刘海培 闫虎民 郝立果 钟平
(天津职业技术师范大学 天津 300222)
2018 年,习近平总书记在中非合作论坛上提出,要在非洲设立10 个鲁班工坊,向非洲青年提供技术和职业技能培训。为服务“一带一路”建设,天津市发起实施世界知名的职业教育品牌——鲁班作坊,天津职业技术师范大学与埃塞俄比亚技术大学合作共建埃塞俄比亚鲁班工坊。由于非洲的职业教育教学手段单一,专业技能相对薄弱,我国教育援外工作面临文化差异、地域阻隔等诸多障碍。针对非洲职业教育现状,埃塞俄比亚鲁班工坊打造进阶式工程实践创新项目(Engineering Practice Innovation Project,以下简称EPIP)——职业技能训练课程建设实践项目,提升工程实践创新能力,培养工匠精神,构建中国特色的职业教育国际化布局,适应当今全球化深入发展的新时代要求,率先引领中国职业教育走向世界舞台。
EPIP 是基于工程实践案例的职业教育模式,是中国职业教育的重要成果之一。EPIP 以工程、实践、创新、项目的理论研究与教学实践为基础,以实际工程项目需求为导引,进行实践体验。EPIP 采用从实践中来、到实践中去的项目管理系统,在实践中规范认知、掌握步骤、验证成果,进而拓展技术技能,创新性解决工程实践问题,最终得到新产品、新工艺、新功能或新技能。
EPIP 反映了一种新型教学模式的结构关系,通过企业工程案例、实践应用,达到创新能力培养的目标,以项目化思想贯穿实践,展现了职业教育快速、有效培育适合社会需要的创新型技术技能人才的途径和方法。工程实践创新项目教学模式理念,从兴趣出发,以真实工程为案例,通过项目实践进行实战与检验,不断拓展创新思维,提高学生的自主学习能力。采用工程实际案例的职业技能训练课程不仅培养学生的工程能力,还可以按照工程规范培养学生的工匠精神。
埃塞俄比亚是非洲联盟总部和联合国非洲经济委员会的所在地,埃塞俄比亚技术大学作为埃塞俄比亚唯一一所培养高素质职教师资的高校,致力于面向东非国家培养职教师资和技术技能人才。
2019 年7 月,在中国教育部的指导下,天津市政府确定在埃塞俄比亚实施高水平鲁班工坊项目,打造非洲鲁班工坊的标杆和样板工程;2019 年10 月,天津职业技术师范大学和埃塞俄比亚技术大学签署了一份合作备忘录,并在埃塞俄比亚技术大学建立鲁班技能训练培训中心;2021 年4 月,以线上形式在埃塞俄比亚技术大学和天津职业技术师范大学两地举行了埃塞俄比亚鲁班工坊揭牌仪式。
在天津市教委和埃塞俄比亚高等教育部的大力支持下,天津职业技术师范大学和埃塞俄比亚技术大学相互配合,超过数千名师生在联合项目中进行了交流,参建双方科学谋划、精心调研、专题研讨、互访考察,共同组建了具有丰富教学和科研经验的专家团队,积极推动工坊建设。埃塞俄比亚鲁班工坊职业技能训练课程按照工程实践创新项目教学模式,将鲁班工坊定位于人工智能领域,对接埃塞俄比亚技术大学的机械制造、电子与信息通信、电气电子技术3 个本科专业,设计了与其三个专业有关的职业技能实训类课程体系。为了建设高水平的鲁班工坊,埃塞俄比亚鲁班工坊职业技能训练课程通过配备世界先进、行业领先、兼顾企业生产实际和教学训练的装备,依托于技能训练设备,开发了“工业控制技术”“传感器技术”“机电一体化技术”“工业机器人技术”4 门课程,服务埃塞俄比亚“2025 年成为非洲制造业中心”的产业发展目标。
