中职工业机器人技术应用专业学生核心素养培养与提升的探究

■陈振龙

（珠海市第一中等职业学校，广东 珠海 519000）

随着信息时代的到来，知识更新速度更快，创造科技新生态、经济新模式、职业新形态，学习的速度跟不上技术更新的速度。作为培育社会一线技能人才的职业学校，培育具备“学习习惯和终身学习素养”的技能型人才，培育具备“创造性思维能力和复杂交往能力”的复合型人才，比以往任何时候都重要。2014年，教育部明确提出中国学生发展核心素养，即学生应发展具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。它不是特定学科或情境的特殊素养，而是人必备的文化基础、自主发展、社会需求的最普遍、最根本的素养，是知识、技能、情感态度价值观的综合表现，是面向社会、面向未来职业发展的基础。中职学生需要核心素养支撑职业能力的发展，因此面向学生的职业发展需求，职业学校无论是对学生的理论学习还是实践教育，核心素养都是重中之重。

一、工业机器人技术应用专业学生的核心素养

工业机器人技术应用是2019年教育部新增的中职专业，但是有部分学校早已在校内开设相关专业，尤其是南方地区的一些学校。另外，2017年全国职业院校技能大赛（中职组）就设立了机器人技术应用赛项，该赛事使用的平台即是工业机器人工作站。经过几年的发展，工业机器人技术应用专业已形成了完善的人才培养体系，它是一个集机械、传感、电气等多学科交叉的专业，对学生的理论学习与动手实践能力要求较高。而学生核心素养的培养必须涵盖知识、能力与态度三个要素，经过几年的竞赛探索、教育教学实践，笔者认为中职工业机器人技术专业学生的核心素养主要体现在以下几个方面：

（一）学生的智能化经验改造与理论构建能力

工业机器人使生产智能化，智能化产品不断融入并推动社会的发展，学生在日常的生活中更是潜移默化地形成了自己的智能化经验，而通过工业机器人专业的学习改造学生固有的经验，对学生能否获取新知识至关重要。工业机器人专业逻辑性强且操作性要求高，学生学习过程中能否构建系统化的认识，直接影响其对工业机器人技术应用专业理论的掌握。改造固有经验，构建新的知识体系，这是学生持续成长的核心素养的重要组成部分。

（二）学生的仿真构建能力

工业机器人技术应用是一个多学科交叉的专业，对实训设备、环境要求较高，且工业机器人工作站的运行逻辑性较强，学生在学习的过程中能否使用仿真手段构建出系统，将直接体现出其对各交叉学科的掌握情况，同时还将影响到其后续专业学习与实践的体验效果。通过对工业机器人的仿真构建与反复测试，能够让学生更好地利用虚拟的软件完成对工业机器人的认识、操控与系统集成训练，且利用虚拟仿真能够最大程度地节约成本并在有限条件下开展更多的试错实验。虚拟仿真构建能力，可以让人突破资源与空间的约束、实现线上多人协助、多人合作，这是学生适应社会发展的核心素养的体现之一。

（三）学生的工程思维

学生开展工业机器人专业知识与技能的学习，离不开工业机器人工作站。工业机器人工作站是以一台或多台机器人为主，配以相应的周边设备，如变位机、输送机、工装夹具等，或借助人工的辅助操作一起完成相对独立的一种作业或工序的一组设备组合，这是一个根据需求定制的集成品。学生需在工作站上反复开展多学科的技能训练掌握定制化、系统集成化的工程思维，这是学生未来可持续发展、终身发展的核心素养的重要表现。

（四）学生的职业素养

职业学生的培养以就业为主，工业机器人专业的就业环境与发展尤其注重规范和要求，学生在校期间培养起来的职业素养将是其个人职业生涯成败的关键因素。作为工业机器人专业的从业者，除掌握本专业的知识与技能外，必须具备良好的沟通交流能力，以及良好的职业道德作为底线，这是学生职业发展核心素养的关键。

二、工业机器人技术应用专业学生核心素养培养与提升的方法探究

（一）项目化教学的“学中做”

