基于工作过程导向的课程改革与实践
作者: 刘俊 葛欣雨 徐旭 何婵[摘 要] “输送和仓储技术”是上海电机学院中德合作物流管理专业的一门专业基础核心课程,由中德双方教师合作授课。在面向5届学生授课的过程中,双方在教学合作中不断交流探讨适合中德合作专业定位的课程教学内容、教学方法与考核方法,组建中德跨学科教学团队,基于工作过程导向开发系列教学案例,借鉴德国教学模式,形成以学生能力评价为目标的考核方式,建设工业4.0实验室,以智能制造产线物流为基础开发系列实验,将理论教学与车间物流工作过程相对接,提升了学生面向智能制造车间的物流方案设计与实务能力。
[关键词] 工作过程导向;输送和仓储技术;课程改革;教学实践
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2025)04-0082-04
引言
上海电机学院中德智能制造学院于2016年9月开始招收中德合作物流管理专业学生,合作的德方高校为凯撒斯劳滕应用技术大学。“输送和仓储技术”是中德合作物流管理专业的一门基础课程,最初是引进课程,大纲由德方课程负责人制定,由中德双方教师合作授课。在面向5届学生授课的过程中,双方在教学合作中不断交流探讨适合中德合作专业定位的课程教学内容、模式与考核方法,组建中德跨学科教学团队、开发系列教学案例与实验,借鉴了德国项目教学经验改革教学模式,形成了以学生能力评价为目标的考核方式,提升了学生的物流方案设计与实务能力。
一、基于工作过程导向的课程改革实践基础
(一)基于工作过程导向的课程开发模式探索
如何打通学校学习和企业岗位培训之间的桥梁呢?德国应用技术大学做了长时间的探索。1996年,基于工作过程导向的课程理论的实践模式在德国教育界孕育而出并逐步得到完善推广。基于工作过程导向的课程教学将学习过程与职业活动联系起来,探索基于工作过程的教学方案理论和途径。基于工作过程导向的课程教学的主要目的是促进课程理论与实践相结合,并加强实践教学,以期弥补理论课和实际工作经验之间的差距,其关键是在学校如何设计学习案例、学习情境,模拟特定行业的工作过程[1]。
2014年,上海市教育委员会启动上海市属高校应用型本科试点专业建设项目,上海电机学院是第一批试点高校之一。试点专业要求对照国际高水平同类专业,对标职业标准,深化产教融合,坚持“课程内容与职业标准相对接,教学过程与生产过程相对接”开发课程。上海电机学院通过试点专业的建设,引领了一批专业的建设与改革,推动了基于生产或工作过程的课程开发。
基于以上理论与实践基础,中德双方教师在课程建设理念上很快达成共识,课程改革的挑战在于如何确定既具有职业性又能提供学习潜力的学习情境。
完成从重要的工作流程到学习情境的转变需要一系列复杂的步骤。首先,须要对活动及必要能力进行分析;其次,开发与工作过程相关、能力本位的课程,并以工作过程相关的学习情境设计而结束。然而,如何考虑职业活动和职业背景,如何把它们改变为课程以及它们如何指导日常课程中的教学和学习是个问题。所有方案的共同目标是确定职业活动和能力的内容及形式,使其作为课程开发的经验基础及其对学习过程的影响[2-3]。
(二)面向智能制造车间物流的课程案例开发实践条件
对于很多学生甚至是教师来说,很难理解在智能制造的车间物流中,他们的正常任务是什么。在这种情况下,校本学习与企业实际需求之间的差距显而易见。为了缩小学校教学的理论知识与智能制造车间物流实际经验之间的差距,课程团队依托中德智能制造学院工业4.0实验室,基于智能制造产线真实物流实践条件拓展了实践教学、开发了实验项目。学校将工业中心B楼进行全面改造设计,规划整体平面布局,统一设计风格,复现智能工厂环境。
在智能制造产线生产实际产品,完成3种电机40个型号产品的生产组装。建立集视觉机器人、自动化技术、智能控制、无线通信技术、变频调速环形技术、AGV输送技术、视觉检测、智能装配、RFID智能无线电子芯片技术、智能物流等于一体的智能工厂示范线,示范线各工位基本顺序依次为料盘出库、机加工、检测、装配、镭射、入库。
