中职机器人专业工作手册式教材开发的研究

摘 要：中职机器人专业工作手册式教材开发基于学生创造力的挖掘，面向工作过程，采用学校、企业、社会多元驱动的教材开发机制，实行纸质和“互联网+”的多媒体教材，能够培养学生独立思考、进阶学习、自主发展的能力，使得中职工业机器人专业学生就业有技能，深造有基础，创新有源泉。

关键词：创造力;挖掘;机器人;工作手册;教材

一、创造力挖掘的概念和内涵

陶行知说：“教育不能创造什么，但它能启发解放儿童创造力以从事于创造之工作。”[1]现代意义上的创造力是人类在已有知识和经验的基础上，针对特定的问题而开展创造新知识、新技术、新方法、新想法的能力。中职学生的创造力挖掘是指在教学活动中培养学生的创造性思维。创造性思维本质是发散性思维，而发散性思维的培养要求学生遇到问题时，能从多角度、多方位、多维度、多层级去思考，去构建问题的求解方案。创造性思维要求突破现有知识体系和传统方法的束缚，解放手和大脑，挖掘事物联系的内在规律，在螺旋式上升的学习过程中获得创造力的提升。问题的解决方案往往不是唯一的，在解决问题的过程中，学生通过合作、讨论、头脑风暴等活动，通过不同方案的对比、选择、扩展等进行学习活动的深化。创造力挖掘通过积极主动的、探究式的学习，让学生真正理解所学内容，从而建构个人的知识和能力体系并有效迁移应用到真实情境中来解决实际问题。

二、中职机器人专业工作手册式教材[2]开发的意义

国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》提出，职业教育与普通教育是两种不同教育类型，具有同等重要地位。国家将职业教育作为一种类型教育，放在了与普通教育并列的位置。中职工业机器人专业培养掌握工业机器人的理论知识、应用技术和操作技能人才。教材又称课本，它是依据课程标准编制的、系统反映学科内容的教学用书，教材是课程标准的具体化。工作手册式教材对接企业工作流程和实际需要，实现工作任务与学习任务的对接、工作标准与学习标准的对接、工作过程与学习过程的对接。由于工作对象和工作任务的不同，工作手册式教材采用内容可重新组合的活页装订形式，具有一定的柔性。活页式及工作手册式教材使专业课程开发、项目选择的逻辑关系安排更贴合企业，可以做到学习内容与企业设备一致，学习过程与企业实操过程一致，从而解决学习内容与企业实际嚴重脱节的问题。

三、中职机器人专业工作手册式教材的开发策略

（一）坚持创造力挖掘导向，推动学生学习方式的变革

首先，将工业机器人专业课程的学习与时代的发展联系起来。由信息化、智能化引领的技术变革正深刻改变人类生产、生活和服务方式，工业机器人技术是实现学生学习新技术和实现职业理想的一个有效桥梁。强化核心价值观引领，实现“课程思政”与机器人专业课教学的深度融合。学生明白了为什么学习机器人技术、学习机器人技术的正确方法和态度，才能从思想的认识根源上解决学习动力问题，保持长久的学习兴趣和热情。教学内容通过合理设计引导问题，激发学生的创造力潜能，变被动学习为主动学习，培养工匠精神，发展核心素养。例如对串行通信和并行通信知识的学习，学生传统的学习方法是死记硬背串行通信和并行通信的特点，从而造成即使记忆了也不能深入理解，更谈不上灵活运用串行通信和并行通信的特点去解决实际的问题。工作手册式教材的开发将串行通信和并行通信的学习，放到实现工业机器人和PLC通信的工业应用背景下，让学生首先通过自己查找资源、同学交流讨论、寻求老师和校外企业兼职专家帮助等方式，来比较这两种通信方式在传输效率和硬件开销方面的不同特点，从而决定在特定的工作条件下选择哪一种通信方式;其次，在教师的指导下，学生在工业机器人上通过实践操作来比较串行通信和并行通信的不同特点;另外，工作手册式教材采用活页形式，设定不同层次的问题应用领域，拓展串行通信和并行通信的应用场合和空间，让学生实现知识和能力的迁移，适应终身学习和不断发展的时代需要。教材的活页化形态让不同学习需求的同学得到充分学习和发展的空间，形成差异化发展。坚持创造力挖掘导向能够充分挖掘学生的创造力潜能，实现从灌输式、被动式学习向探究式、主动式学习的转变。从而培养学生独立思考、进阶学习、自主发展的能力，使得中职工业机器人专业学生就业有技能，深造有基础，创新有源泉。

