基于“岗课赛证”融通的机器视觉课程改革

张 宇 吴立华 张冰洁

广东开放大学(广东理工职业学院)机器人学院 广东广州 510091

1 课程改革背景

近十年来，我国智能制造发展取得长足进步，但与高质量发展的要求相比，仍存在专业人才缺乏等问题[1]，提升人才培养效率、提高人才服务质量仍旧作为职业教育工作重点被国家、学校、专业重点关注。2020年，《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》明确提出，坚持服务高质量发展、促进高水平就业的办学方向，实施职业教育“三教”改革攻坚行动[2]。2021年全国职教大会提出，深化“三教”改革，“岗课赛证”综合育人，提升教育质量[3]。教育部2022年工作要点再次强调推进岗课赛证综合育人[4]。当前，各职业院校、各专业团队围绕“岗课赛证”融通开展了一系列教育教学研究改革工作，其中“岗的融入”“课赛证融通”成为改革工作的关键环节[5]。

高等职业教育的区域性和行业性很强，无法采用相同的课程模式来统一，其性质、功能和质量特色主要是通过课程表现，而课程建设是一个开放的、动态的活动体系，是一种不断更新的过程[6]。本文就基于“岗课赛证”融通开展的机器视觉课程改革探索与实践总结出的“一岗双师三面四讲”的课程教学模式进行探讨。

2 “岗课赛证”融通课程改革思路

通过将抽象概念具象化，落实“岗课赛证”融合。图1为基于“岗课赛证”融合的课程改革思路。

图1 基于“岗课赛证”融合的课程改革思路

“岗”：以区域经济社会发展为中心，以专业相关岗位需求为基础，通过企业调研、专题研讨与工程项目实践，选择具有代表性或发展潜力的典型岗位为课程目标岗位，并同步完成岗位工作内容、工作能力、职业素质要求分析。通过总结岗位职责与要求，构建岗位知识、能力、素养三个框架体系，结合“赛”“证”内容将框架体系升级为教学内容，其中“知识框架——理论知识教学”“能力框架——实训项目实践”“素养框架——课程思政育人”。在明确教学内容的情况下，做好课程团队安排和课程开设的软硬件准备。

“课”：根据“岗”完成对应知识、能力、素养的要求分析，明确课程内容与开设条件；根据“赛”导入行业企业学科技术最近成果、完整项目案例；根据“证”确认课程重难点，根据证书等级、案例层次，完成课程项目细节设计优化。综合“岗”“赛”“证”体现的知识、能力、素养要求与学生认知规律，确定课程类型、前置课程、后置课程、开设时间、课程内容体系、课程思政体系、学时需求与场地设备等细节信息，完成课程设计。

“赛”：以职业院校学生专业技能大赛赛项为着力点，深入分析理论知识与项目应用对应关系，按认知规律构建课程与赛项的知识结构思维导图。以整体化思维构建课程实训项目，根据知识结构思维导图将赛项任务拆解融入课程实训项目，构建实训项目体系图，保证学生知识结构和应用能力的一致性、完备性。与赛项内容结合，动态调整课程内容，可有效保证课程项目内容与时俱进，将最新科技成果与行业最新发展导入课程，在提升课程内容质量的同时，也为学生参加该赛项比赛打下基础。

“证”：围绕“1+X”职业技能证书要求，完成知识、能力、素养要求等级分析，将“1+X”证书案例有机融入课程项目，通过结合“1+X”证书案例与比赛项目要求，优化和完善课程理论知识与项目应用细节，把握课程重难点方向，通过科学设计重难点突破方法，优化课程项目与节奏。

