以工作過程為導(dǎo)向的《工業(yè)機器人》課程教學(xué)改革實踐研究

韋敏

（百色職業(yè)學(xué)院，廣西 百色 533000）

工業(yè)機器人已經(jīng)成為制造業(yè)快速升級、轉(zhuǎn)型，提升生產(chǎn)力的重要推動力量。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，截至2020 年12 月，我國工業(yè)機器人數(shù)量已經(jīng)躍居到237068 套，相較2015 年的32996 套，數(shù)量增長了7 倍多，2022 年，我國各個領(lǐng)域已使用100 萬臺以上的工業(yè)機器人。在工業(yè)機器人數(shù)量急劇增長背景下，高端技能人才的短板開始顯露。數(shù)據(jù)顯示，目前我國工業(yè)機器人應(yīng)用人才的缺口達到了20 萬，每年還在以20%的速度急速增長。職業(yè)院校作為高端技能人才的培養(yǎng)場所，需要推動人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變教學(xué)方法、豐富教學(xué)內(nèi)容，努力提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，為工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)發(fā)展提供人才支持。

1 《工業(yè)機器人》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 實踐基地建設(shè)緩慢

工業(yè)機器人專業(yè)教學(xué)實訓(xùn)基地的建設(shè)處在起步時期，因為生產(chǎn)型工業(yè)機器人系統(tǒng)設(shè)備需要較高的價格，同時會占用大量的學(xué)校土地資源，教學(xué)實訓(xùn)場所面積有限，無法同時容納太多設(shè)備，學(xué)校只能夠購置少數(shù)的實體工業(yè)機器人給學(xué)生操作使用。所以，學(xué)校所提供的實訓(xùn)設(shè)備以及場地通常無法滿足教學(xué)的要求，專業(yè)建設(shè)過程中，學(xué)校還需要購置設(shè)備或者是通過校企合作的形式，讓學(xué)生有更多的實踐操作機會。

1.2 專業(yè)教學(xué)能力薄弱

學(xué)校中的工業(yè)機器人教師多為機電專業(yè)教師兼任或者轉(zhuǎn)型而來，這部分教師畢業(yè)以后直接進入職業(yè)院校任教，缺少系統(tǒng)理論知識學(xué)習(xí)與實踐技能操作經(jīng)驗。在實施教學(xué)設(shè)計的進程中，無法從全局的高度掌控教學(xué)重點與難點，教學(xué)內(nèi)容局限于教材，教學(xué)方式傳統(tǒng)，教學(xué)評價不合理等問題較為嚴重。所以，專業(yè)教師需要在教學(xué)能力以及專業(yè)技能上進行提升。

1.3 課程體系不完善

工業(yè)機器人課程涉及的專業(yè)知識相對較多，包括電子技術(shù)、計算機控制、工程力學(xué)、機械學(xué)等相關(guān)內(nèi)容，知識覆蓋面較廣，同時理論知識比較抽象、復(fù)雜，對于職業(yè)院校教學(xué)工作提出了全新的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，多數(shù)學(xué)校使用了常規(guī)理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互融合的方式開展教學(xué)活動，理論知識內(nèi)容中涉及三維空間位置的想象以及相關(guān)計算工作，對于職業(yè)院校的學(xué)生而言，難度較大，學(xué)生表示很多內(nèi)容難以理解。在實踐課程教學(xué)中，因為設(shè)備工位短缺，實踐內(nèi)容和工作崗位之間的關(guān)聯(lián)度不高，實踐課程難以有效實施。所以，導(dǎo)致了很多學(xué)生的理論知識偏弱，實踐操作能力不強，難以達到企業(yè)對工業(yè)機器人應(yīng)用人才的要求。

2 以工作過程為導(dǎo)向的《工業(yè)機器人》課程教學(xué)改革思路

工作過程是指崗位員工在工作情境中利用工作資源完成工作任務(wù)，并獲取工作成果的相關(guān)活動。從本質(zhì)上看，其是對個體職業(yè)行動等復(fù)雜系統(tǒng)所做出科學(xué)分析的工具，工作過程的復(fù)雜度與范圍通常由工作任務(wù)難易程度所決定的。在工業(yè)機器人課程教學(xué)中貫徹以工作過程為導(dǎo)向的方案，采取校企合作的形式，注重對課程設(shè)計以及典型工作任務(wù)的深度開發(fā)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)將知識傳授作為基本特征的學(xué)科課程教學(xué)模式，將工作任務(wù)、工程項目作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對課程內(nèi)容的重組。同時，把職業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)等相關(guān)內(nèi)容融入課程中。課程實施則利用校企合作、工學(xué)結(jié)合的方式開展，課程評價采用過程性評價的形式，采用典型工作任務(wù)完成度對學(xué)生課程內(nèi)容掌握情況進行考核。整個課程教學(xué)改革流程如下所示。