（二）坚持与信息技术的融合，开发“互联网+”[3]的立体化教材

第四次工业革命以智能制造为主导，正深刻地改变着工业的生产方式。为适应这一发展趋势，中职工业机器人专业工作手册式教材开发需要实现与信息技术的深度融合，“互联网+”形式的立体化教材可以将工作过程与学习性工作任务有机融合。传统工业机器人专业教材主要以纸质形式呈现，可以展示知识点的内容和技能操作要求，但不能清晰地显示机器人的操作过程以及实现操作技能学习的互动反馈。“互联网+”的立体化教材将机器人指令操作学习可视化和实现对学习效果的及时反馈。学生在学习工作式教材时，往往需要查找包括文字、图像、视频、动画、仿真等各类资源，“互联网+”形式的立体化教材可以实现学习过程的最优化，提高学生的学生效率。比如学生在学习安全操作规范的过程中，事先将企业真实的操作过程用视频记录下来，学习企业规范化的工作过程，从而实现学习过程对接企业的真实生产过程。工业机器人的操作运行有一定的危险性，使用虚拟仿真技术，可以让学生提前发现一些因考虑不周而出现的编程缺陷和错误，这样既能起到鼓励学生大胆进行创造力的挖掘，又能避免可能造成的机器损坏和人身伤害。利用虚拟现实技术模拟真实的机器人操作过程，可以让学生真实地感受操作效果。对于PLC控制指令的执行，传统的纸上模拟分析，很难让学生有直观的印象，从而造成学习效果不佳。虚拟仿真技术将难以观察到的PLC指令执行过程形象地展示出来，让学生获得较好的学习体验。采用线上线下相结合的多媒体化的立体式教材，能够有效引导学生学习，降低学习难度，激发学生兴趣，启迪学生创造力的挖掘;同时能够对接企业的生产过程，实现学习过程的工作化。

（三）坚持以“教学做合一”思想[4]引领，培养学生实际工作能力

陶行知的“教学做合一”思想理论是一个系统的教学理论。在中职工业机器人专业课程教学中，坚持“做中学、学中做”，可以讓学生及时将所学知识应用到实践中，实现学习过程与工作过程的深度融合。比如在工作手册式教材中，提出应用触摸屏实现工业机器人的二层码垛这一任务。首先学生要开动脑筋，挖掘创造力潜能，进行触摸屏的结构布置及合适的图形界面表达形式。接着根据便于应用和不产生运动干涉的要求，进行码垛堆放平台和原料放置平台的合理布置及安装。对于实现这一工作任务的PLC模块编写和程序功能实现，更需要学生在借肋各类学习资源和学习平台，进行小组合作、讨论思考，充分调动创造力潜能，完成工作任务的解决方案。当有了初步方案后，学生还需经过仿真模拟，实际上机调试等过程。这个过程有时不是一步到位的，更多时候是一个不断反复调整优化的过程。这个学习过程充分体现了“做中学、学中做”的思想内涵。

（四）坚持采用社会、企业、学校多元驱动的教材开发机制

对于中职机器人专业工作手册式教材的开发，采用社会、企业、学校多元驱动的教材开发机制，可以发挥社会、企业、学校各自的优势，从而实现教材开发过程的最优化。机器人相关企业的优势在于有着大量的工业应用经验，工业机器人企业参与教材开发，可以使教材内容与实际工作过程相符合，让学生的学习过程规范化。行业协会等社会组织，在标准、技术要求等方面的制定具有资源和人才优势，学校在促进学生全面发展、培养学生善于学习、自主学习方面有着丰富的实践经验。为发挥各自的优势，通过建立教材开发合作小组，吸收学校、企业、社会等方面人员，开发创造力挖掘的工作手册式教材。通过学校、企业、社会合作开发教材的方式，将“1+X”证书[5]的内容要求有机地融合到工作手册式教材中去。在这个过程中，学校在教材的开发过程中起着主导作用，企业和社会组织更多是起着参谋和咨询顾问的角色。学校调研企业用人需求计划，形成培养合格人才所要求的知识点、能力点、素养点要求。结合工业机器人专业人才培养目标，遵循教育学和心理学认知规律，编写工作手册式教材。工作手册式教材的开发要与时俱进，通过调研企业的用人反馈，及时调整与时代发展不相适应的教材内容。

