实践的，具有较强可操作性的交叉性学科。学生通过该课程的学习不仅可以掌握图像处理、机器视觉及智能检测方面的专业理论知识，同时也能通过专业性的综合设计性课程实践培养创新能力与技术能力。只有全面掌握机器视觉以及智能检测方面的理论与技术知识，才能提升学生毕业后从事相关行业的竞争力，进而满足行业实际需求［3］。

2 CBE教学模式在新能源汽车技术专业的应用

2.1 CBE理念的内涵

CBE（Competency Based Education），指的是以学生能力培养为中心的教育。它的理念和特点是以学生为中心。可以理解为整个教学目标的基本点和出发点是如何使学生具备从事某一特点职业所必需的全部能力。CBE教育理念强调学生的自我学习和实现，并建立相应的能力考核与评价指标对学习效果进行评价，以最大限度地保证学生专业能力与综合能力的获得，从而使其适应社会需求与发展［4］。

相较于传统教学模式，CBE教学模式有很大的优势。第一，在专业和教学设置方面，要根据企业岗位需求制定人才培养方案，依据方案进行课程建设；第二，在培养目标的选定上，它以技能培养为主，主要培养适应社会职业需求的技能型人才；第三，在教学方法上，根据学生的学习情况和专业要求而定；第四，在学生学习效果和成绩评定上，侧重于技能评定和过程实践考核；第五，在教学评价与反馈上，强调要及时反馈、及时调整。

2.2 CBE教学模式在新能源汽车技术专业的应用

CBE 教育理念在国外主要的应用对象是职业教育，其能力培养机制对我国的高职教育以及本科教育具有一定的借鉴作用。当然，虽然国内关于CBE 教育模式法的应用研究主要集中在职业教育领域，但它却同时适用于本科教育教学。

从当前高职院校新能源汽车技术专业的教学效果上来看，存在以下问题：首先，教学目标计划与社会需求并未做到完全同步。高职院校专业建设与人才培养应首先考虑能够与相关行业，尤其是当地企业的岗位需求相符，建设流程化、规范化的课程体系，培养和输送毕业后即可上岗的综合技能型人才。其次，理论教学重于实践操作，案例教学的质量不高。解决这一问题的关键在于CBE 模式的应用。CBE 教育理念正是解决学生学习结束后能够学以致用的问题，毕竟能力一旦养成，便将终身受用。这就要求专业教师在实际教学中不仅要重视案例教学，更要以更多鲜活的案例启发学生的学习思路，甚至创设更多的实践教学空间，让学生能够见到或者摸到真实的汽车零部件，去验证他们所学到的理论知识并加以运用［5］。

综上所述，不难发现，CBE 教育理念在新能源汽车技术专业的应用主要体现在以下几个方面：

第一，培养目标的设定。CBE 强调能力本位，要求以培养学生专业能力为目标，那么新能源汽车技术专业的培养目标应明确为培养能够从事新能源汽车装配、维修、销售、接待、车载终端软件开发和新能源汽车经理人等岗位的高素质技术技能型人才。

第二，教学内容的整合。新能源汽车技术专业课程各教学模块应该进行统一整合和整体设计。因此，每个课程教学中都可以将内容细分成项目或任务，每阶段完成的内容作为下个阶段的背景或前提，层层深入，让学生对课程有更系统、立体、清晰的认识，使他们在今后的工作岗位上面对工程项目时，知道如何开展工作。比如，机器视觉类课程，可以首先介绍生活中常见的相关案例引入概念，然后以某常用的品牌型号镜头为例，引导学生了解各类意见，以及这些硬件如何搭配成一个完整的视觉系统进行工作的。然后布置学习任务，让学生试着在不同类型的硬件中自己搭载视觉系统。

第三，教学实施设计。课程教学模块的设计应根据教学内容和企业需求确定，通过调查新能源汽车企业的相关人员职业能力要求，划分相应的实训工作任务，对标人才培养方案对课程培养目标的差异构建模块化课程。

第四，课程教学评价。课程实施过程中，教师应充分让学生了解CBE 教学理念，并制定学习计划，根据任务表，完成每个模块的学习目标。任务实施过程中，教师及时介入，通过案例引导、操作示范、参与讨论、指导学生竞赛等多种方式组织学生学习，掌握职业技能。整个教学实施的每一个环节，教师都要及时跟进，并对学生的学习效果进行考核，经过多次考核之后，在课程结束时，完成全部能力目标的评定。

本文的研究目的是将CBE 的能力本位教育理念引入到高职院校新能源汽车技术专业教学中，尤其是机器视觉课程的教学中，将其作为理论基础，探索CBE教育理念下，如何将逆向案例教学法引入机器视觉课程教学，以期培养适应汽车领域发展、具备专业综合能力的新型技能型人才。

