职业教育新型活页式教材开发路径探析——以“工业机器人现场编程”为例.pdf

第23卷第4期2023年8月Jiangsu Higher Vocational EducationVol.23 No.4Aug.2023职业教育新型活页式教材开发路径探析以“工业机器人现场编程”为例李丽霞，过磊（无锡机电高等职业技术学校自动化工程系，江苏无锡214028）摘要：新型活页式教材是职业教育“三教”改革的重要内容。以“工业机器人现场编程”为例，通过学习领域课程开发理论、基于岗位和专业教学标准的职业能力清单、教材结构的“模块化”设计、工作任务的精细设计以及学习情境开发等路径开发新型活页式教材。使用该教材时应注重教师对教材的把握、立体化教学资源建设和学生自主学习能力。该教材的开发使用可为职业教育教材改革提供案例。关键字：新型活页式教材；学习领域；工业机器人现场编程中图分类号：G712文章编号：2096-6725（2023）04-0093-07文献标志码：ADOI：10.15903/ki.jniit.2023.04.013一、新型活页式教材开发背景国家职业教育改革实施方案（以下简称“职教 20 条”）强调，将推动“三教”改革作为促进产教融合、校企育人的着力点。在教材改革方面，“职教 20 条”倡导使用新型活页式、工作手册式教材并配套开发信息化资源1，为职业教育教材改革指明了方向。新型活页式教材是以国家职业标准或专业教学标准为依据，以综合职业能力培养为目标，以典型工作任务为载体，以学生为中心，以职业能力清单为基础，根据典型工作任务和工作过程设计的一系列模块化的学习任务的综合体。目前，已有一些学者投入到新型活页式教材建设和开发的研究中，王云凤在掌握新形态教材建设策略与方法方面，提出基于专业教学标准和职业标准设计教材的体例结构，并提出教材中学习任务精细设计的具体建设策略2；散晓燕借助认知心理学，以专业技术和技能等级为核心，提出了对活页式教材进行整体设计，同时对教学单元结构、教学元素进行微观设计的教材设计方案，为 1+X证书制度下高职教材开发提供了参考3；吴慧等以新能源汽车专业为例，提供了“课证”活页教材开发设计流程和基本思路4；蔡跃等从活页式教材的功能、教材内容的遴选、教材内容的组织结构、教材内容的表达四个维度归纳了职业教育活页式教材的特征，进一步明确了活页式教材的定义和开发要点5。虽然当前活页式教材开发已成为热点，但实践研究与典型案例不足。因此，本文以工业机器人技术专业“工业机器人现场编程”课程为例，探索新型活页式教材的开发路径。二、新型活页式教材开发路径（一）教材开发理论和依据教材开发首先要确定课程模式，课程是教材开发的依据，没有课程就没有教材。新型活页式教材开发一定要基于先进的课程开发理收稿日期：2023-04-13基金项目：无锡机电高等职业技术学校研究专项“基于 1+X 的五年制高职 工业机器人现场编程 课程校本教材开发研究”（编号：2021-ZD03）。作者简介：李丽霞（1989），女，江苏无锡人，无锡机电高等职业技术学校讲师，工学硕士，研究方向：机器视觉、职业教育教学。93高职教学技术2023年第4期论。学习领域课程是一种有利于职业教育课程打破学科体系传统的模式，其教学设计可以针对典型工作任务展开，可使教材、课程、能力之间的联系更为紧密。采用学习领域课程开发模式 符 合 新 型 活 页 式 教 材 的 内 含 特 征 和 实 际意义。典型职业工作任务分析法（BAG）和实践专家研讨会（DACUM）是学习领域课程开发的主要方法，其工作流程如图1所示。BAG强调整体化的职业分析，因此重点是分析描述综合性的典型工作任务，其次才是对部分任务的分析，而DACUM 则主要针对部分任务进行分析。使用BAG 得到的教学信息有助于教师在教学设计中准确地将教学内容与工作任务建立联系，从而确定教学目标、学习任务、学时分配、学习方法等6-7。图 1典型职业工作任务分析法（BAG）的工作流程新型活页式教材根据 BAG 课程开发法，首先通过企业调研分析和专家研讨会确定典型工作任务以及需要具备的职业能力，其次确定专业学习领域课程的职业能力清单，最后设计学习任务覆盖能力清单，形成教材内容。确定职业能力清单需要两个步骤：一是基于岗位和专业教学标准，整理归纳对应的工作任务，初步梳理课程职业能力清单；二是采用“岗课赛证”理念，将职业能力清单模块化，形成新型活页式教材体例。