二、“输送和仓储技术”课程教学改革与实践
(一)构建中德合作跨学科教学团队
教学以课程内容为媒介,是师生双方教和学互动的活动。教学四要素一般指的是教师、学生、课程内容、教学手段[4]。工作过程的四个基本组成要素一般是指工作人员、工具、产品和工作行为。工作过程导向教学不仅要体现普通教育传统的教学过程,而且要体现实践能力培养、职业素养提升等具有职业特征的工作过程。在学校教学实施过程中,合理设计教学案例,模拟工作情境,融合工作要素和教学要素,形成全要素的工作过程导向教学的关键是教师[5-6]。
承担本课程建设的教学团队跨中德2个国家、3个学科、3个学院,为在课程建设中发挥各自的优势,形成合力,致力于课程建设质量与教学质量的提高,课程团队积极探索团队建设管理机制,中德学院积极搭建平台推动中德合作课程教学改革与实践,给德国教授配备德语助教,为中、德两国教师架起沟通的桥梁。中德教师集体备课是上海电机学院中德智能制造学院的教学要求与教研模式,也是中德双方教师增进了解、取长补短的重要途径。中德课程团队成员通过线上、线下定期交流研讨,分享物流企业输送与仓储技术新进展,讨论教学案例、教学组织方式、教学实施效果,对比中德学生的学习差异,及时了解学生的学习效果,掌握教学难点,明晰项目实施过程中的关键点,以有效提升项目教学的有效性。
(二)基于车间物流的课程教学案例开发
在国内物流管理专业关于物流技术与装备的课程中,介绍物流装卸、搬运的设备都非常简单,教师基本上是简单讲解,不会分析其技术参数对物流方案的影响,对智能制造车间常见的自动导引搬运车(AGV)常常一笔带过,而智能制造车间物流中AGV的数量配置、路线规划、空间布局,是保障生产资料供给、工艺规程节拍的重要技术方案。为了帮助学生掌握这方面的内容,开发了AGV案例:在一个生产区域里有两台机床M1和M2,由AGV给两台机床提供加工零件,加工零件放在托盘上。课上要求学生讨论AGV的最优路径与可行路径,当机床M1、M2加工能力(件/小时)改变时,一个循环分别所需的平均时间是多少?一共需要多少叉车才能满足机床的加工能力?这样的案例讨论将AGV的导航方式、载重能力、运行速度与车间AGV路径规划、车间生产效率相结合,有助于学生理解车间物流方案的关键技术指标与最优方案的边界条件设定。
要分析叉车在车间物流中如何合理选用,还须讨论空间规划问题,包括垂直高度的限制条件分析,即根据叉车工作、移动区域的空间高度变化,分析叉车高度相关技术参数的约束条件,包括门架回缩后总高度、起升后总高度、自由提升高度、最大起升高度等;还包括水平平面的空间布局,例如设计物流区域叉车巷道的宽度时,四轮叉车与三轮叉车的运行空间计算会有差异,通过比较案例分析方法,有助于学生掌握精细物流空间布局的思路方法,实现教学过程与车间物流工作过程的对接。
(三)基于工作过程导向的实验项目开发
课程团队充分发挥临港新片区智能制造企业产业集群资源优势,邀请德资企业智能制造车间物流工程师参与教学研讨。校企合作在工业4.0实验室平台上开发了典型车间输送与仓储实验,输送实验包括AGV车间物流路径规划与实现:Roboshop软件安装及运行、地图的创建与AGV运行扫图、站点的规划与连接、AGV的重定位与运行、定点导航运行、SeerTCPTest通信测试软件的使用、API的基本概念理解及接口指令使用、Wifi网络用于工业设备的配置与使用。仓储技术实验包括立体仓库基本出入库方案设计与出入库能力分析:仓储管理系统WMS编程软件的启动运行,原料仓库的出入库能力计算与验证,产品(步进电机)的拆解及入库方案,原料仓库出入库托盘类型检测、原料位置核对传感器、料架托,使用PLC实现三轴堆垛机控制,了解PLC程序的上传下载和监控过程,了解PLC程序对伺服设备的控制方式方法。
