以工作过程为导向的《工业机器人》课程教学改革实践研究

韦敏

（百色职业学院，广西 百色 533000）

工业机器人已经成为制造业快速升级、转型，提升生产力的重要推动力量。相关数据表明，截至2020 年12 月，我国工业机器人数量已经跃居到237068 套，相较2015 年的32996 套，数量增长了7 倍多，2022 年，我国各个领域已使用100 万台以上的工业机器人。在工业机器人数量急剧增长背景下，高端技能人才的短板开始显露。数据显示，目前我国工业机器人应用人才的缺口达到了20 万，每年还在以20%的速度急速增长。职业院校作为高端技能人才的培养场所，需要推动人才培养模式创新，转变教学方法、丰富教学内容，努力提升人才培养质量，为工业机器人产业的继续发展提供人才支持。

1 《工业机器人》课程教学现状

1.1 实践基地建设缓慢

工业机器人专业教学实训基地的建设处在起步时期，因为生产型工业机器人系统设备需要较高的价格，同时会占用大量的学校土地资源，教学实训场所面积有限，无法同时容纳太多设备，学校只能够购置少数的实体工业机器人给学生操作使用。所以，学校所提供的实训设备以及场地通常无法满足教学的要求，专业建设过程中，学校还需要购置设备或者是通过校企合作的形式，让学生有更多的实践操作机会。

1.2 专业教学能力薄弱

学校中的工业机器人教师多为机电专业教师兼任或者转型而来，这部分教师毕业以后直接进入职业院校任教，缺少系统理论知识学习与实践技能操作经验。在实施教学设计的进程中，无法从全局的高度掌控教学重点与难点，教学内容局限于教材，教学方式传统，教学评价不合理等问题较为严重。所以，专业教师需要在教学能力以及专业技能上进行提升。

1.3 课程体系不完善

工业机器人课程涉及的专业知识相对较多，包括电子技术、计算机控制、工程力学、机械学等相关内容，知识覆盖面较广，同时理论知识比较抽象、复杂，对于职业院校教学工作提出了全新的挑战。当前，多数学校使用了常规理论教学与实践教学相互融合的方式开展教学活动，理论知识内容中涉及三维空间位置的想象以及相关计算工作，对于职业院校的学生而言，难度较大，学生表示很多内容难以理解。在实践课程教学中，因为设备工位短缺，实践内容和工作岗位之间的关联度不高，实践课程难以有效实施。所以，导致了很多学生的理论知识偏弱，实践操作能力不强，难以达到企业对工业机器人应用人才的要求。

2 以工作过程为导向的《工业机器人》课程教学改革思路

工作过程是指岗位员工在工作情境中利用工作资源完成工作任务，并获取工作成果的相关活动。从本质上看，其是对个体职业行动等复杂系统所做出科学分析的工具，工作过程的复杂度与范围通常由工作任务难易程度所决定的。在工业机器人课程教学中贯彻以工作过程为导向的方案，采取校企合作的形式，注重对课程设计以及典型工作任务的深度开发，转变传统将知识传授作为基本特征的学科课程教学模式，将工作任务、工程项目作为基础，实现对课程内容的重组。同时，把职业技术标准以及职业素质培养等相关内容融入课程中。课程实施则利用校企合作、工学结合的方式开展，课程评价采用过程性评价的形式，采用典型工作任务完成度对学生课程内容掌握情况进行考核。整个课程教学改革流程如下所示。

（1）构建以学院专任教师和合作企业专家组成的课程开发与实施团队。（2）构建工业机器人技术职业标准，将合作企业的工业机器人安装、操作、编程以及调试职业岗位的相关工作过程作为导向，探究职业岗位工作任务，依据特定逻辑关系排序，对于完成工作人员要掌握的知识、能力以及素质给出完整而又详细的描述，产生团队成员认可、层次分明以及思路清晰的工作任务分析文档。（3）按照职业能力复杂度，对典型工作任务进行整合，召开由课程建设团队人员、企业专家等共同组成的课程标准制定会议，明确课程的工程项目，并且实现工程项目的细节化，将其分成多个学习任务。（4）在设计课程教学方法以及教学手段的过程中，依据“项目引领、任务驱动”的根本原则，将工业机器人实际应用作为载体，重构传统课程内容，把课程内容划分为初识工业机器人、工业机器人基础训练、工业机器人技术应用等模块，把每个模块分成不同学习任务，开展教学工作。（5）在对教学效果进行考核的过程中，使用过程评价和结果评价相互融合的方式，重点在于过程考核，评价学生工作任务的完成能力。

3 以工作过程为导向的《工业机器人》课程教学改革策略

3.1 教学方法创新

在课程教学过程中，教师充当了引导者的角色。教师使用理论与实践相互融合的方式分析解决各种任务，将任务分解成操作规范与知识点。学生实际操作的进程中，提醒学生要密切关注实验现象，积极地寻找操作规律，并且总结和归纳各种知识点。教师还需要审查教学方案与计划，完善指导。此外，教师要按照任务的实际需求向学生介绍相关要求与技术，提升课程教学的针对性。以工业机器人外壳涂胶应用作为实例，探究以工作过程为导向的教学方法创新策略。该课程的学习重心在于外壳涂胶应用工具坐标系的标定以及验证，教学难点在于涂胶工作站示教编程和PLC 联机调试。为了可以全面地凸显教学重点和难点，提升课堂的教学效率，在实际教学过程中可以采用引导教学法、任务驱动教学法、合作探究学习法等相关教学方法。