职业技能训练课程是现代控制技术综合技能实训类课程,重点培养学生的技能水平。根据专业技术技能培养计划的要求与当今社会经济发展和产业结构的变化,职业技能实训课程内容以传统控制技术技能为基础,以现代控制技术技能为方向,两者相结合,达到掌握现代控制技术技能的培养目标。通过对职业技术技能的培养和训练,注重培养工程实践能力,培养高技能应用型人才,体现全面发展的综合素质和能力的提高。
在新时代高校课程教学改革发展背景下,大学生获取知识的途径和方法有所创新,课堂教学资源与模式也发生了巨大变化。针对电气自动化方向的职业技能训练课程,通过调查和观察,发现学生动手能力强、思维活跃、能运用信息化手段助力学习,但缺乏创新创业意识、实践经验和岗位意识,与企业生产存在一定的距离。在产业转型升级背景下,培养学生的创新能力是当前课程教学的热点问题,也是痛点问题。为深入推进职业技能训练课程教学研究与应用,提升学生工程实践能力、创新能力和自主学习能力,基于EPIP 的职业技能训练课程,将工程实践创新项目教学模式理念作为基础,以智能制造实践技术应用为拓展,通过任务驱动的项目化模式,结合课堂翻转、赛制激励评价等教学方法手段,将传统教学和信息技术相融合,建立合理的师资队伍、创新的教学模式、与时俱进的课程内容,不断提升教学质量和技术技能人才培养水平。
EPIP 职业技能课程基于电气自动化方向职业本科教育以及埃塞俄比亚鲁班工坊实训平台,以立德树人为根本,以问题为导向,结合工程实际典型生产任务进行模块分布式、技能等级递进式、工程标准规范化的教学创新设计。在课程设计理念上,注重体现职业性、开放性和实践性;在课程教学思路设计上,训练内容通过对工程案例的分析讨论、现场教学和情境教学法帮助学生解决共性的理论认知问题,通过职业技能训练实训平台进行项目化实践教学,注重学生职业技术技能的培养。
EPIP 职业技能课程体系采用进阶式训练模式,主要包括了实训课程项目、学期阶段项目、毕业综合项目三个层次。根据现代控制技术技能培养目标,实训课程项目主要设计开发工业控制技术、传感器技术、机电一体化技术、工业机器人技术四门职业技能训练课程,通过工程案例将教学过程与生产实际对接的创新教学模式,提升学生的工程意识和能力。通过设计阶段性学期项目,将工程案例与教学过程相对接,仿真训练与实际操作相融合,模块设计与能力提升相对应,让学生在真实环境、典型任务中反复实践,提升知识、技能、素质,努力成为一名合格的职业技术人员。在学期阶段项目中,带领学生走进世界技能大赛训练基地,依托大赛设备通过项目案例进行实战与检验,不断优化数字教学资源,提高资源利用率,改变教学范式,提升教学质量和人才培养质量。在毕业综合项目中,通过赛制理念鼓励学生积极参与技能大赛,对接国际化标准,根据世赛标准和规范进行专项训练,进一步提高职业技术技能水平。教学过程以学生为主,不断拓展创新思维,创新教学过程自我评价,提升学生的创新能力和学生自主学习能力,培养职业教育师资。EPIP 职业技能课程体系架构如图1 所示。
图1 EPIP 职业技能训练进阶式课程体系
EPIP 职业技能训练课程以任务驱动的模式开展设计,采用标准化进阶式教学方法,由浅入深,由单元化实训任务和综合性实训项目构成。基于电气自动化方向职业本科教育以及埃塞俄比亚鲁班工坊实训平台,技能训练设计以工业自动化生产线控制系统作为案例,通过工程化、实践性、创新型、项目式教学模式,展现出一个真实和完整的项目认知,培养学生的创新技能。基于EPIP 的自动生产线控制训练模块具体项目化教学案例设计如图2 所示。任务一是从自动控制技术发展与安全文明生产出发,导入自动化生产控制系统的工程案例;通过任务二控制技术技能认知与任务三工业自动化相关核心技术的训练,帮助学生学习和理解完成实训所需的基本理论知识和规律,通过电气控制设备的接线、维护与维修等基本技能训练,使学生将所学理论知识应用到实际之中,提高他们分析问题和解决生产实践问题的能力;任务四是以单元化实训任务为导向,进行自动化生产线项目案例的系统设计与调试的工程实践,通过解决五个典型工程项目任务最终完成综合性实训项目,达到职业能力标准和岗位要求;任务五是采用自主创新的方式完成本项目的自主评价,重点培养学生的创新实践拓展能力,提高技术技能人才的培养质量。
