“1+X”证书试点背景下工业机器人离线编程与仿真课程设计与教学改革研究

尹振娟

（宁夏民族职业技术学院，宁夏吴忠 751100）

“1+X”证书制度引导人才培养模式和评价模式的构建，是拓展就业创业能力、缓解结构性就业矛盾的重要途径，对于推进教育现代化、建设人力资源强国具有重要意义[1-2]。自从“1+X”证书制度试点工作启动以来，教育部先后颁布了四批共447 个职业技能等级证书作为试点，前三批次的四个职业技能等级证书都涉及工业机器人方向，其“X”证书标准都离不开工业机器人仿真技术的应用[3-4]。第四批次中的生产线数字化仿真应用和焊接机器人编程与维护职业技能等级证书也涉及机器人离线编程与仿真。

目前，用于工业机器人技术专业实训教学的工业机器人设备成本较高，多数院校受办学经费限制，实训设备数量难以满足教学需求。因此，可以采用工业机器人离线编程与仿真来模拟真实工业机器人的应用场景，从而弥补教学设备不足的问题[5]。

1 工业机器人离线编程与仿真的总体方案

工业机器人系统离线编程与仿真课程是课程组在充分考虑学院现有的工业机器人实训设备的基础上，基于RobotStudio 软件开发的。首先，课程组通过调研，选取工业机器人企业典型应用场景作为虚拟仿真工作站案例，构建课程项目[6]；依托工业机器人应用系统建模课程，利用Solidworks 软件对车间实训设备进行数字化建模，为后期项目实践验证奠定基础。其次，设计教学内容，将“1+X”职业技能等级证书的考核知识点和技能点融入案例教学，利用RobotStudio 软件进行离线编程设计，解决技术难题。最后，通过实践研究，改革教学方法和考核评价方法；建设课程教学资源库，构建线上线下混合式教学模式[3]。

2 基于“岗课赛证”融通的教学内容重构

工业机器人系统离线编程与仿真课程原有的教学内容以教材为主，而教材内容侧重于仿真软件的操作编程，较少融入“X”职业技能等级证书知识点和技能点，同时配套的模型库与学校现有的设备不匹配，给实际验证带来诸多不便。该课程依据全国职业教育大会上提出的“岗课赛证”综合育人模式进行课程内容的重构[3]。

工业机器人方向的职业技能证书的定位：对接企业新技术、新工艺、新规范、新要求，对接岗位、对接职业标准，反映职业岗位所需的职业知识、技能、素养，是职业知识、技能、素养的综合体现[3]。技能竞赛设备融合了企业的新技术和新工艺，各级各类工业机器人技能竞赛以工业机器人行业的工作规范和职业技能为准则设计打造，能够有效验证学生对专业知识和技能的掌握程度[3]。

该课程依据工业机器人技术专业国家教学标准、“X”职业技能等级标准，基于工业机器人应用编程“1+X”证书考核平台，结合专业人才培养方案、职业院校技能大赛比赛规程、企业典型应用案例（搬运、码垛、焊接、抛光、喷涂等），对教学内容进行了整合重构[6]。整个教学内容分为七个项目三大模块：基础模块、核心模块、拓展模块，每个模块中有若个子项目，每个子项目中有若干任务，任务中又细分了知识点和技能点。

3 教学策略

3.1 合理设计教学内容

针对学生学情、基础各异的现象，以及教材内容与现有教学设备不匹配的问题，课程组分别设置了不同层次的项目。一般项目与教材匹配，学生通过学习线上资源，掌握基础知识和技能；扩展项目是与学院现有设备匹配的任务，用于巩固基础知识和技能，培养学生知识迁移和应用的能力；综合性项目结合“1+X”职业技能等级证书考核的真实题库设置，以工业机器人应用编程“1+X”考核设备为平台，采用工业机器人应用编程“1+X”中级技能等级证书考核评分表进行离线程序验证考核，真实模拟考证过程，为参加考证的学生奠定基础，从而实现分层梯度教学。

3.2 灵活运用教学方法

根据每个项目的教学目标、要求和课程特点以及实际学情，考虑教学效果和教学可操作性等因素，教师将任务驱动教学法、分组讨论法、类比迁移教学法、案例教学法及讲授法相结合进行教学；充分利用多媒体技术，采取翻转课堂等教学方式，培养学生独立思考和自主创新能力，并培养学生的团队协作精神，提高教学效果。