（1）構(gòu)建以學(xué)院專任教師和合作企業(yè)專家組成的課程開發(fā)與實施團隊。（2）構(gòu)建工業(yè)機器人技術(shù)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將合作企業(yè)的工業(yè)機器人安裝、操作、編程以及調(diào)試職業(yè)崗位的相關(guān)工作過程作為導(dǎo)向，探究職業(yè)崗位工作任務(wù)，依據(jù)特定邏輯關(guān)系排序，對于完成工作人員要掌握的知識、能力以及素質(zhì)給出完整而又詳細的描述，產(chǎn)生團隊成員認可、層次分明以及思路清晰的工作任務(wù)分析文檔。（3）按照職業(yè)能力復(fù)雜度，對典型工作任務(wù)進行整合，召開由課程建設(shè)團隊人員、企業(yè)專家等共同組成的課程標(biāo)準(zhǔn)制定會議，明確課程的工程項目，并且實現(xiàn)工程項目的細節(jié)化，將其分成多個學(xué)習(xí)任務(wù)。（4）在設(shè)計課程教學(xué)方法以及教學(xué)手段的過程中，依據(jù)“項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動”的根本原則，將工業(yè)機器人實際應(yīng)用作為載體，重構(gòu)傳統(tǒng)課程內(nèi)容，把課程內(nèi)容劃分為初識工業(yè)機器人、工業(yè)機器人基礎(chǔ)訓(xùn)練、工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用等模塊，把每個模塊分成不同學(xué)習(xí)任務(wù)，開展教學(xué)工作。（5）在對教學(xué)效果進行考核的過程中，使用過程評價和結(jié)果評價相互融合的方式，重點在于過程考核，評價學(xué)生工作任務(wù)的完成能力。

3 以工作過程為導(dǎo)向的《工業(yè)機器人》課程教學(xué)改革策略

3.1 教學(xué)方法創(chuàng)新

在課程教學(xué)過程中，教師充當(dāng)了引導(dǎo)者的角色。教師使用理論與實踐相互融合的方式分析解決各種任務(wù)，將任務(wù)分解成操作規(guī)范與知識點。學(xué)生實際操作的進程中，提醒學(xué)生要密切關(guān)注實驗現(xiàn)象，積極地尋找操作規(guī)律，并且總結(jié)和歸納各種知識點。教師還需要審查教學(xué)方案與計劃，完善指導(dǎo)。此外，教師要按照任務(wù)的實際需求向?qū)W生介紹相關(guān)要求與技術(shù)，提升課程教學(xué)的針對性。以工業(yè)機器人外殼涂膠應(yīng)用作為實例，探究以工作過程為導(dǎo)向的教學(xué)方法創(chuàng)新策略。該課程的學(xué)習(xí)重心在于外殼涂膠應(yīng)用工具坐標(biāo)系的標(biāo)定以及驗證，教學(xué)難點在于涂膠工作站示教編程和PLC 聯(lián)機調(diào)試。為了可以全面地凸顯教學(xué)重點和難點，提升課堂的教學(xué)效率，在實際教學(xué)過程中可以采用引導(dǎo)教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、合作探究學(xué)習(xí)法等相關(guān)教學(xué)方法。

首先，引導(dǎo)文教學(xué)法。該方法指的是教師在實踐教學(xué)中，為了更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提升課堂教學(xué)效率，為學(xué)生提供一種專業(yè)化的教學(xué)引導(dǎo)文件，使用這種方式的主要目標(biāo)是推動學(xué)生實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)、管理和能力突破，同時也響應(yīng)“職教20 條”中對于提升學(xué)生職業(yè)適應(yīng)能力的要求。外殼涂膠應(yīng)用教學(xué)引導(dǎo)文實現(xiàn)工業(yè)機器人涂膠工作站學(xué)習(xí)進程的結(jié)構(gòu)化。教師在課程實施前，要向?qū)W生推送引導(dǎo)文，向?qū)W生傳授工業(yè)機器人涂膠工作站的學(xué)習(xí)方法與內(nèi)容，從而加強學(xué)生篩選關(guān)鍵信息的準(zhǔn)確性，提升課堂教學(xué)效率。

其次，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。在實踐課程教學(xué)中，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是將學(xué)生作為核心，完成工業(yè)機器人涂膠工作者任務(wù)作為根本導(dǎo)向，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)新性、積極性，推動他們更加積極的吸收、調(diào)整與重組工業(yè)機器人應(yīng)用的相關(guān)知識結(jié)構(gòu)，從而在此過程中不斷地吸收各種知識，提升自身認知的一種教學(xué)方式。其采用了學(xué)中做與做中學(xué)的模式，充分發(fā)揮學(xué)生的個性，使得學(xué)生可以在各種工作任務(wù)的驅(qū)動下實施教學(xué)活動，逐個完成各項任務(wù)。

再次，合作探究教學(xué)法。合作探究教學(xué)法的主要目的是讓學(xué)生在小組學(xué)習(xí)氛圍下彼此啟發(fā)，實現(xiàn)共同進步。對于那些日常教學(xué)活動中不愛表現(xiàn)、性格膽小的學(xué)生而言，創(chuàng)設(shè)一種融入集體和自我展現(xiàn)的平臺。此外，對于學(xué)習(xí)能力相對較高的學(xué)生可以充分發(fā)揮他們的帶動性與能動性。借助這種形式，能夠讓更多的學(xué)生聚集起來，共同發(fā)揮才智。

