工業機器人應用技術課程教學改革成果

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摘要：隨著智能控制技術的廣泛應用，工業機器人技術已經逐漸成為智能裝備系統的核心組成。為了適應“中國制造2025”發展戰略對高技能人才的需求，培養技術技能型復合人才的培養目標，立足于專業群建設背景，結合當前高職“工業機器人應用技術”課程的教學情況，將課程進行模塊化結構設計，探索本課程在教學方法、教學內容以及實踐環節等多方面的改革措施。為培養掌握新技術、新工藝、新應用的專業技術技能人才奠定基礎，為智能制造人才培養創新人才培養模式。

關鍵詞：專業群；工業機器人；教學改革；中國制造

1研究背景

新的國際國內環境為提升粵港澳大灣區國際競爭力、更高水平參與國際合作和競爭拓展了新空間。2019年2月，中共中央、國務院印發了《粵港澳大灣區發展規劃綱要》，未來粵港澳大灣區將建成世界新興產業、先進制造業和現代服務業基地。同時，《廣東省智能制造發展規劃（2015—2025年）》強調要以先進裝備制造業為突破口，以智能制造為核心和主攻方向，帶動全省制造業轉型升級，加快實現由制造業大省向制造業強省轉變。基于此背景，提出了貫徹落實《國家職業教育改革實施方案》和《廣東省職業教育“擴容、提質、強服務”三年行動計劃（2019—2021年）》，并發揮專業群的集聚效應和服務功能，為廣東省經濟社會發展提供高素質技術技能人才支持和智力支撐。因此，對當前高職院校的人才培養工作提出了更高的要求，迫切需要大力提高高職人才培養質量。工業機器人技術是先進制造業的典型代表，在專業群建設背景下應加強對工業機器人應用技術教學質量的提升，進而培養出更多高素質技術技能人才。

2教學中存在問題

實踐條件不足。在教學過程中，由于實訓設備有限，目前通常采用的是分組輪訓的實踐教學方式，教師無法兼顧到每個學生的完成情況，從而導致學生平均實踐學時不足。教學方法落后。傳統的課程教學模式下教師占據了課堂教學的主體，并且以課堂講授為主，使得實踐教學與課堂教學之間呈現出嚴重的脫節現象，學生對于該課程知識的學習也逐漸失去興趣。缺乏雙師型教師隊伍。課程內容與企業工程實際場景脫節，高職院校缺乏從事過工業機器人崗位相關的“雙師型”教師，所講授的內容也無法被學生理解與掌握，教師在企業實踐的能力有待提升。教學內容針對性不強。專業群各專業對本課程的教學目標有所不同，但目前為不同專業的學生授課的內容基本一致，應針對不同專業建立規范的課程標準，并將課程進行模塊化設計，教師根據各專業學時進行合理組合，開展模塊化教學設計。

3課程改革的基本方法和思路

3.1開展企業調研，明確課程的教學目標

為掌握工業機器人在本體制造、系統集成及應用企業的人才需求情況，了解工業機器人的相關崗位設置，并對各職業崗位所需能力與典型工作任務進行統計分析。前往珠三角智能制造行業，對工業機器人職業發展和人才需求開展了調查和研究，進而明確企業崗位對應課程的教學目標，形成工業機器人技術專業人才需求調研報告。

3.2建立模塊化教學標準

由于電氣自動化專業群相關專業的人才培養目標不盡相同，需突出各專業的重點和難點內容，有針對性地設計符合各專業需求的模塊化課程教學標準。如電氣自動化技術專業學生側重于掌握工業機器人的集成應用知識；機電一體化技術專業的學生側重于掌握工業機器人的一般操作應用及一般操作維護知識；工業機器人專業學生側重于掌握工業機器人的集成應用、系統維護及安裝調試等知識上[1]。根據專業群各專業人才培養的目標的差異性，確定本課程的重點教學內容，并擴展本課程的相關知識。

3.3改革教學方法

傳統教學缺乏對學生從事企業項目工程實踐能力的培養，從而導致學生進入企業無法快速融入企業工程項目，引入工程問題，激發學生積極參與和討論，可以鍛煉和培養學生的項目工程思維方式，從而提高學生分析和解決問題的能力。同時，以企業崗位典型的工作任務為載體，采用項目導向、任務驅動、“理虛實一體化”的教學方式[2]。

3.4搭建網絡教學平臺，開展線上線下混合教學

搭建基于超星學習通的網絡課程平臺，便于開展線上線下同步教學，教師與學生通過“網絡教學平臺”，實現課堂教學與在線學習相結合。

3.5改革考核方法，突出考核學生解決問題的能力

改革現有考核方法，重點考核學生應用專業知識解決企業工程實踐問題的能力及崗位技能。借助線上評價體系，并結合線下實踐教學評價，實現“線上+線下+期末考核”的模式，科學、系統、客觀地評價學生的學習效果。