3 “一岗双师三面”课程改革实施方法

3.1 课程基本情况

工业机器人技术专业以培养适应国家智能制造趋势、制造强国转型需求，从事工业机器人及应用系统的安装调试、操作编程、系统集成、维修维护、技术服务等工作，具有较强综合职业能力与素养的高素质技术技能型人才为目标。专业所属机器人学院为混合所有制学院，具备良好的校企合作、产教融合基础。机器视觉是制造业智能化的关键技术之一[7]，被广泛应用于工件定位识别、机器人视觉引导、尺寸测量、表面缺陷检测识别、OCR识别等制造场景中。机器视觉课程为工业机器人技术专业必修课，开设内容包含图像采集硬件知识、图像处理算法知识、机器视觉程序设计与应用、GUI开发与应用等四个部分。

3.2 课程改革实施方法

结合“岗课赛证”综合育人理念，在机器视觉课程实践中摸索、构建出“一岗双师三面”的教学模式，有效提升了教师团队教学能力与学生综合素养。

3.2.1 “一岗”，课程设置至少对应一项典型的就业面向岗位

为确保课程开设合理、课程内容先进、课程目的明确，课程设置至少对应一项典型的就业面向岗位。专业团队以粤港澳大湾区制造业发展需求为中心，以工业机器人技术专业学生工作场景需求为基础，通过企业调研、专题研讨与工程项目实践，在确定机器视觉与工业机器人结合实现智能化生产成为未来趋势、相关人才急缺的条件下，决定将机器视觉工程师纳入本专业人才培养目标岗位。

机器视觉工程师工作内容包含非标自动化设备视觉及运动软件的开发、视觉及运动控制方案评估及硬件选型、设备软件升级及维护。工作能力要求为可独立完成视觉及运动控制设备方案的评估、选型，独立完成视觉及运动控制台软件的框架搭建及程序开发，非标自动化视觉算法开发，熟悉视觉打光及硬件选型，熟悉Halcon、OpenCV等主流视觉软件开发及应用的深度学习算法者。职业素质要求为能够合理、有效地运用专业知识，沟通能力良好，忠于职守，实事求是，依法行事。

综合岗位信息可知，课程需要前置软件开发基础、运动控制基础。结合学生认知规律与专业课程课时统筹，机器视觉课程设置为理实一体的项目化教学课程，以“C语言程序设计”“Python语言程序设计”“PLC技术与应用”“工业机器人操作与编程”等课程为前置课程，开设时间确定为第五学期，内容为机器视觉系统理论与典型项目专项实训，“工业机器人技术专业综合实训”课程承接机器视觉与工业机器人的联动及系统维修维护实践内容。

3.2.2 “双师”，课程团队具备双师结构与双师素质

为确保课程符合教学要求、教学规律、企业项目规范、企业场景要求，课程教学团队需具备双师结构与双师素质。“双师”团队由专任教师与企业工程师组成，所有成员均具备双师素质，能够完成企业真实项目与岗位要求的课程落地与教学活动落地。

在课程设计阶段，专任教师完成“职业院校学生专业技能大赛机器视觉系统应用赛项”“‘1+X’机器视觉系统应用职业技能证书”的案例项目素材搜集与分析，搭建赛项、职业技能证书“二合一”的知识结构思维导图与分级的实训项目解构图。企业工程师完成机器视觉工程师工作岗位的典型项目素材搜集与设计，梳理完整的单一项目流程。通过展开“双师”团队互访实践学习、专题讨论、集体备课，完成“岗”“赛”“证”融合的知识结构体系与实训项目设计，形成课程教学实训指导书。课程运行阶段，专任教师与企业工程师联合授课、联合制定教学评价标准，并针对教学反馈动态调整课程，提升教学成效。

3.2.3 “三面”，课程调整面向岗位、面向比赛、面向证书

为确保课程活力、课程质量、课程可持续发展，课程必须是面向岗位、面向比赛、面向证书开放的，可动态调整的。课程设计、课程实施、教学评价始终围绕就业岗位、职业技能大赛或行业认可度高的赛项、“1+X”证书或行业认可度高的技能证书。