四、工作手册式教材在教学中的应用

（一）基于成果导向教育[6]（OBE）的教学实施

成果导向教育由Spady于1981年首先提出，这里工作手册式教材在教学中的应用遵循OBE的方法。首先，在教学中，教师给出学生要达成的学习成果目标，这是一个多维的目标，包括知识目标、技能目标、情感目标等。在工作手册式教材中，通过目标分解，让学生知道为什么要达成这些目标。比如在教学生设置机器人工作速度的百分率时，通过视频、动画、图文混合介绍的案例等手段，让学生了解工作速度在安全与效率方面的重要性，从而让学生运用自己已有的知识结构去思考得出学习目标达成的必要性。其次，教师通过引导问题的抛出，挖掘学生的创造力潜能，激发学生的主观能动性，通过多种方式来达成学生的学习目标。课前，学生通过在线学习平台学习有关知识点，教师通过智慧平台的数据分析功能，了解学生的学习效果，从而对教学过程给出相应的调整。课中，通过小组合作，讨论解决工业机器人的相关问题;由于工业机器人专业存在大量的实际操作训练，教师示范的过程、优秀学生的操作过程由小组中指定的学生进行视频拍摄，这样可以增强学生学习小组之间的经验交流，帮助学习有困难或学习进度较慢的同学共同进步。课后，学生通过学习平台进一步学习有关的知识点，同时对于技能不熟练的同学，借助平台可以复习巩固已学的知识点和强化技能训练，提高熟练程度。最后，通过学生的自我评价，小组互评、学习成果展示等教学活动，了解学生的学生效果，以便教师在教学中及时采取措施做出改进。

（二）基于类型教育的多元化人才培养

由于中职机器人专业学生学习基础和学习兴趣的差异，不同学生希望达成的学习目标存在较大的差异。在教学时因材施教，才能充分挖掘每一个学生的学习潜能，实现多元化的人才培养目标。比如对中专毕业后打算就业的同学，应加强对基本操作的规范化训练，将1+X证书制度的有关内容融合在平时的专业学习中，通过活页式、工作手册式教材的灵活添加内容，将工业机器人企业最新发展的技术内容传递给学生，以实现学习过程与工作过程的对接，学习内容与工作内容的对接，培养适应企业形势发展的一线技能人才;对打算进一步深造的同学，应侧重机器人理论基础的学习;对于参加技能大赛的同学，应提高机器人技能操作的熟练程度和难度。总之，对于不同学习层次的学生采取差异化教学，能最大化地促进每一位学生合适的成长。

五、工作手册式教材应用的评价

对学生的评价是立体的，全方位的。通过科学有效的评价体系，不但可以促进学生的有效学习，也可以使教师根据学生的反馈情况，对活页式、工作手册式教材及时做出内容上的调整，以适应学生的实际情况。不同于传统的结果评价，这种评价既注重结果评价，也注重过程评价。工作手册式教材中很多问题是没有唯一答案的，这时考查的是学生的发散性思维能力、创造力，只要解决方案言之有理，符合实际，都要给予好的评价。工业机器人专业有很多操作不仅要求能正确规范，还要求有一定的熟练程度，这时评价又涉及发展性的问题，只要学生每次都能有进步，熟练程度在逐步提高，这时给出的是发展性较好的评价。工作手册式教材鼓励学生在解决问题的同时，能积极思考，提出有价值的问题，供同学交流讨论。进一步地使学有余力的同学也可通过学校搭建的平台，同校外企业、行业专家交流讨论。提出问题的过程也是创造力挖掘的过程，这是核心素养得以提高的表现，这时给出的是核心素养发展潜力好的评价。通过立体式的评价，可以培养学生的自主学习能力、创造力以及发展学生的核心素养，以适应第四次工业革命对中职工业机器人专业学生的能力要求。

参考文献：

[1]董莉.教育家型校长培训创新：文化内涵与时代价值——基于陶行知教育思想的探索.继续教育研究，2021（04）：82-84.

[2]曾繁京，黄龙鹏.现代学徒制视域下“焊接机器人应用”工作手册的开发，职业教育研究，2021（2）：69-73.

[3]陈岑.“互联网+”环境下的小学信息技术课堂.江西教育，2021（15）：83.

[4]畅肇沁，邢曙.陶行知师德思想体系探析.教育理论与实践，2021（7）：41-45.

[5]唐以志.健全1+X证书制度 增强职业教育适应性，中国职业技术教育，2021（12）：109-113.

[6]刘仁山.基于成果导向的工程应用型人才培养探索——以呼伦贝尔学院网络工程专业为例.职业技术教育，2020（02）：21-25.

基金项目：江苏省职教学会2021-2022年度职业教育研究课题“中职机器人专业工作手册式教材开发的研究”（课题编号XHYHBL2021128）

作者简介：张元通（1974— ），男，硕士，高级讲师，主要学术成就：主持江苏省职教学会2019—2020课题且已结题，发表论文多篇。