以“工业机器人现场编程”课程为例，经岗位专家研讨，将人社部发布的“工业机器人系统操作员”新职业确定为“工业机器人现场编程”课程对应的主要工作岗位目标，将该职业的岗位描述与工作任务作为初步的职业能力清单内容。图 2 为“工业机器人现场编程”课程中“工业机器人涂胶应用”学习模块的职业能力清单范例。图 2“工业机器人涂胶应用”学习模块的职业能力清单范例（二）教材开发实施过程如图 3所示，新型活页式教材开发实施过程包括教材结构的模块化设计和教材内容的开发两大部分。模块化的结构设计是新型活页式教材的结构特征，模块中的工作任务可以按照岗位能力和学习范围设计成不同层次，针对不同学制、不同教学目标、不同教学对象，更加灵活地抽取适合实际教学的工作任务，也方便及时更换或添加工作任务。工作任务的精细化设计和学习情境开发是保证教材内容质量的关键，要体现新型活页式教材“活性”的实际意义，教材内容开发必须要考虑以下几个方面：一是可以指导学生从相关知识点或教材标识的技术资料中获取和分析专业信息并寻找解决问题的途径，经历完整的工作过程直到完成学习任务，进而获取方法能力等关键岗位能力；二是帮助学生从实际经验和书本抽象的描述中构建自己的综合职业能力体系，实现理论知识、实践知识及经验知识学习的统一；三是学习情境尽可能来源于企业一线和学生实际生活，以促进学生开展有目的的学习，调动学生学习的积极性。94高职教学技术2023年第4期图 3新型活页式教材开发实施过程1.教材结构的“模块化”设计“职教 20 条”倡导使用的新型活页式教材，并非只是教材外在形式的改变，其本质是教材内容组织模式的变革。模块化思想起源于信息技术领域，模块化是将一个复杂、混沌的事物进行“块化”处理的过程，开发出的模块要能够满足可选择性和个性化的需求。因此，模块化思想被引入到职业教育新型活页式教材的开发中，保证了教材结构在最小构成单元设计上的独立性，进而确保各个单元可以单独撤换，且单元的撤换和更新不会影响教材整体结构8-9。“工业机器人现场编程”课程不仅是高职工业机器人技术专业的方向课程，同时也是其他专业的方向课程、选修课程。跳出高等职业教育的框架，该课程在五年制高职、中职，以及“3+3”中高职衔接等不同学制中均有开设。另外，该课程内容还可在机器人应用企业中作为员工培训内容。因此，培养目标和教学对象的不同使该课程在教学目标、课时安排、教学重难点等方面对教材的需求并不一致，这就对该课程教材的灵活性提出了较高要求。新型活页式教材在一定程度上解决了这一问题。使用新型活页式教材，可以使教材随教学对象的变化而快速调整，满足不同学制、不同教学目标、不同教学对象对教材的各种需求，也大大缩短了教材开发周期，节省了教材开发的人力物力。结合“岗课赛证”理念和模块化思想，课程开发团队对初步的职业能力清单进行模块化处理，形成工业机器人涂胶应用、工业机器人搬运应用、工业机器人装配应用、工业机器人分拣应用、工业机器人焊接应用五大学习领域模块，梳理对应模块涉及的知识点和技能点，并将其作为教材内容设计的最终的职业能力清单，并进一步确定教材体例。图 4为本研究设计的“工业机器人现场编程”课程新型活页式教材结构。可以看出，该教材结构根据职业能力清单设计不同项目的工作任务，项目中的每个工作任务是教材中最小的单元，工作任务是独立且不可分割的，每个任务的设计还需要考虑学习难度范围。如此，可以根据教学目标快速选择适合教学对象的工作任务，从而调整成新的教学模块。安全规范是职业教育专业实训课程的首要学习内容，也是基本学习内容，学习过程不仅要让学生意识到安全规范的重要性，也要促使学生在实际操作中形成一定的职业素养。根据企业典型工作任务制造工艺和工作场所的不同，其安全规范要求也有区别，因此，在每个模块的最小单元中根据具体任务针对性地加入了安全规范内容。图 4模块化设计的“工业机器人现场编程”课程教材结构95高职教学技术2023年第4期2.教材内容的开发（1）工作任务的精细设计如图 5所示，为了提高新型活页式教材的实用价值，满足实际教学要求，每个工作任务都由工作页、评价页和信息页组成。工作页作为小组工作实施的引导页，既包含工作任务的引入，也包括传统教学中的学生笔记、学生作业，以及课堂测试等内容；评价页是对小组实施任务情况的评分，每一项评分都有详细的评分标准，不仅使任务细化，也使学生明确任务要点；信息页是配套工作页实施任务的学习资料，包括任务实施涉及的基本知识点，以及拓展知识点的多媒体资料网络链接。