通过项目教学与实训改造学生固有经验、构建系统的智能化理论，并在项目系统化设计与建模过程中提升学生的仿真构建能力。采用项目化教学方式，在教学过程中转变教师与学生角色，以项目为驱动、学生为主体，设计合适合理的实训项目，发布实训任务，通过自主学习与头脑风暴使学生对固有经验进行充分讨论或产生质疑，教师适当介入参与讨论并指导完成相应的任务或项目。通过这种学习方式，可以培养和锻炼学生自主学习、团队合作、开拓创新的能力。根据专业人才培养方案，结合工业机器人核心技能点设计从工业机器人认识、工业机器人典型应用到工业机器人综合应用的实训项目，开展项目化教学。

首先，以工业机器人本体、控制柜为学习载体，奠定学生专业核心基础技能，让学生改造固有经验，并掌握工业机器人基础知识和基本操作技能。设计以下实训项目，开展实训教学：

项目一：工业机器人认知，包括技能点：工业机器人结构及其作用、工业机器人操作规程、紧急情况的处理方法；项目二：工业机器人基本操作，包括技能点：工业机器人示教器使用方法、工业机器人坐标系统的标定、工业机器人各关节轴正负方向的判别及操作、工业机器人参数设置；项目三：工业机器人电气部分认知，包括技能点：工业机器人控制系统、驱动系统使用方法、各控制单元的使用方法、各种驱动系统的使用方法、工业机器人控制柜电路图中符号及电路绘制、工业机器人传感器的筛选与使用方法；项目四：工业机器人机械部分拆装，包括技能点：工业机器人机械部分装配工艺、工业机器人机械拆装安全规范、工业机器人机械结构的拆装及精度检测；项目五：工业机器人电气部分拆装，包括技能点：工业机器人电气部分装配工艺、工业机器人电气拆装安全规范、工业机器人电气回路的安装调试；项目六：工业机器人编程，包括技能点：工业机器人编程语言、编程语言格式及规则、工业机器人编程调试；项目七：工业机器人调试及故障排除，包括技能点：工业机器人机械部分调试方法、工业机器人电气部分调试方法、工业机器人程序部分调试方法、工业机器人常见故障排除。

其次，以工业机器人仿真软件为学习载体，通过不同项目的实训，培养学生的仿真构建能力。根据专业特点，设计以下实训项目，开展实训教学。

项目一：工业机器人的三维建模，包括技能点：设备产品三维模型建立方法与工艺、三维模型数据管理、工业机器人工作站三维建模；项目二：工业机器人典型工作的仿真，包括技能点：工业机器人编程仿真调试、工业机器人码垛工作站仿真调试、工业机器人涂胶工作站仿真调试、工业机器人搬运工作站仿真调试、工业机器人自动上料工作站仿真调试、工业机器人视觉跟踪检测仿真调试、工业机器人总线通信仿真调试、工业机器人立体仓库应用仿真调试。

最后，以工业机器人智能工作站为学习载体，打造学生专业核心技能综合应用能力。通过综合的机器人生产线，让学生在多学科的综合项目中提升综合应用能力，打造核心竞争力。设计以下实训项目，开展实训教学：

项目一：工业机器人工作站的安装与调试，包括技能点：工业机器人控制柜的安装与调试、工业机器人本体安装与调试、工业机器人外围电路的安装与调试、工业机器人应用模块的安装与调试；项目二：工业机器人智能工作站的调试，包括技能点：工业机器人基础设定、工作站PLC编程与调试、工作站机器人编程与调试、工作站在线检测装置模块的设定与调试、工作站可视化视觉检测设置与编程调试、工业机器人智能工作站联调与系统调试、工作站系统打包。

（二）创客式教学的“做中学”

通过创客式的工作与学习培养学生工程思维。创客式的教学是为通过各项开放式的工作训练学生的技能，并在解决问题的过程中获得相应的工程思维。从对工业机器人技术应用专业学生的学科培养转向核心素养培养，从对学生一般问题解决能力的培养提升到创造性解决问题能力的培养，提高学生融会贯通的跨学科知识运用能力和创新能力，让学生从运用知识到生成产品的创意过程中提升核心素养、获得全面发展，让学生在创作的过程中升华理论，并检验工程思维的养成情况。