3.3 理实一体化教学

在课堂教学中，教师积极引入企业真实项目，让专业教学和企业岗位相关联[7]。同时，课程组考虑到项目验证的可行性，以学院现有实训设备为载体，以建模、模型布局、离线编程、虚拟仿真、实际验证过程为导向，以模块建模、工业机器人路径生成、路径整合优化与仿真运行、实际验证调试任务为驱动，针对不同难度项目，采用线上线下混合、理实一体化教学模式，使学生从被动学习变为主动学习，将教师由主讲变为引导，力求做到“学做合一”，实现“做中教、做中学”。

3.4 有效融入思政元素

根据《高等学校课程思政建设指导纲要》要求，工学类专业课程要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，以及科技报国的家国情怀和使命担当[8]。作为工业机器人技术专业核心课程，课程组教师选择多个场景的机器人助力中国智能制造作为应用案例，展现机器人在工业发展中的重要性，激发学生职业使命感[9]。在引导学生学习专业技能的同时，教师引入行业中有影响力和号召力的大国工匠人物事迹，为学生树立学习的榜样，培养学生的工匠精神[10-11]。

4 教学组织与实施

教学过程包含课前引学、课中导学、课后拓学三个部分，以视频预习、案例导引、项目分析、新知探究、任务实施、考核评价为教学实施主要环节。

课前，教师在学习平台发布与课程相关的视频、课件等教学资料，学生通过观看视频、课件，自主学习课程内容，初步了解本次授课的内容及任务，完成在线测试，开展互动讨论并反馈问题。教师在课前对学生的测试结果及反馈的问题进行整理，准确了解学生的学习情况、知识掌握程度及存在的问题。

课中，以引、析、探、练、评五环节实施教学。在整个教学过程中，学生以合作探究、交流讨论、自主练习、汇报考核为主，教师梳理任务步骤，巡回指导，对共性问题集中演示操作，对个性问题答疑，最后进行任务验收和评价小结。

课后，学生以课中学习内容为依托，结合其他课程相关知识和技能，完成创新成果和拓展任务演示，进一步提升技能。

5 课程评价方式的改革与实践

该课程原有的考核方式为“50%的过程性考核+50%的终结性考核”。从表面上看，该种考核方式考虑了学生的学习过程，但在实际教学过程中，仅仅通过课堂上发布的同一任务去评定所有学生的成绩，未能考虑学生的个体差异，也未能很好地体现学生的真实能力[12]。针对以上问题，课程组改革了课程评价体系，将创新型成果演示、拓展任务演示纳入考核内容，并且将工业机器人应用编程“1+X”证书考核标准融入评价体系。其中，创新型成果和拓展任务的演示充分考虑了学生应用不同技能的个性差异，在培养学生创新能力的同时，全方位展示学生的真实能力[13-14]。终结性考核采取题库随机抽题的形式进行考核，并结合工业机器人应用编程 “1+X”证书考核评分表进行评分，真实模拟了“1+X”证书考核的评分过程，为后续工业机器人应用编程“1+X”证书考核奠定了基础。

6 建设教学资源

在网络教学平台建设课程资源库，通过线上线下混合式教学模式，进一步提升教学质量。课程组利用SolidWorks 创建了与学院现有设备匹配的部分模型库，将典型的工业机器人虚拟工作站仿真系统的设计过程录制成视频，整理了教案、课件、题库等教学资源，引导学生开展线上线下自主学习[13]。

7 结语

“1+X”证书制度和“岗课赛证”综合育人模式拓宽了职业院校育人的路径[10]。工业机器人系统离线编程与仿真作为工业机器人技术专业的核心课程，其课程改革成功与否将会影响“1+X”证书考证的通过率。本文探索了以岗位能力需求为目标，以实际应用案例为背景，将教学内容与工业机器人应用编程“1+X”（中级）技能等级证书考核真题和技能大赛任务对接的“岗课赛证”融合的路径和方法。通过基于项目的学习，学生达到了工业机器人应用编程“1+X”（中级）技能等级证书对离线编程方面的考核要求。