这些直接在智能制造产线上开发的实验,与真实的智能制造生产过程相对应,体现了典型的智能制造车间物流技术要求,有助于学生从物流方案出发,思考物流机械设施设备、电气控制系统、通信系统对物流方案的影响,培养跨学科交流与思考的能力。
(四)团队项目交流以提高学生对德国物流企业文化的理解能力及德语表达能力
物流管理专业“输送和仓储技术”课程在学生强化学习了一年半德语之后的第四学期开设,此课程先由中方教师授课,后由德方教师授课,各授课50%。德方教师主要是进行基于大项目的团队讨论式教学。中方教师授课时除了要讲解基础知识、分析教学案例以外,要为德方教师的德语授课做语言准备。通过布置团队作业,要求学生查找德文资料,了解德国的物流企业、产品、标准,在下一次上课时,团队成员分工合作介绍团队项目完成情况,包括用德语讲解专业术语,介绍德国物流企业、物流产品、分类、技术标准,讨论物流方案等内容,拓宽其视野,使他们对世界的多样性有更深刻的理解,培养他们的国际视野。通过比较中德物流企业的发展进程与产品标准差异,培养学生对中德不同文化的理解和尊重,特别是增强学生对中国智慧物流与物流企业的信心。这样的团队作业发挥了德语好的学生的引领学习作用,增加了学生的物流专业德语词汇,提高了学生的德语水平,促使学生深入地了解德国物流企业文化,并为与德国教师进行项目的深入探讨交流做准备,促进了学生的语言学习。
(五)基于工作过程导向的能力考核改革
课程考核方法由原来的侧重知识考核的方式转变为遵循工作过程导向的以能力考核为主的方式[7]。将普遍的知识记忆型考题调整为以分析、计算、论证、说明为主的考试题型,同时侧重项目过程考核,检验学生的自主学习能力、团队交流能力、技术方案设计表达能力、创新能力等综合能力。考核内容包括在智能制造工作环境下按照车间物流实际流程进行分析、讨论、设计,侧重设计步骤、程序的说明与技术分析。其考核方式注重物流方案设计与实务能力培养,并根据技术进步不断调整改进,体现时效性及规范性。
将以结果为主的考核转变为以工作过程导向为主的考核形式,注重学生的专业能力、方法和知识拓展能力培养。突出学生工作过程的实际操作能力及解决智能制造车间物流的方案分析能力,要求学生对车间物流有专业的认识、有创新的思考,对于智能制造的新动态能够有自己的理解,且兼容能力强,能够与不同专业人员有效沟通。
结语
“输送和仓储技术”是上海电机学院中德合作物流管理专业的一门专业基础核心课程。通过中德合作办学项目,建设智能制造工业4.0实验室,引进德国师资组建跨学科专业的中德合作教学团队,采用集体备课的方式进行教学研讨,开发教学案例。同时,借鉴德国技术应用型人才培养经验,探索工作过程导向的教学模式与考核方式,形成以学生能力评价为目标的考核方式,提升了学生面向智能制造车间的物流方案设计与实务能力。
参考文献
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[2]李萌.中德基于工作过程导向课程开发的比较研究[D].秦皇岛:河北科技师范学院,2018.
[3]何兴国.DACUM与工作过程导向课程开发方法比较研究[J].职教论坛,2012(27):69-71.
[4]壮国桢.高职项目课程改革与校本实施:兼评“胡格教学模式”[J].职教论坛,2017(3):13-16.
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[6]陈佳,唐俊丽.新工科背景下基于实践教学的集装箱多式联运课程改革与探索[J].物流工程与管理,2022,44(11):167-168,150.
[7]张冉,孟祥海,吴丽学.中德合作办学背景下焊接专业高职课程改革策略研究与实践[J].工业技术与职业教育,2017,15(2):34-37.
Reform and Practice of the Course “ Conveying and Warehousing Technology” Based on Work Process
LIU Jun1, GE Xin-yu2, XU Xu1, HE Chan1