3 基于CBE教育理念的逆向案例教学法在“机器视觉”教学中的应用研究

3.1 逆向案例教学法的含义

逆向案例教学法指的是以案例作为引入点和基础，以逆向思维的方式完成知识的传授。这种教学方法有两个重点，即案例和逆向。其中案例教学已在不同层次和专业的教学中获得大量认可与应用，其目的是为了让学生在枯燥乏味且生硬的知识点讲解中能够通过鲜活的实践案例，掌握核心要领，应将其与实践案例密切结合加以提炼，融会贯通。

逆向教学法是与传统教学过程相反的一种教学方法。传统教学的过程通常遵循概念与定义讲解、举例说明、实际应用这样的逻辑层次由理论上升到实践；而逆向教学法则与其完全相反，即所谓的反其道而行之。先从知识相关的应用层面出面，通过案例引入、自主学习、提问、讨论等方式逐步引入所需的知识点，进而再讲授概念、原理，讲授的过程注重启发学生的思维并与学生产生互动，激发他们的求知欲和探究精神。而在逆向教学法的实施过程中，通过引入案例的方式进行教学，即逆向案例教学法。

逆向案例教学法早期主要应用于英语教学。后考虑到该方法具有分阶段教学的特点，许多学者也将其推广应用于体育、医学和工程类教学当中。当然，除此之外，也有其他专业也采用此方法进行教学改革，从应用结果上看，该方法在提高学生学习兴趣、缩短理论学习与实践应用的衔接时间、提高学生综合职业能力方面都有很大的促进作用。

3.2 逆向案例教学法对机器视觉课程的适用性

根据目前新能源汽车技术专业对学生能力培养目标和人才培养方案的设定可以看出，本专业的实践性与应用性极强，人才的培养与社会和企业密不可分，这与CBE 教育理念和逆向案例教学法都十分契合。现有众多关于逆向案例教学法应用的研究案例与经验也为本研究提供了理论与现实依据。笔者在对现有逆向案例教学法的应用成果进行深入分析以后，拟将CBE 教育理念作为总的教学指导思想，以案例教学法作为“机器视觉”课程教学方法，探讨逆向案例教学法在“机器视觉”课程中的应用。

3.3 逆向案例教学在“机器视觉”教学中的应用

目前，新能源汽车技术专业的教师资源依然缺乏，许多高职院校虽然开设了新能源汽车技术专业，但所配备的教师却是传统汽车专业转变而来，经过简单的新能源汽车专业课程培训后上岗，因此，缺乏专业课程教学经验，这对学生们来说极为不利。笔者作为“机器视觉”课程的教师，将以“机器视觉”课程为例深入分析逆向案例教学法在该课程中的应用。

“机器视觉”课程主要涵盖了机器视觉系统、硬件选型、软件编程、项目实施方案、控制系统开发设计与调试等内容。在CBE 教育理念的指导下，可以将课程标准、教案、课件、教学案例、实训指导计划、教学评价等内容与项目任务驱动结合，逐一对照，进行项目化设计。比如项目一：认识与了解机器视觉系统。此部分内容涉及机器视觉的发展与应用史、基本原理等。该项目的教学可以首先以多个生活中与学生密切相关的机器视觉案例带入，让学生了解机器视觉于生活的作用和意义。再比如项目二：机器视觉系统设计与编程。目前“机器视觉”常用的编程软件是Halcon。这一项目在实施过程中，教师可先通过案例展示编程后的系统运行效果，然后通过关键性的问题，逐步引导学生倒推编程语言的逻辑关系与特点。这比直接讲授如何编程更能吸引学生的学习兴趣。否则，对于逻辑语言能力差的学生而言，或许遇到不懂的点会直接放弃学习。

在笔者实际的教学效果反馈中，发现在CBE 教育理念的指导下，逆向案例教学法其实可以贯穿机器视觉课程的始终，从对机器视觉岗位的定位于需求分析，到学生知识与能力的掌握情况再到教师教学效果的反馈等环节，均表明CBE 教学理念和逆向案例教学法相较于传统教学模式，更适合“机器视觉”课程的学习。

4 结语

新能源汽车技术和机器视觉系统技术发展日新月异，作为高职院校教师，始终不能停止追求新知的脚步。在“机器视觉”课程教学中，夯实理论基础的前提下，及时调查当地汽车企业对于人才的需求，甚至可建立校企合作教学模式，让学生真正走入企业、工厂，企业一线员工也可以来到课堂传授最丰富的实战经验。有条件的高职院校还可将机器视觉课程与人工智能和VR、AR 技术结合，将学生到不了的工厂操作间以VR 全景视频的方式在课堂上呈现，学生可以身临其境去感受、去学习。总之，为了培养学生的职业技能和综合能力，专业教师要不断摸索，分析自身优势和学生学习特点，根据不同情况，及时改进教学方法，做到因材施教、应岗施教，从而不断激发学生的学习兴趣，培养他们的职业能力、综合能力和创新能力。