“岗课赛证”融通的“工业机器人视觉技术及应用”课程教学改革与实践*

2024-04-12 06:29李水明邵长春
南方农机 2024年7期
关键词:课赛岗课赛证职业技能

李水明 ,邵长春

(柳州铁道职业技术学院智能制造学院,广西 柳州 545006)

0 引言

2021 年,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》,提出了“岗课赛证”育人机制,完善课程体系,推进课程教学内容和教学模式的改革[1]。2022 年教育部发布的工作要点提出深化产教融合,推进“岗课赛证”综合育人[2]。为落实产教融合并提高课堂教学质量,探索“岗课赛证”融合教学模式,对接机器视觉行业岗位需求、职业技能大赛和“1+X”证书制度,改进课程内容及教学方法,培养机器视觉技能型人才。“工业机器人视觉技术及应用”课程是机电一体化技术专业及工业机器人技术专业等专业的高职学生的专业核心课。课程主要包括机器系统的相机选型,镜头、光源等硬件的配置设计,软件算法平台算子的参数调试、脚本程序的编写等内容。机器视觉相关课程是进入消费电子、汽车制造等智能制造领域必须掌握的视觉技能实训课程。

课题组以高职“工业机器人视觉技术及应用”课程为例,通过充分调研机器视觉技术在智能制造中的应用,明晰机器视觉维修维护的行业标准,把企业的机器视觉典型应用案例作为实训项目,将“1+X”证书考核内容及全国高职院校职业技能大赛的“机器视觉系统应用”比赛技能点融入教学,重构“工业机器人视觉技术及应用”课程标准,提出有用、有景、有趣、有效的“四有课堂”教学改革,衔接产业、培养创新人才,提高学生的学习主动性,提高人才培养质量[3]。

2021 年新增全国职业院校技能竞赛“机器视觉系统应用”赛项,但目前“工业机器人视觉技术及应用”课程未与技能竞赛的考点深度融合。开展机器视觉技术课堂改革,推动“岗课赛证”融通符合国家《中国制造2025》提出的由制造大国向制造强国转型,由传统制造向智能制造转型升级的要求[4]。“工业机器人视觉技术及应用”课程是工业智能制造领域必须要掌握的重要技能课程。在教学过程中强化机器视觉技能实践,完善课程体系及成绩评价体系,实施新形态项目化教学,是提高学生技能水平和职业素养的关键一环。

1 “工业机器人视觉技术及应用”课程“岗课赛证”融通的方向

本课程对应“1+X”机器视觉系统应用技能证书、全国高职院校职业技能大赛“机器视觉系统应用”赛项及智能制造机器视觉岗位的需求,做到课程与岗位结合、课程考核要求与技能竞赛结合,满足企业岗位需求及技能竞赛需求,提高学生的岗位适应能力并激发学生的学习兴趣。

1.1 机器视觉技术专业岗位

机器视觉技术可应用于产品检测、视觉定位、产品尺寸检测等领域,面向汽车制造、医药生产、食品加工、自动化设备生产等企业,对接企业视觉分拣、视觉定位、视觉表面检测、视觉程序设计、视觉专业技术服务等岗位。

1.2 “工业机器人视觉技术及应用”课程标准

对接企业机器视觉岗位需求和机器视觉行业标准,结合全国高职院校职业技能竞赛“机器视觉系统应用”和“1+X”机器视觉系统应用证书技能需求,以学生为中心开展有用、有景、有趣、有效的“四有课堂”改革,制定课程标准,明确课程教学内容,涵盖数字图像处理基础、工业相机的数据接口参数选型、镜头焦距参数计算、光源设计、机器视觉算法平台编程、脚本编程等教学内容。对课程成绩制定多元评价标准,对取得“1+X”证书或其他技能证书、参加职业技能竞赛的学生添加成绩认定标准;融入课程思政内容,培养学生的职业素养、团队协作能力以及爱国主义情怀。

1.3 全国高职院校职业技能大赛赛项要求

“工业机器人视觉技术及应用”课程对应的职业技能大赛为全国职业院校“机器视觉系统应用”赛项的国赛和省赛。机器视觉技术是智能制造的关键组成部分,为制造业转型升级提供有力保障。将比赛技能要求融入教学内容,以赛促教,推动产教融合。在课程任务中结合技能大赛的机器视觉先进技能知识点,并融合奋力拼搏、团队合作、精益求精及技能比赛职业素养等课程思政内容。“机器视觉系统应用”赛项要求掌握的知识点有相机的选择、镜头的选型、光源亮度的调整等硬件设备选型及安装,物品的识别、检测、定位、缺陷检测等软件算法平台的应用程序编写[5]。

1.4 机器视觉技术“1+X”职业技能标准

根据“机器视觉系统应用”职业技能等级标准要求,面向机械制造、食品生产等企业的岗位需求,将机器视觉技能等级分为初级、中级、高级。其中,初级要求掌握机器视觉系统的硬件安装及软件调试;中级要求根据检测物体的需求,设计视觉检测方案并编写软件程序;高级要求根据检测物体设计检测方案,能使用高级语言编写视觉程序并能使用3D视觉技术[6]。

2 “岗课赛证”融通的机器视觉课程教学方法

根据机器视觉工种岗位需求,“工业机器人视觉技术及应用”课程结合全国职业院校技能大赛技能考核点及“1+X”“机器视觉系统应用”技能证书考核知识点,重构“工业机器人视觉技术及应用”课程体系,运用有用、有景、有趣、有效“四有课堂”教学模式,实施“岗课赛证”融通的机器视觉课程教学方案,如图1所示。