图2 EPIP 教学模式自动生产线训练模块实战案例
1.工程化思想导入
依据职业技能训练课程的特点,通过引入世界技能大赛及企业的真实工程背景,实施工程实践导向、真实任务驱动式教学。利用先进的实训装备,搭建了一个工程技术环境,在职业技能训练课程讲授过程中体现工程应用能力,将模块内容按工程实施的阶段进行展开,将课堂知识与工程环节相结合。
技能训练模块选择企业当前实际生产中的一条工业自动化生产线,依据完整的工艺要求和安全操作规范,从自动控制技术发展的角度出发,结合工程化特点设计合理的任务。基于职业技能训练及埃塞俄比亚鲁班工坊的实训教学平台,在了解了控制技术的基础上引入工程标准,掌握自动控制基本技能,让学生将所学知识与实际工程相互联系,将课堂知识转换成解决实际生产问题的能力,培养精益求精的工匠精神。
2.实践性教学实战
实践性教学是通过工程案例与教学过程相对接、仿真训练与实际操作相融合、模块设计与能力提升相对应的教育教学实践体验而形成的理实一体的教育教学实践活动。以工程案例任务为主线,以问题为导向,依据实践项目案例制定训练任务计划,不同的任务解决不同的能力问题。
技能训练模块通过工程规范、任务驱动的教学理念进行教学过程构建,将电气自动化理论知识与控制技术训练内容进行有机组合,通过理论知识和实践训练的融合教学方式,激发学生主动学习的兴趣。自动生产线控制模块主要包括气动控制、变频控制、网络通讯、PLC 控制以及人机界面设计等任务。此外,通过竞赛方式,按照世界技能职业标准和规范,基于项目案例分任务进行技能专项训练,开发机械手搬运装配、自动化立体仓储、智能物流传送、自动检测质量控制以及生产过程数据采集等项目案例,同时与中国集训队的选手同台竞技,相互切磋技能,培养团队合作意识,提升实践能力。
3.创新型教学拓展
创新是能力拓展、思维发散、举一反三的过程,既是过程也是结果。职业技能训练课程实施过程中,自动化相关知识是不断更新发展的,为了适应工业不断发展的新知识,技能训练教学过程以企业项目实践为基础,应用行业内新技术、新方法,通过赛训结合、应用实践、自主创新的方式,鼓励学生自主学习,并按学习的进度传授学生制定评价规则的方法,让学生能自主评价,从而不断改进创新,培养学生的工匠精神和劳动品质。
技能训练模块可凭借一个生产线点动控制系统为引入点,讲授编程指令和方法,并进行控制系统的检验和调试训练。在学生完成指定的课堂任务后,鼓励学生采用更多的方法来完成该任务,并自行进行检验。学生通过不断的尝试和更新,并用自己的评价方式进行检验,能不断创新编程思路。此外,课程教学对接学科及技能竞赛,通过自动控制系统化项目实践教育培养方法,实现教学实践和技能竞赛的紧密衔接,培养出优秀的高水平技术技能型人才。
4.项目化教学统领
EPIP 项目化教学模式以项目实践为统领,以任务为导向,通过项目分析,针对不同工程项目任务的特点解决不一样的问题,将培养学生的师范能力和自主学习能力贯穿任务的全过程。整个技能训练课程的设计,是在依托自动化生产控制系统这一完整的项目需求,在五个大任务需求的贯穿下对项目进行规划,再根据规划进行器件采购、机械组装、电气配线、程序设计等具体任务的实施。课堂知识与工程环节有机结合,形成知识与技能的融合,培养学生解决工程实际问题的能力。