图 5工作任务的设计思路工作页表头部分说明了项目名称和选用的任务名称，以及建议的学习时间和学习难度范围，不同职业院校可以结合校本实际教学条件和教学目标，抽取符合实际教学需求的教材内容。每个任务的工作页第 1页均由工作情景、工作任务和安全事项组成，工作任务来源于企业真实项目或模拟案例。之所以每个任务首页引入安全事项，是为了保证任务的独立性，即使抽取部分任务单独成为教学内容也不影响学生在操作安全和注意事项方面的知识，体现了新型活页式教材的实际意义。工作页自第 2页开始，包含根据该任务设计的引导性问题、小组讨论问题、程序记录问题等。这种工作页的设计具有三种优势：一是将学生笔记和作业作为教材的一部分，既避免了传统课堂模式中教材、笔记、作业分开设置的问题，又进一步强化了教师和学生对于笔记和作业的认真态度；二是工作页小组讨论环节的设计，不仅细化了小组成员的任务，而且培养了学生团队合作的职业素养；三是工作页中设计编写程序的问题，可以让学生在书写程序的过程中发现错误，减少在实际示教编程中的调试时间，提高实训平台的利用率。评价页用于评价任务实施过程和结果，由评分表和任务实施过程考核评价表构成。评分表满分 100 分，用于学生自评和互评，包含评价要素、配分、等级、评分细则、评定等级和得分。任务实施过程考核评价表满分 100分，其中教师评价包含专业技能和综合素养两大项。专业技能 60 分，由工作页完成进度、理论知识掌握程度、理论知识应用程度和改进能力构成；综合素养 40 分，由考勤、信息获取能力、按时完成学习情况和团队合作精神构成。学生的综合成绩由学生自评、互评和教师评价构成，占比分别为25%、25%、50%。信息页是学生自主学习和辅助学生完成工作页部分任务的知识点和资料的集合。信息页的设计应符合信息化教学要求，可采用大纲式知识点、小提示，配套视频学习二维码，以及拓展学习网站等立体化学习资源。限于篇幅，评价页和信息页的案例这里不再赘述。在工作任务设计中，确定工作任务学习难度范围可以按照“定向和概括性知识”“关联性知识”“具体与功能性知识”和“学科系统化深入知识”四个等级逐次提高学习难度。这种方式在遵循普遍的、人的职业能力发展规律的基础上，精准确定职业教育教学内容的顺序。具体划分难度等级的原则是：区分职业初学者可以完成的工作任务和需要日益增长的职业工作经验才能完成的任务。比如，“定向和概括性知识”的工作任务是与工作过程相关的工作内容；“关联性知识”是对“定向和概括性知识”里所获得的对未来职业概况方面的职业经验的深化；“具体与功能性知识”的工作任务要求学生必须96高职教学技术2023年第4期获取超出一般教学资料范围以外的信息，并寻找解决问题的途径、做出合适的决策；“学科系统化深入知识”的工作任务关注的不再是常见问题，而是需要深入的学科系统化理论知识以及分析问题的丰富经验，寻求和尝试新的解决方案，甚至需要通过类似工作情境的比较来完成的任务。职业能力清单设计项目中不同难度的工作任务，随着学习难度的加大，需要学生掌握的知识点和技能点的难度也在逐级增加。表 1 为本研究开发设计的“工业机器人涂胶应用”模块中的基础项目“平面图形轨迹涂胶现场编程”的工作任务设计，每一个任务在结构上都是一个独立的单元，内容难度根据难度等级进行区分，实际教学中可以根据教学对象、教学目标和教学重点的不同从中抽取适合的工作任务。表 1工作任务难度等级设计样例项目平面图形轨迹涂胶现场编程工作任务线性轨迹涂胶圆弧轨迹涂胶定制轨迹涂胶知识点/技能点1.掌握工件坐标系的设定方法；2.能正确应用工具和工件坐标系设定方法完成涂胶工具放置的斜面工作台的坐标系设定；3.掌握线性轨迹路径规划方法；4.会创建线性轨迹涂胶的程序数据；5.掌握模块、例行程序的新建、修改、复制、重命名；6.掌握线性轨迹涂胶的程序设计、编写、调试（moveabsj、movej、movel运动指令，set、reset信号控制指令，和运动参数在线性涂胶程序的应用）。1.掌握圆弧轨迹涂胶的工艺设计和程序数据建立；2.掌握圆弧轨迹涂胶程序结构设计和程序编写调试（moveabsj、movej、movel、movec运动指令，offs偏移指令，控制指令和运动参数在圆弧轨迹涂胶程序的应用）；3.会应用工件坐标系完成批量产品圆弧轨迹涂胶的编程和调试。1.会根据客户要求或者工单设计涂胶方案；2.会根据定制涂胶轨迹设计正确、合理的程序结构；3.会根据定制轨迹设计涂胶工艺和创建程序数据；4.