图1 “岗课赛证”融通的机器视觉课程教学方案

2.1 “四有课堂”教学模式

针对传统教学方式的不足,提出采用有用、有景、有趣、有效“四有课堂”教学改革方式。根据“岗课赛证”产教融合,制定“工业机器人视觉技术及应用”课程标准,提炼智能制造企业机器视觉岗位典型应用案例作为教学任务,采用新形态项目式教学,按机器视觉技能学习规律设计教学内容。项目一,齿轮视觉检测;项目二,药品视觉检测;项目三,书签视觉识别;项目四,气缸涂胶轨迹检测;项目五,牛奶盒缺陷检测;项目六,种子视觉分拣;项目七,3D 相机视觉物体测量。本文选取教学任务中的项目二进行说明。在制药企业实际生产中,首先提炼典型“有用”任务——药品视觉识别项目,具体任务要求是通过视觉检测胶囊药板的胶囊数量和方向是否一致及生产日期是否清晰,将检测结果发送给服务器。其次是创设“有景”实例教学情景,基于工作过程将项目细分为三个具体识别任务,分别为药品胶囊数量识别、药品胶囊药板的胶囊颜色方向一致性识别、胶囊药板生产日期缺陷识别。学生通过完成系列任务,从新手到能手,掌握机器视觉的相关技能。再次,采用“有趣”的教学方法,以学生为中心,教师采用启发式教学方法引导学生;学生在学习任务相关的视觉知识后,去完成机器视觉药板胶囊检测任务;在学生完成任务后师生共同进行评分,在任务实施过程中融入精益求精的课程思政理念。最后,在课后进行“有效”的教学效果测评,通过对学生进行问卷调查等方式对教学效果进行评价反馈,教师通过“有效”的教学反馈改进教学内容。

2.2 “四有课堂”教学改革设计流程

“工业机器人视觉技术及应用”课程实施“线上+线下”教学,采用有用、有景、有趣、有效“四有课堂”教学方式。“四有课堂”教学改革具体设计流程如图2所示。

图2 “四有课堂”教学改革设计流程

1)课前预习。创设“有用”教学任务,按制药企业产品检测岗位需求,提炼药品胶囊视觉检测典型案例。教师在智慧职教云平台上发布学习任务及课程微课、文档等相关的学习资料,融合技能比赛的考点,提出任务完成要求,学生通过智慧职教云平台提前了解并学习课程任务相关知识。

2)课中导学。①部署“有景”视觉检测任务应用场景,在“工业机器人视觉技术及应用”课程中融合岗位需求及技能比赛知识点的药品胶囊视觉检测应用场景,符合企业岗位需求,以教师为主导、以学生为主体。教师采用探究式教学方式循序渐进,先让学生在任务实施前学习视觉检测的相关图像匹配等知识,教师引导学生设计视觉检测方案。教师扮演任务发布方,学生扮演任务执行方,学生在学习相关知识后,组成团队,讨论任务方案。②学生完成“有趣”教学子任务,通过机器视觉方法识别药品胶囊药板的胶囊数量和胶囊摆放方向、识别胶囊药板印刷的字体是否完整。在学生任务实施过程中融入团队合作、精益求精、竞技精神和职业素养等课程思政内容。在任务完成后将“1+X”职业技能证书的考核评分融入任务评价[7]。教师与学生共同对任务的效果进行验收,首先是学生自我评分,其次是学生间互相评分,最后由教师进行评分并点评[8]。

3)课后拓展。课后学生通过智慧职教云平台对机器视觉知识进行拓展,通过发散思维,在学习了胶囊药板视觉检测后,对文具油画棒进行检测,识别彩色油画棒的数量及颜色,识别判断是否有缺、漏的产品。同时实施“有效”教学效果评价,学生在智慧职教云上对自我学习效果进行评价,教师通过学生的自我评价检验是否达到预设的教学效果。

2.3 成绩多维评价

“岗课赛证”融通的“工业机器人视觉技术及应用”课程采用多维度对学生成绩进行评价,评价体系采用多种方式,包括过程性评价、期末考核成绩、“1+X”证书考试成绩、职业技能大赛成绩等。课程成绩可以由“1+X”证书考核成绩或“机器视觉系统应用”等赛项的成绩进行认定,对课程成绩进行多维度评价[9-10]。

3 “岗课赛证”融通的课堂教学效果

“岗课赛证”融通的课堂教学以学生为中心,紧跟机器视觉岗位需求,融合“机器视觉系统应用”技能大赛技能点和“1+X”证书考点,采用有用、有景、有趣、有效“四有课堂”教学方式,提高学生的动手能力,激发学生的学习主动性。在柳州铁道职业技术学院2020 级机电一体化技术应用专业中采用“岗课赛证”融通的教学改革方式,“工业机器人视觉技术及应用”课程课堂实践任务参与完成度从65%提高到85%,课后拓学完成率由73%提高到87%。实施多维度成绩评价后,学生参加“工业机器人操作与运维”“1+X”证书中级考核通过率高达90%,还有学生参加广西高职院校职业技能大赛“机器视觉系统应用”赛项获得省级二等奖。通过实施多维度课程评价,学生的成绩可由职业技能大赛的成绩或通过“1+X”考核获得证书的成绩认定,该方式极大地激发了学生参加“1+X”证书考核和参与职业技能大赛的热情。

4 结语

本文通过重构“工业机器人视觉技术及应用”课程标准,实施“岗课赛证”融通的产教融合教学,开展有用、有景、有趣、有效“四有课堂”教学,探索学生成绩多元评价、全过程综合性评价机制;通过课程改革提高了学生的技能水平,使其能够更好地适应机器视觉相关岗位的需求。

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