机器视觉课程以机器视觉工程师、职业院校学生专业技能大赛机器视觉系统应用赛项、“1+X”机器视觉系统应用职业技能证书为着力点，深入分析理论知识与项目应用对应关系，构建知识结构思维导图、实训项目体系图，保证学生知识结构和应用能力的一致性、完备性。动态调整课程内容，可有效保证课程项目内容与时俱进，将最新科技成果与行业最新发展导入课程，在提升课程内容质量的同时，也为学生参加该赛项比赛打下基础。课程教授完毕后，学生应具备面向岗位的基础能力、独立完成职业技能大赛比赛流程分析的能力、参与职业技能大赛的基本素质，以及考取“1+X”机器视觉系统应用职业技能证书(中级)的能力。

4 课程改革难点

在课程改革是一个长期、动态、持续的过程，需要稳定的课程团队不断打磨。在选定面向岗位、构建课程团队、优化课程质量过程中，总结出以下课程改革难点。

4.1 企业与企业工程师合作意愿与支持力度不高

企业以经济效益为主要目标，其参与职业教育发展的动力源自其经营目标。在课程改革准备阶段，课程团队需在企业完成岗位调研、岗位需求分析，需与经验丰富的企业工程师们展开企业项目、赛项、技能证书的知识、技能、素养分析。在课程实施中，又需要引入企业工程师展开教学活动。在一定程度上增添了企业的管理成本和人力成本，因此部分企业将参与课程改革视为直接或间接的利益损失，影响了企业的合作意愿与支持力度。

企业工程师以提升自身技术技能成长与经济收入为主要目标。由于企业工程师需要较多时间与精力参与课程改革，加入课程团队后更难参与公司技术项目，因此会出现两种影响教学的现象。一是出现企业工程师无法定期开展教学活动，二是根据公司项目需要出现参与工程师频繁更换现象。

因此，在校企合作与企业工程师参与课程改革中，探索建立校企合作效益共同体、企业工程师参与合作工作的激励机制，建立长期稳定有效的校企、双师合作机制势在必行。

4.2 教学能力与岗位能力存在两极化现象

任课教师是课程的实施者，是课堂的引导者与组织者，若自身无法实现理论与实践的统一，则无法完成课程的统一。受职业专业性影响，学校专任教师的理论知识研究、教学教法研究、教学与课程管理能力较强，而在实习实训项目、岗位真实项目、行业技术发展与应用方面相对较弱。企业工程师则恰好相反，同时也缺乏对学生的了解。

课程团队通过加强校企老师交换学习、寒暑假培训，“双师”指导顶岗实习的方式进行双向提高，取得一定效果。

4.3 课程环境与“岗”“赛”“证”场景存在差异

从硬件设备来看，学校实训设备与更新效率很难与“岗”“赛”“证”同步。从课程教学环境来看，“岗”“课”“赛”“证”各有侧重。在人员设备安全的基础上，“岗”以提升工作空间有效利用率为主，“课”以方便师生互动交流为主，“赛”以保证选手独立性为主，“证”以方便监督观察考生行为为主，四者存在较大差异。

由于课程着重围绕“岗”进行课程改革，在课程环境建设中主要进行了工作场景与实训场景的统一。课程团队根据“岗”“赛”“证”最新发展与最新要求，完成设备改造与升级，在实训场地增加贴近企业真实工作场景的安防设施、安全标识，在管理中导入企业安全管理制度与操作规范，结合课程具体内容微调环境，贴近“赛”“证”要求，从而有效提升了课程环境真实感、学生职业安全意识，减轻了课程环境与“岗”“赛”“证”的差距。

5 总结

通过实施“一岗双师三面”的课程改革实施方法，有效提升了“岗课赛证”融合质量，课堂教学中“抬头率”明显提升，促进了机器视觉课程教学与学生就业、对应的学生专业技能大赛、“1+X”证书之间的良性循环。目前，机器视觉课程开设第一次，学生课堂表现活跃，课程表现优异，对教师与课程的评教成绩位列专业前列。学生经历顶岗实习，首次参与广东省高职院校职业技能大赛机器视觉系统应用赛项获得省级三等奖。