首先，引导文教学法。该方法指的是教师在实践教学中，为了更好地完成学习任务，提升课堂教学效率，为学生提供一种专业化的教学引导文件，使用这种方式的主要目标是推动学生实现自我学习、管理和能力突破，同时也响应“职教20 条”中对于提升学生职业适应能力的要求。外壳涂胶应用教学引导文实现工业机器人涂胶工作站学习进程的结构化。教师在课程实施前，要向学生推送引导文，向学生传授工业机器人涂胶工作站的学习方法与内容，从而加强学生筛选关键信息的准确性，提升课堂教学效率。

其次，任务驱动教学法。在实践课程教学中，任务驱动教学法是将学生作为核心，完成工业机器人涂胶工作者任务作为根本导向，充分调动学生的学习创新性、积极性，推动他们更加积极的吸收、调整与重组工业机器人应用的相关知识结构，从而在此过程中不断地吸收各种知识，提升自身认知的一种教学方式。其采用了学中做与做中学的模式，充分发挥学生的个性，使得学生可以在各种工作任务的驱动下实施教学活动，逐个完成各项任务。

再次，合作探究教学法。合作探究教学法的主要目的是让学生在小组学习氛围下彼此启发，实现共同进步。对于那些日常教学活动中不爱表现、性格胆小的学生而言，创设一种融入集体和自我展现的平台。此外，对于学习能力相对较高的学生可以充分发挥他们的带动性与能动性。借助这种形式，能够让更多的学生聚集起来，共同发挥才智。

3.2 教学内容重构

职业教学要关注学生在校学习和实际工作的高度一致性，注重和企业之间的联系，将工学结合作为人才培养的方式，确定企业所需人才的技能、知识要求，积极推动和生产劳动、社会实践相互融合的学习模式，全面带动专业建设与调整，积极实施课程设置、教学方法改革与教学内容创新，将知识融入包括各种工作任务的工作进程中。学习情境是将企业项目作为基础，企业项目产品多为技术综合性较强，同时有着较高复杂度的任务，在选择任务的时候，假如任务过于繁杂，将不利于课程教学的开展。假如任务太过简单，则和实际生产脱节，最终培养的学生实践操作能力相对较差。所以，需要加工整理企业实际项目，不仅要体现出项目生产的工作过程，同时也要满足学习认知规律。将企业工作任务进行精心设计以后，导入课堂教学中，并且实施更加富有针对性的项目导向、任务驱动等职业实景教学，保证课堂教学内容与企业生产相符，保证工学结合的产品化，推动学校课堂建设以及人才培养。

转变传统学科式的学习方式，重构知识与技能。获取知识技能不再局限于系统，而是随着工作过程的不断发展而不断地对学习内容进行调整。当前，多数教学均为对工业机器人各种程序数据创建操作的一次性讲述，包括了工具数据、点位数据、工件数据和其他常用数据。学生通过学习，能够在短期内记住各种创建操作方法，可是对于创建的原因，如何应用知之甚少。所以，教师要按照不同的学习需求，将知识点重构到不同的学习情境中。此外，在工作过程导向下，每个教学单元课程开始前，要引入一个实际应用项目作为载体。该载体不仅可以充分反映出能力与知识要素的全面特性，同时也可以对课程必备知识做全面的覆盖与映射。实际应用项目多为各种知识点的全面系统化应用，对于初学者而言，难以一次全部完成。所以，教师要将自身理论实践和能力相互融合，按照知识点解构项目，形成各种各样的任务。这些任务多为项目载体以及教学内容的有序化分解，前后任务内容呈现出螺旋式递进并不断攀升的态势，工作任务和目标的完成需要对项目内容做直接式引导，有助于学生可以循序渐进地缓慢成长。

3.3 教学评价设定

按照将学生发展作为核心的基本原则，以工作过程系统化课程评价作为基础，将企业工作任务为根本出发点，将态度情感与实施过程作为主线，将学习情境作为考核对象，从学生的可持续发展和教师能力提升出发，形成全新的考核体系，评价涉及三个方面：评价内容全面化、评价主体多元化以及评价方式过程化。课程教学结束后，教师按照学生展示的成果以及课堂表现，充分结合任务实施进程和课堂情感态度对其进行综合评价。同时，以课后录制视频的形式，将学生的成果发送给合作企业的专业人员进行评价，并且将评价的最终结果汇总到学生的成绩单上。

4 结语

以工作过程为导向的《工业机器人》课程教学充分体现出了校企合作的优越性。教学实践表明，课程教学前，对项目进行分解，并将其融入不同知识点的学习中，然后让学生独立或者是合作完成项目分解以后的各项任务，同时以任务过程评价的方式给予学生全面评价，尽可能充分激发学生的学习积极性，同时也能够体现出学生对技能的掌握情况和对工程任务的实践操作能力。