职业学校“智能制造体验”通识教育课程建设初探

文/深圳市第三职业技术学校 关向科 于洪波

引言

随着计算机、人工智能、互联网技术的不断发展和在制造业中的应用,智能制造受到世界各国越来越多的关注。很多国家也都推出一系列智能制造支持政策和发展计划,如欧盟的7个研发框架计划和德国的工业4.0战略计划、美国的国家科学基金智能制造项目和先进制造业国家战略计划、日本的智能制造研究10年计划和机器人新战略等。我国政府提出了两化深层次融合、互联网+、中国制造2025等一系列行动计划,用以指导中国智能制造的发展(刘文辉,2020)。

深圳市第三职业技术学校结合自身实际开设“智能制造体验”通识教育课程,旨在让不同专业背景的学生了解工业4.0与智能制造的基本含义、工业领域最新发展动态、智能制造相关关键技术等,帮助学生开阔眼界,引导学生主动适应未来工业发展的需要(李国伟,2022)。学校联合莱茵公司完成了“中德工业4.0体验中心”建设,整合应用智能制造领域九大核心技术,为“智能制造体验”通识教育课程建设提供了良好支撑。开课两学期以来,课题组持续探索和优化课程内容和教学方式,建立了以学为中心的沉浸式体验课堂,通过特定的情景设置激发学生的求知热情,注重知识的迁移应用,点滴渗透,育人无痕。

一、精选教学内容

1.精选专题项目

智能制造本身具有跨专业、跨行业的特点,所涉及的知识面宽泛,知识点又有很强的专业性;而作为一门职业学校的通识教育课程,相关的专业书籍、资源等内容繁杂,需要对其进行整理、归并和提炼。课题组结合我校学生实际和通识教育课程要求,与莱茵公司、重庆工程职业技术学院联合开发了活页式校本教材。该教材精选专题,以项目化的方式组织,紧跟科技发展趋势,在教学内容的选择上,结合宏观讲述和微观分析,采用贴近实际又融入特色的方式。(1)宏观讲述智能制造历史演进逻辑和各国对策,微观分析其在不同层面的影响以扩展学生的思维宽度和广度(李国伟,2022);(2)注重从实际社会生活中寻找热点问题,在专题中设置引导启示点,使学生在掌握基本知识的基础上,思考智能制造前景;(3)设置讨论题目,分小组讨论汇报;(4)借助深圳市第三职业技术学校“中德工业4.0体验中心”,使学生对智能制造有直观的体验和认识,激发学生对智能制造领域科技前沿知识的兴趣。深圳市第三职业技术学校2022-2023学年第一学期“带的走的智能制造体验”课程教学内容如表1所示。

表1 2022-2023学年第一学期“带的走的智能制造体验”课程教学内容

(续表1)

2.“柔性”个性化自主选题

突出学生在学习中的参与度,课题组在实际教学中引导和鼓励学生围绕智能制造、工业4.0相关内容,结合生活案例、专业知识,经过调研分析和讨论形成报告,作为课程的授课内容并由学生陈述讲解。学生这种“柔性”个性化自主选题,使学生综合素质得到显著提升。(1)课题组引导每组学生自主选题、制作课件或报告、演讲陈述和回答提问等,通过自主选题,引导学生勤于思考、主动学习的习惯;(2)学生通过调查、访谈、查阅文献等收集资料,锻炼了学生的整理、分析能力;(3)学生的选题,如智能写作机器人、智慧路灯、智能公安、智能码头、赋能农业现代化等,体现了学生对当今智能化时代的认识和深入思考;(4)学生的陈述、演讲和回答提问,充分锻炼了学生的表达能力和应变能力;(5)不同专业背景的学生结组、讨论,学生的分工协作能力和合作精神均得到提升。

二、以学为中心的沉浸式体验课堂

构建以学为中心,学生深度参与的沉浸式体验课堂,培养学生自主学习意识、思考力和表达力,确保课程目标的实现。结合职业教育和通识教育特点,课程目标与课程实施方案如图1所示。

图1 课程目标与课程实施方案

(1)构建多元化情境激发学生课堂介入意识。包括生活案例导入(如智慧路灯、物联网、共享单车等)、问题导向式教学(如工业革命发生的历程、智能制造技术的变迁等)、情景教学(如丰田整机汽车制造产线体验等)。注重构建讨论式课堂。特定的教学内容可采取特定的教学方法,如在虚拟现实和系统仿真教学过程中,课程组自制虚拟现实可视化的课件,用可视化的表现手法展现客观世界中人眼不能直接观察到的事物和现象等。

(2)充分发掘和利用“中德工业4.0体验中心”,智能制造核心关键技术穿插到产线的运作过程中讲解体验,使学生充分感受科技的力量,激发学生的学习热情。

(3)采用形成性评价的考核方式,在课堂学生自主选题实践中,运用以学生自评和互评为主(胡爱明等,2015),教师点评为辅的评价方式。自评能让学生全面认识自我,发现优点,树立自信,不断自我完善;互评能端正学生的听课态度,提高学生的课堂介入意识和辨别判断能力,活跃课堂气氛;教师在点评过程中,选择恰当、合适的语言,注重整体,尊重个性。

(4)注重课程反思,课程组构建学生评教、督导评教、同行评议的评价反馈机制,从学生学习的角度,对教学内容和教学活动效果进行价值判断,反思教学各个环节,形成持续改进。

三、结语

随着课程建设和实践的深入,“智能制造体验”通识教育课程的功能从传授知识开阔学生眼界,逐渐转变为使学生意识问题、动手解决问题,最终实现知识构建。通过项目化教学和学生“柔性”个性化自主选题的方式实现深度和广度的结合,通过设置引导启示点激发学生自主探究的学习兴趣,通过课程反思促进教学内容迭代升级;构建以学为中心的沉浸式体验课堂,形成讨论分享、主题报告、实验演示、自评和互评等教学环节,学生的思考能力、自主意识、表达和写作能力得到提升。接下来,课程组还将持续努力,做好引导者,让学生在课堂实践中更加主动、活跃,充分展示学生的创造力。