4課程改革取得的成果

4.1智能制造企業的調研結果

本專業群教師前往佛山隆深、川崎、埃夫特、因明智能等企業調研。了解智能裝備制造產業群上游是核心零部件，主要的是減速機、控制系統及本體制造商，中游是智能裝備系統集成商，下游是智能裝備應用企業，國內企業都集中在這個環節上。上游崗位包括機器人的本體制造，機器人系統裝調、調試、銷售及售后支持的技術人才；中游企業是工業機器人系統集成企業，主要崗位是機器人系統的安裝調試、集成開發、技術服務等人才；在下游的應用型企業，需要大量的機器人自動生產線中運行維護、操作編程、車間管理等綜合素質較強的技術人才。根據調研數據統計分析，本專業的人才需求主要分為安裝調試、系統集成、技術服務、項目經理4個層次。

4.2明確課程教學目標

本崗位基于典型工作任務的能力要求來確定課程目標，以必須、夠用、實用為原則，將學科的系統性知識進行重組，變知識本位為能力本位，課程內容融入“1+X”證書職業技能等級標準[3]、職業資格認證考核標準及崗位能力考核評價標準，采用“教、學、做”為一體的教學方式，培養學生掌握工業機器人現場操作與編程應用的能力。課程設計遵循以學生為中心，結合企業訪談、問卷調查和職業能力分析，確定了本課程的認知目標、能力目標、情感目標。

4.3建立專業群模塊化課程標準

本課程以智能制造企業與現代服務業職業崗位能力需求為宗旨，以先進實訓設備為實訓教學載體，構建以核心職業能力培養為主線，“基礎通用、模塊組合、各具特色”的工學結合的專業群課程標準。同時，學習情境遵循人才職業成長的規律進行排列，具有合理的梯度結構，學習難度由易到難，職業能力要求從低到高；貫徹以學生為主體的教學理念，采用行動導向教學，學生通過接受教師安排的工作任務，在完成工作任務的過程中使教學目標得以實現，做到“教、學、做”一體化，最終實現“做中學”和“學中做”[4]。課程劃分為通識模塊、基礎模塊、技能模塊、應用模塊及拓展模塊，不同專業適用不同的教學模塊開展教學，如表1所示。

4.4采用“理-虛-實”及線上線下一體化教學模式

本課程改革了以往的“理實一體化”教學模式，通過引入“理實一體、虛實結合”的現代教學模式，將課程理論知識和實踐能力結合在一起，將離線仿真和實際動手操作結合在一起，虛擬仿真與實訓硬件平臺進行結合[5]。在實際教學中教師利用線上學習通+線下課堂+線下實訓進行混合式教學，同時實現課前、課中、課后無縫連接，線上線下高度融合。每個學生利用線上資源進行理論學習，然后再通過電腦進行虛擬仿真實訓教學，最后再通過現場設備進行實際操作和驗證。利用虛擬仿真實訓平臺，可以讓每個學生都有機會動手訓練，解決了以往實踐條件不足，學生訓練時間短的問題，有助于教學質量的提升。

4.5構建科學合理的課程評價體系

傳統的課堂教學評價以教師評價為主，本課程考核評價結合“1+X”證書考核標準[6]，課程考核采用項目過程化評價，評價每個子項目實施的全過程。強化實操考核，每個項目的考核主要采用小組互評、學生自評和教師評價相結合的評價方式。評價內容以教學目標為依據，側重學生專業能力和職業素養相結合的綜合評價。具體的考核評價方法為：過程性線上考核占50%，包含線上視頻（15%），課堂活動（10%）、出勤（10%）、作業（15%）；期末考核占50%，包含理論（30%）、實操（20%），在每一個子項目后面附有評分標準，采用多種評價相結合的評價方式。

5結論

本文基于專業群建設大背景，通過對教學標準進行模塊化設計、采用“理虛實”一體化教學方法、搭建線上網絡資源平臺以及構建科學合理的教學評價體系等多方面的改革來提高教學質量，取得了良好效果，培養出理論知識扎實、實踐能力突出的技術技能型人才。

參考文獻：

［1］黎萍，劉保軍，于楚泓.《工業機器人技術》課程教學改革［J］.教育教學論壇，2018（25）：74-75.

［2］李佳玉，彭見輝.基于“理虛實一體化”的“工業機器人技術”課程改革［J］.新課程研究（中旬刊），2017（10）：18-19.

［3］李壽冰.高職院校開展1+X證書制度試點工作的思考［J］.中國職業技術教育，2019（10）：25-28.

［4］欒紅，宋光輝.智能制造背景下的工業機器人課程體系改革［J］.職業，2018（33）：81-82.

［5］鄧斌.基于產教深度融合的“應用引領，崗位實境”工業機器人專業人才培養模式探究［J］.現代職業教育，2019（22）：180-181.

［6］唐敏.“1+X”證書制度試點背景下的高職工業機器人技術專業人才培養模式研究與實踐［J］.機電教育創新，2020（7）：143-152.

作者：彭明仔 單位：廣州科技貿易職業學院