以工作過程為導向的《工業機器人》課程教學改革實踐研究

韋敏

（百色職業學院，廣西 百色 533000）

工業機器人已經成為制造業快速升級、轉型，提升生產力的重要推動力量。相關數據表明，截至2020 年12 月，我國工業機器人數量已經躍居到237068 套，相較2015 年的32996 套，數量增長了7 倍多，2022 年，我國各個領域已使用100 萬臺以上的工業機器人。在工業機器人數量急劇增長背景下，高端技能人才的短板開始顯露。數據顯示，目前我國工業機器人應用人才的缺口達到了20 萬，每年還在以20%的速度急速增長。職業院校作為高端技能人才的培養場所，需要推動人才培養模式創新，轉變教學方法、豐富教學內容，努力提升人才培養質量，為工業機器人產業的繼續發展提供人才支持。

1 《工業機器人》課程教學現狀

1.1 實踐基地建設緩慢

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

1.2 專業教學能力薄弱

學校中的工業機器人教師多為機電專業教師兼任或者轉型而來，這部分教師畢業以后直接進入職業院校任教，缺少系統理論知識學習與實踐技能操作經驗。在實施教學設計的進程中，無法從全局的高度掌控教學重點與難點，教學內容局限于教材，教學方式傳統，教學評價不合理等問題較為嚴重。所以，專業教師需要在教學能力以及專業技能上進行提升。

1.3 課程體系不完善

工業機器人課程涉及的專業知識相對較多，包括電子技術、計算機控制、工程力學、機械學等相關內容，知識覆蓋面較廣，同時理論知識比較抽象、復雜，對于職業院校教學工作提出了全新的挑戰。當前，多數學校使用了常規理論教學與實踐教學相互融合的方式開展教學活動，理論知識內容中涉及三維空間位置的想象以及相關計算工作，對于職業院校的學生而言，難度較大，學生表示很多內容難以理解。在實踐課程教學中，因為設備工位短缺，實踐內容和工作崗位之間的關聯度不高，實踐課程難以有效實施。所以，導致了很多學生的理論知識偏弱，實踐操作能力不強，難以達到企業對工業機器人應用人才的要求。

2 以工作過程為導向的《工業機器人》課程教學改革思路

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，并獲取工作成果的相關活動。從本質上看，其是對個體職業行動等復雜系統所做出科學分析的工具，工作過程的復雜度與范圍通常由工作任務難易程度所決定的。在工業機器人課程教學中貫徹以工作過程為導向的方案，采取校企合作的形式，注重對課程設計以及典型工作任務的深度開發，轉變傳統將知識傳授作為基本特征的學科課程教學模式，將工作任務、工程項目作為基礎，實現對課程內容的重組。同時，把職業技術標準以及職業素質培養等相關內容融入課程中。課程實施則利用校企合作、工學結合的方式開展，課程評價采用過程性評價的形式，采用典型工作任務完成度對學生課程內容掌握情況進行考核。整個課程教學改革流程如下所示。

（1）構建以學院專任教師和合作企業專家組成的課程開發與實施團隊。（2）構建工業機器人技術職業標準，將合作企業的工業機器人安裝、操作、編程以及調試職業崗位的相關工作過程作為導向，探究職業崗位工作任務，依據特定邏輯關系排序，對于完成工作人員要掌握的知識、能力以及素質給出完整而又詳細的描述，產生團隊成員認可、層次分明以及思路清晰的工作任務分析文檔。（3）按照職業能力復雜度，對典型工作任務進行整合，召開由課程建設團隊人員、企業專家等共同組成的課程標準制定會議，明確課程的工程項目，并且實現工程項目的細節化，將其分成多個學習任務。（4）在設計課程教學方法以及教學手段的過程中，依據“項目引領、任務驅動”的根本原則，將工業機器人實際應用作為載體，重構傳統課程內容，把課程內容劃分為初識工業機器人、工業機器人基礎訓練、工業機器人技術應用等模塊，把每個模塊分成不同學習任務，開展教學工作。（5）在對教學效果進行考核的過程中，使用過程評價和結果評價相互融合的方式，重點在于過程考核，評價學生工作任務的完成能力。