3.2 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

職業(yè)教學(xué)要關(guān)注學(xué)生在校學(xué)習(xí)和實際工作的高度一致性，注重和企業(yè)之間的聯(lián)系，將工學(xué)結(jié)合作為人才培養(yǎng)的方式，確定企業(yè)所需人才的技能、知識要求，積極推動和生產(chǎn)勞動、社會實踐相互融合的學(xué)習(xí)模式，全面帶動專業(yè)建設(shè)與調(diào)整，積極實施課程設(shè)置、教學(xué)方法改革與教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，將知識融入包括各種工作任務(wù)的工作進程中。學(xué)習(xí)情境是將企業(yè)項目作為基礎(chǔ)，企業(yè)項目產(chǎn)品多為技術(shù)綜合性較強，同時有著較高復(fù)雜度的任務(wù)，在選擇任務(wù)的時候，假如任務(wù)過于繁雜，將不利于課程教學(xué)的開展。假如任務(wù)太過簡單，則和實際生產(chǎn)脫節(jié)，最終培養(yǎng)的學(xué)生實踐操作能力相對較差。所以，需要加工整理企業(yè)實際項目，不僅要體現(xiàn)出項目生產(chǎn)的工作過程，同時也要滿足學(xué)習(xí)認知規(guī)律。將企業(yè)工作任務(wù)進行精心設(shè)計以后，導(dǎo)入課堂教學(xué)中，并且實施更加富有針對性的項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動等職業(yè)實景教學(xué)，保證課堂教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)相符，保證工學(xué)結(jié)合的產(chǎn)品化，推動學(xué)校課堂建設(shè)以及人才培養(yǎng)。

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)學(xué)科式的學(xué)習(xí)方式，重構(gòu)知識與技能。獲取知識技能不再局限于系統(tǒng)，而是隨著工作過程的不斷發(fā)展而不斷地對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行調(diào)整。當(dāng)前，多數(shù)教學(xué)均為對工業(yè)機器人各種程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建操作的一次性講述，包括了工具數(shù)據(jù)、點位數(shù)據(jù)、工件數(shù)據(jù)和其他常用數(shù)據(jù)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠在短期內(nèi)記住各種創(chuàng)建操作方法，可是對于創(chuàng)建的原因，如何應(yīng)用知之甚少。所以，教師要按照不同的學(xué)習(xí)需求，將知識點重構(gòu)到不同的學(xué)習(xí)情境中。此外，在工作過程導(dǎo)向下，每個教學(xué)單元課程開始前，要引入一個實際應(yīng)用項目作為載體。該載體不僅可以充分反映出能力與知識要素的全面特性，同時也可以對課程必備知識做全面的覆蓋與映射。實際應(yīng)用項目多為各種知識點的全面系統(tǒng)化應(yīng)用，對于初學(xué)者而言，難以一次全部完成。所以，教師要將自身理論實踐和能力相互融合，按照知識點解構(gòu)項目，形成各種各樣的任務(wù)。這些任務(wù)多為項目載體以及教學(xué)內(nèi)容的有序化分解，前后任務(wù)內(nèi)容呈現(xiàn)出螺旋式遞進并不斷攀升的態(tài)勢，工作任務(wù)和目標(biāo)的完成需要對項目內(nèi)容做直接式引導(dǎo)，有助于學(xué)生可以循序漸進地緩慢成長。

3.3 教學(xué)評價設(shè)定

按照將學(xué)生發(fā)展作為核心的基本原則，以工作過程系統(tǒng)化課程評價作為基礎(chǔ)，將企業(yè)工作任務(wù)為根本出發(fā)點，將態(tài)度情感與實施過程作為主線，將學(xué)習(xí)情境作為考核對象，從學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展和教師能力提升出發(fā)，形成全新的考核體系，評價涉及三個方面：評價內(nèi)容全面化、評價主體多元化以及評價方式過程化。課程教學(xué)結(jié)束后，教師按照學(xué)生展示的成果以及課堂表現(xiàn)，充分結(jié)合任務(wù)實施進程和課堂情感態(tài)度對其進行綜合評價。同時，以課后錄制視頻的形式，將學(xué)生的成果發(fā)送給合作企業(yè)的專業(yè)人員進行評價，并且將評價的最終結(jié)果匯總到學(xué)生的成績單上。

4 結(jié)語

以工作過程為導(dǎo)向的《工業(yè)機器人》課程教學(xué)充分體現(xiàn)出了校企合作的優(yōu)越性。教學(xué)實踐表明，課程教學(xué)前，對項目進行分解，并將其融入不同知識點的學(xué)習(xí)中，然后讓學(xué)生獨立或者是合作完成項目分解以后的各項任務(wù)，同時以任務(wù)過程評價的方式給予學(xué)生全面評價，盡可能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時也能夠體現(xiàn)出學(xué)生對技能的掌握情況和對工程任務(wù)的實踐操作能力。