为了建设高水平的鲁班工坊,培养国际化职业教育师资,埃塞俄比亚鲁班工坊的EPIP 职业技能训练课程教学平台,根据课程体系建设定位的四大技术方向,从实际工程需求角度出发,分析企业真实工程案例,综合实训模式,着力于对埃塞俄比亚技术大学选派的骨干教师进行分批次、分阶段、标准化、进阶式专业技能训练。面对新冠疫情,埃塞俄比亚鲁班工坊“云揭牌”启动,采用了异地同构、线上线下相结合的教学方式,埃塞俄比亚技术大学配置与天津职业技术师范大学职业技能训练课程相同的设备,满足国际交流与教学需求。在教学资源建设方面,依据埃塞俄比亚技术大学校内专业和培养目标,开发制定了国际化专业教学标准、对应课程的双语教材以及EPIP 专业教学方案。埃塞俄比亚鲁班工坊骨干教师标准化进阶式EPIP 教学模式如图3 所示。
图3 埃塞俄比亚鲁班工坊进阶式EPIP 教学结构图
埃塞俄比亚鲁班工坊骨干教师标准化进阶式EPIP 培训分为三个阶段。第一阶段对埃塞俄比亚技术大学首批骨干教师进行了专业培训,采用线上和线下混合式教学模式,按照EPIP 教学模式对公共课程进行集中基础性教学。培训期间与在埃塞俄比亚的中方技术教师共同开展培训并指导技能训练,既讲授理论知识、技术应用和操作,又讲授EPIP 教学模式及应用方法。第二阶段采用了导师指导方式,分方向进行侧重教学。以工业控制技术和工业传感器为基础,将学员分成工业机器人和机电一体化两个专业研究方向,分别指派本专业资深教师担任导师,量身定制培训方案和培养计划,通过赛训结合的方式,依托世界技能大赛训练基地实施训练计划,对接国际化标准,根据世赛标准和规范进行专项训练。第三阶段是进行职业教育师资培养,采用翻转课堂的形式,在完成某一个项目案例分析后,组织学员分组进行教学研讨,然后各小组在查找资料、原理分析、方案比较、讨论总结的基础上,完成本项目的教学资源建设。通过课程讲授、验证教学方法与成效,锻炼了骨干教师的师范能力,为埃塞俄比亚和东非其他国家培养了职教师资和应用型技术技能人才。
EPIP 是中国职业教育模式走出去的第一步,埃塞俄比亚技术大学鲁班工坊的建设,结合具有本土特色的工程实践创新项目(EPIP)的先进教学理念,引领中国职业教育走向世界舞台。探索EPIP 的国际化路径及其内涵与策略,构建中国特色的职业教育国际化布局,这是从“授人以鱼”到“授人以渔”的一个重大转变,解决了非洲职业教育相对落后、教学手段单一的问题,在非洲乃至其他工业尚不发达的国家与地区起到了一种示范效应。
基于EPIP 的埃塞俄比亚鲁班工坊职业技能训练课程的教学设计,对接国际化标准开发了国际化专业教学标准、双语教材及教学方案,制定了EPIP 标准化进阶式职业技能训练课程体系,采用创新形式将工程案例展开于教学活动中,将专业理论融入工程实践,注重引领学生对专业知识的消化、吸收和运用,鼓励学生将理论知识和实践活动有机结合,为学生提供可视化的标准和规范,指导学生进行实践学习,为将来的职业活动打下了良好的基础。此外,职业技能训练课程将EPIP 教学理念融入职业技能大赛,在课程进行中,有意识地引入竞赛机制,实行赛训结合,鼓励学生不断挑战自己,获得更好的结果;同时在竞赛过程中不断交流和总结,以更好地理解知识点和技能点,达到课程预期效果,提升教学和人才培养质量。职业技能训练课程研究与探索践行EPIP 模式,为中国职业教育的创新发展提供了新的思路,成为培养和选拔优秀技术技能人才的国际交流平台,推动了我国职业教育的国际化发展。