掌握定制轨迹涂胶程序的编写调试（moveabsj、movej、movel、movec运动指令的综合应用，offs、reltool偏移指令的区别使用，程序调试过程中问题的解决能力）。学习难度范围学习时间(天)112（2）学习情境开发新型活页式教材中的工作页是教师引导学生完成工作任务、培养学生职业素养的核心资料，这部分的设计材料来源于企业一线和学生生活真实案例。新型活页式教材要收集、整理充足的案例，以便为学生创设沉浸式的教学情境。学习情境的设计方法与专业特征有很大关联度，根据典型工作任务，以工作过程中典型工艺、设备类别、作业对象、编程特征等进行序列化设计10。以工业机器人技术专业为例，新型活页式教材教学情境设计可以按工业机器人典型工艺应用类别来设计，如涂胶应用、搬运应用、装配应用、分拣应用、焊接应用等等；也可以按工业机器人设备类型来设计，如串联式工业机器人、并联式工业机器人、平面关节式工业机器人（SCARA）等；还可以按工业机器人作业对象来设计，如汽车柔性生产线、机械装配生产线、3C产业应用、产品质量检测环节等。同时，教学情境设计范围也需根据学生特征进行针对性设计。对刚进入专业学习的学生，应以“小”而“多”原则设计教学情境，如此有利于情境条件创设、学生状态进入和教师能力97高职教学技术2023年第4期把控；随着学生逐渐适应情境教学方式，掌握专业基础技术技能和知识后，应以“大”而“少”原则设计教学情境，将任务综合化，培养学生团队协作、综合解决问题的能力和素养。某一门专业课程的学习情境设计，也可以采用先“小”情境后“大”情境的思路。以“工业机器人现场编程”活页式教材开发为例，在线性轨迹涂胶、圆弧轨迹涂胶任务情景创设时，设计工厂车间环境、工业机器人作业环境、机器人末端执行器归类、坐标系应用、TCP 设定、作业轨迹规划、操作编程与调试、涂胶工艺等教学情境，帮助学生逐点逐次掌握涂胶操作基本技能。而在定制轨迹涂胶的应用型任务学习时，有条件的职业院校可直接采用工厂真实涂胶生产线情境，条件不足的院校可根据工厂真实情况采用小型化、安全化处理后的模拟涂胶生产线情境，在接近真实且综合化的教学情境中完成涂胶工作任务，解决生产实际中可能出现的各种问题，锻炼学生协作和综合处理问题的能力。三、新型活页式教材的使用建议（一）教师对教材的把握是新型活页式教材发挥作用的关键新型活页式教材对任课教师提出了较高要求。信息页是学生自主学习的材料，如果学生学习内驱力不足，易出现工作页内容模板化。此时需要教师具备较强的课堂感染力，调动学生学习和工作的积极性，保证信息页的有效利用。理想的课堂模式是教师按照工作页，引导学生自主学习信息页内容并完成工作页要求的工作任务，组织学生完成评价页的自评、互评，并进行最后的教师点评。评价页的评分内容要尽可能细化，在设计工作任务时也要尽可能考虑评价页的设计。评价页可统一评分项目，使之符合学生学习和训练规律，比如评分项可由手动操作、程序设计、示教器编程、程序调试，以及安全素养等项目组成，在每次任务评分时，学生可以发现自己在对应技能方面的进步或不足，便于学习改进。需要注意的是，使用新型活页式教材的教师首先要理解教材的特征，并适当调整课程教法，更新课堂情景设计，把活页式教材的实用价值最大化。（二）立体化教学资源建设是新型活页式教材使用的基础随着信息化教学手段的发展，以及获取信息方式的变化，学生不再满足将教材作为单一的学习资料，而是更加倾向于课前、课中、课后的并线学习模式，这就需要充足的线上线下混合式教学资源，因此新型活页式教材的开发必然要求立体化教学资源的建设。为面向学生主体，应对“泛在化、移动化、个性化”学习变革，现代职业教育不再仅仅依靠单一的纸质教材，而是迅速创新了“互联网+”新时代立体化教学资源方式11。依托互联网，尤其是手机、平板电脑等移动互联网设备，活页式教材和立体化教学资源相融相辅，形成了开放课、慕课等新学习形态，确保学习者在任何时间、任何地点，通过任何方式都能使用学习资源，立体化教学资源也将有助于培养学生的自主学习能力。（三）学生自主学习能力是新型活页式教材效能最大化的前提新型活页式教材对学习者也提出了一定要求。学习者需要具备较强的自主学习能力，结合信息页的学习资料（微课视频、操作步骤、小提示等）自主完成工作任务，对于一些学习难度较高的内容，还要求学生具有较强的团队组织和合作能力，能够将工作任务细化并合理分工，小组共同完成工作任务。