创客式的“做中学”，转变以往照着做、模仿着做的学习的模式，是基于创造的体验性学习。“做中学”的教学模式由来已久，但更多的是让学生照着老师的指引做，或者仿照着做；而创客式的“做中学”强调的是让学生有创造地做，发挥学生的创新思维、创新创意，是基于体验式的学习，组织学生在相应情境下，通过观察、模仿、探究或游戏等方式开展教学，并培养学生的核心素养。工业机器人是一个多学科交错的综合性专业，涉及电子、电工、电气、自动化、数学、编程等，因此设计工业机器人专业的创客式教学项目可以有足够的复杂性，让学生投入足够的时间和精力去研究学习，并为学生提供足够的时间去创造；使项目贴近于生活或是来源于日常的生产，让学生有亲密感，并能够在项目活动过程中有足够的获得感；给项目预留足够的空间，让学生可以在活动中更多地与教师、同学互动共享，并充分发挥想象力，提升项目的扩展弹性。综上所述，设计工业机器人创客式项目，让学生们创客式的“做中学”，区别于传统的“做中学”依靠老师预设足够的问题，一步步引导学生完成项目的过程，而是更多强调学生们自己在活动过程中发现问题，且问题大多是来源于学生的。

（三）导向性、迭代式的动态评价模式，在评价的过程中渗透职业素养

弱化结果，注重过程，及时记录，多种方式收录学生学习过程的各种信息作为评价依据，真正做到导向性的评价模式。根据教学项目情况，分阶段进行全方位考核，根据学生状态调整的情况进行迭代式的动态评价。结合设计的工业机器人技术应用项目，学生们的阶段性操作规范、任务完成情况、实训报告、设备与环境整理将作为考核的多个阶段进行评定，成绩评定过程中弱化以往目标设定式的模式，如：学生们的知识、技能、情感目标是否达到预设的目标，而应尤其注重观察学生们在各不同的阶段中的“作品”与行为习惯。作品产出过程的设计、模型、成品的创造性、合理性，考察学生在各阶段中的创造性问题解决能力，行为习惯则展现学生各个阶段的职业素养养成情况。如：学生们第一阶段的任务完成过程，评价结果不应只注重学生们是否完成了任务，而应关注学生们是否对任务进行了合理的解读、理解，并据此设计了合理解决任务问题的方案，完成任务的过程中是否更多地关注操作规范与行为举止。

通过导向性、迭代式的动态评价，既不为学生们指明唯一的路径，也不指向某一清晰具体的结果，通过不断推演的过程，培养学生们独立思考的创客思维，在评价的过程中强调操作规范与行为习惯，不断地渗透学生们的职业素养。在评价的过程中，通过分多阶段对学生进行评价，降低实训项目难度，并在导向性、迭代式的动态评价过程中，仅仅为学生们指明一个粗略的方向，没有确定的路径与结果，在评价生成的过程中，培养学生的批判性思维，不断改造学生们固有经验，并提高学生们的拓展能力；各个不同的评价阶段，可以更多地提高学生们的总结归纳能力，从而达到培养并提升学生核心素养的目标。

三、结语

工业机器人技术应用是一个新兴的综合性专业，既要求培养学生多学科交叉的理论知识，又要求培养学生过硬的实践动手能力，这对教师和学生都提出了很高的要求。但是作为新兴专业，学校对于学生的培养同样不能再像传统一样只关注学生的知识与技能培训，应更多注重学生可持续的终身发展，强调学生的核心素养培养与提升。经过近几年来在中职工业机器人专业的学习研究，深入企业调研，并与相关高职院校集体研究衔接分段教育教学，本文对工业机器人专业技术应用学生的核心素养培养提出探究观点，并将在教学过程中不断地强化项目化“学中做”，通过项目任务驱动，以行动导向引导学生掌握核心技能，培养学生核心素养；在项目任务实训过程中，引导学生改造固有经验、构建系统的理论体系，提升仿真构建能力；并在创客情境化下，基于创造地做，落实创客学习，养成工程思维；通过过程导向、迭代式的评价方式落实渗透职业素养。总之，教师应从专业课程角度激发学生勇于探索及敢于面对挫折不屈不挠的精神，培养学生乐于分享交流，精工细分，小组合作探究、共同解决问题的智慧，从而提升学生终身学习、全面发展的核心素养。