3 以工作過程為導向的《工業機器人》課程教學改革策略

3.1 教學方法創新

在課程教學過程中，教師充當了引導者的角色。教師使用理論與實踐相互融合的方式分析解決各種任務，將任務分解成操作規范與知識點。學生實際操作的進程中，提醒學生要密切關注實驗現象，積極地尋找操作規律，并且總結和歸納各種知識點。教師還需要審查教學方案與計劃，完善指導。此外，教師要按照任務的實際需求向學生介紹相關要求與技術，提升課程教學的針對性。以工業機器人外殼涂膠應用作為實例，探究以工作過程為導向的教學方法創新策略。該課程的學習重心在于外殼涂膠應用工具坐標系的標定以及驗證，教學難點在于涂膠工作站示教編程和PLC 聯機調試。為了可以全面地凸顯教學重點和難點，提升課堂的教學效率，在實際教學過程中可以采用引導教學法、任務驅動教學法、合作探究學習法等相關教學方法。

首先，引導文教學法。該方法指的是教師在實踐教學中，為了更好地完成學習任務，提升課堂教學效率，為學生提供一種專業化的教學引導文件，使用這種方式的主要目標是推動學生實現自我學習、管理和能力突破，同時也響應“職教20 條”中對于提升學生職業適應能力的要求。外殼涂膠應用教學引導文實現工業機器人涂膠工作站學習進程的結構化。教師在課程實施前，要向學生推送引導文，向學生傳授工業機器人涂膠工作站的學習方法與內容，從而加強學生篩選關鍵信息的準確性，提升課堂教學效率。

其次，任務驅動教學法。在實踐課程教學中，任務驅動教學法是將學生作為核心，完成工業機器人涂膠工作者任務作為根本導向，充分調動學生的學習創新性、積極性，推動他們更加積極的吸收、調整與重組工業機器人應用的相關知識結構，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方式。其采用了學中做與做中學的模式，充分發揮學生的個性，使得學生可以在各種工作任務的驅動下實施教學活動，逐個完成各項任務。

再次，合作探究教學法。合作探究教學法的主要目的是讓學生在小組學習氛圍下彼此啟發，實現共同進步。對于那些日常教學活動中不愛表現、性格膽小的學生而言，創設一種融入集體和自我展現的平臺。此外，對于學習能力相對較高的學生可以充分發揮他們的帶動性與能動性。借助這種形式，能夠讓更多的學生聚集起來，共同發揮才智。

3.2 教學內容重構

職業教學要關注學生在校學習和實際工作的高度一致性，注重和企業之間的聯系，將工學結合作為人才培養的方式，確定企業所需人才的技能、知識要求，積極推動和生產勞動、社會實踐相互融合的學習模式，全面帶動專業建設與調整，積極實施課程設置、教學方法改革與教學內容創新，將知識融入包括各種工作任務的工作進程中。學習情境是將企業項目作為基礎，企業項目產品多為技術綜合性較強，同時有著較高復雜度的任務，在選擇任務的時候，假如任務過于繁雜，將不利于課程教學的開展。假如任務太過簡單，則和實際生產脫節，最終培養的學生實踐操作能力相對較差。所以，需要加工整理企業實際項目，不僅要體現出項目生產的工作過程，同時也要滿足學習認知規律。將企業工作任務進行精心設計以后，導入課堂教學中，并且實施更加富有針對性的項目導向、任務驅動等職業實景教學，保證課堂教學內容與企業生產相符，保證工學結合的產品化，推動學校課堂建設以及人才培養。

轉變傳統學科式的學習方式，重構知識與技能。獲取知識技能不再局限于系統，而是隨著工作過程的不斷發展而不斷地對學習內容進行調整。當前，多數教學均為對工業機器人各種程序數據創建操作的一次性講述，包括了工具數據、點位數據、工件數據和其他常用數據。學生通過學習，能夠在短期內記住各種創建操作方法，可是對于創建的原因，如何應用知之甚少。所以，教師要按照不同的學習需求，將知識點重構到不同的學習情境中。此外，在工作過程導向下，每個教學單元課程開始前，要引入一個實際應用項目作為載體。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。實際應用項目多為各種知識點的全面系統化應用，對于初學者而言，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，按照知識點解構項目，形成各種各樣的任務。這些任務多為項目載體以及教學內容的有序化分解，前后任務內容呈現出螺旋式遞進并不斷攀升的態勢，工作任務和目標的完成需要對項目內容做直接式引導，有助于學生可以循序漸進地緩慢成長。

3.3 教學評價設定

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

4 結語

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