另外，在自评和互评环节，也需要学生秉持客观公正的原则进行评价，然而这一点对于职校学生来说实施起来较为困难。目前，可以通过不断优化评价页的评分项目来改善这一状况。未来，随着人工智能教学方案的出现，依靠机器记录学生学习数据并智能化打分是一种值得期待的解决方案。参考文献：1 梁克东，王亚南.基于“三教改革”的职业教育人才培养与评价改革创新路径 J.中国职业技术教育，2019（28）：28-34+41.2 王云凤.“三教”改革背景下职业院校教材建设的实98高职教学技术2023年第4期践探索与策略 J.中国职业技术教育，2020（35）：93-96.3 散晓燕.1+X 证书制度下高职新型活页式教材的特征、价值与设计 J.教育与职业，2021（11）：93-97.4 吴慧，罗婷劼，刘港.基于“1+X”证书制度的活页式教材开发与设计 J.高教论坛，2021（4）：83-86.5 蔡跃，王偲，李静.职业教育新型活页式教材的内涵、特征及开发要点 J.中国职业技术教育，2021（11）：88-91+96.6 劳耐尔.职业教育与培训：学习领域课程开发手册M.欧盟 AsiaLink 项目“关于课程开发的课程设计”课题组，编.北京：高等教育出版社，2007：61-94.7 陈鹏.德国职业教育学习领域课程的整合意蕴之透视 J.职教论坛，2016（9）：84-89.8 余国江.课程模块化：地方本科院校课程转型的路径探索 J.中国高教研究，2014（11）：99-102.9 付强，徐继存.模块化教学及其对我国高中课程改革的启示 J.课程教材教法，2011（12）：93-97.10 刘彩琴，等.职业教育工学结合课程开发与实施M.北京：北京师范大学出版社，2014.11 蔡跃.职业教育活页式教材开发指导手册 M.上海：华东师范大学出版社，2020.Exploring the Development Path of New Looseleaf Textbooks forVocational EducationTaking Industrial Robot Field Programming as an ExampleLI Lixia,GUO Lei（Wuxi Transportation Higher Vocational and Technical School,Wuxi 214028,China）Abstract:The new looseleaf textbook is an important part of the reform on teachers,textbooks,and teachingmethods of vocational education.Taking Industrial Robot Field Programming as an example,a new type oflooseleaf teaching material is developed through learning field course development theory,a list of professionalabilities based on job and professional teaching standards,modular design of teaching material structure,finedesign of work tasks,and development of learning scenarios.When using this textbook,attention should bepaid to teachers grasp of the textbook,the construction of threedimensional teaching resources,and studentsability to learn independently.The development and use of this textbook provide a case for the reform ofvocational education textbooks.Key words:new looseleaf teaching materials;field of study;Industrial Robot Field Programming（责任编辑：代伟）99