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《工业机器人离线编程与仿真》课程教学内容及教学方法的改革与探索

梁景雯
  
大海媒体号
2025年112期
亳州职业技术学院 安徽亳州 236800

摘要:从目前1+X 证书制度落实情况着手,分析工业机器人离线编程与仿真课程教学现状,针对现阶段教学实施过程中的短板,以“ 岗课赛证” 融通的教学模式为导向,对接证书考核标准,探究课程教学内容及教学方法。

关键词:“ 1+X ” 证书,工业机器人离线编程与仿真,教学方法,robotstudio,ABB 机器人

引言

从“职教 20 条”中第五条提出启动职业院校“1+X”证书制度试点工作起,我国职业教育越来越重视课程内容与生产实际需求的匹配。2021 年 4 月全国职业教育大会提出,“要深化三教改革,推进岗课赛证综合育人”;同年10 月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》,明确指出“完善岗课赛证育人机制,按照生产实际和岗位需求设计开发课程”。“ 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。

《工业机器人离线编程与仿真》课程作为工业机器人技术专业的核心课程之一,通过虚拟仿真技术模拟真实工业机器人的应用场景,能够有效的解决了高校专业实训设备成本高、经费不足的难题。该门课程的教学内容与职业技能等级证书考核标准对应知识点较多,但由于目前教学内容大多偏向专业化教学,导致教学过程中缺乏职业技能提升指导。因此,需明确课程教学与证书考核培养目标的一致性,探索如何在课程教学内容设计及教学实施环节融入职业技能考核点,进一步提升学生的岗位匹配度和企业认可度,为社会的发展培养人才。

1. 教学内容重构原则

课程教学内容设计应对标工业机器人专业国家教学标准、实训标准、工业机器人职业技能等级证书考核标准、人才培养方案,设计出理论教学、实践教学、专业技能培养相互结合、相互融通的教学大纲及教学设计模块。

为达到将“岗课赛证”综合育人模式融入课程的教学内容及教学方法中的目的。需要根据企业对工业机器人相关岗位专业技能的要求、职业技能等级证书考核标准的分析、课程专业的多样化需求等角度,对《工业机器人离线编程与仿真》课程展开多维度的深入研究,将“证”的知识点和技能点、“岗”的具体需求融合到课程项目任务中去,从而在提升学生专业素养的同时兼顾X 证书及实际岗位所需技能的培养。

教学内容的构建和创新要紧紧围绕仿真软件系统来开展,内容应对软件操作步骤详细阐述,并对操作编程进行专业的指导,以确保与职业证书考核的内容相对应。根据最新发布的“1+X”证书制度的规范要求,总结并完善课程对应的技能教育内容,使得课程内容建设可以满足企业内产品生产和研发工作的技术需求,为产品专业化工艺流程提供保障。

2. 课程内容建设

(1)梳理“岗课赛证”知识融合点

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;工业机器人方向的职业技能证书则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;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,有效验证学生对专业知识和技能的掌握程度 。

在教学课程内容建设中,首先需要通过对企业真实生产环境及人才需求、“ 1+X′′ 证书标准对应技能、《工业机器人离线编程与仿真》课程内容及人才培养计划的分析,梳理课程知识点与技能点,找出三者的融合点,绘制知识体系图,如图1。

(2)编写模块化教学项目书

课程教学设计是课程内容的一个重要环节,教学设计内容应该融入 X 职业技能等级证书要求, 将证书考核内容融通到《工业机器人离线编程与仿真》课程中去。在考虑 X 证书技能要求的同时,兼顾重教学知识点由易到难的原则,对教学项目进行细分并完成模块化教学项目书的编写,确保教学设计内容充分融入 X 职业技能等级证书要求及企业人才需求,帮助学生在完成项目的过程中,深入思考和研究工业机器人的各部分构造,对机器人的离线编程方法有系统性的认知,最后熟练掌握各部分的功能和用途。

通过对工业机器人四个 X 职业技能等级证书考核内容分析,不难发现考证证书涉及《工业机器人离线编程与仿真》课程的内容主要有工业机器人搬运、码垛、焊接、抛光、喷涂等工作站虚拟仿真编程的应用。 因此 , 在《工业机器人离线编程与仿真》课程教学内容建设中,以激光切割机器人单元为例:首先,对原有课程进行教学内容改革,去除陈旧、反复的知识点,整合零散知识点,加入职业技能等级证书关于激光切割机器人的知识点,将所有用到的知识点全部融合到单元教学中去;其次, 建立激光切割机器人单元知识点与技能点的对应关系,通过对教学目标与证书技能点的对应,确保知识点的融通落到实处;最后,通过项目书的编写,清晰罗列出该项目所需要的掌握的知识点与技能要求,建立课程单元教学设计将 X 证书标准对应能力点融入到激光切割机器人项目中去,制定教学目标与重难点及解决方法。 如表 1。

(3)绘制项目教学任务流程图

根据前期编写的项目任务书,确定课程采用项目教学法,将课程内容划分成多个项目,在每个项目教学实施环节,依托知识点的重新整合,对教学流程展开规划,把整合项目教学流程分为三大模块:项目介绍、项目实施、项目总结。

以激光切割机器人项目为例,在整个教学实施过程中:项目介绍环节,学生要接受任务,明确工作站的实际使用场景及需要掌握的知识点;项目实施环节,进行工作站的搭建、机器人运行轨迹的生成及优化,并完成整个工作站的仿真运行;在项目总结环节,对激光切割机器人项目实施情况进行归纳总结,反思项目实施过程中遇到的问题,并进行知识拓展,教会学生如何在仿真中加入碰撞检测功能。如图2。

3. 教学实施方法改革

(1)理实一体化教学

工业机器人离线编程与仿真是一门重要的课程,旨在让学生掌握工业机器人的离线编程方法,了解仿真软件的使用方法,并通过仿真实训提高学生的实际操作技能。在教学方法上,采用理实一体化的教学模式,能够将理论教学与实践教学紧密结合,使学生在学习理论知识的同时,能够及时进行实践操作,加深对知识的理解和掌握。

在《工业机器人离线编程与仿真》教学过程中:一方面,充分利用了多媒体教学资源,如 PPT 课件、视频教程等,使教学内容更加直观、生动;另一方面,积极引入企业真实项目,展示项目真实运行环境并与仿真软件虚拟环境进行对比,提升专业教学和企业岗位的关联度;最后,以学校现有实训设备为载体,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,引导学生从被动学习变为主动学习,做到“教学中实践、实践中成长”。

(2)灵活运用教学方法

为了使学生不仅能够掌握扎实的理论知识,还能通过仿真环境灵活应用变成技巧解决实际问题,在教学实施环节,可根据每个项目的教学目标、项目特点及真实运行环境需求的不同,采用任务驱动教学法、翻转课堂与小组讨论、个性化指导与反馈等方法灵活开展教学活动,有针对性的对不同项目的教学方法及教学内容进行微调。

在采用任务驱动教学法时,尽量选取典型工业应用场景作为教学案例,如自动化生产线上的物料搬运、汽车门弧焊等,让学生在实际情境中学习编程逻辑与仿真调试,增强学习的实用性和针对性;而在翻转课堂与小组讨论环节,课前发布预习材料,鼓励学生在课外自主学习基础理论,留出课堂时间用于深入讨论、解决疑难问题,以及小组协作完成复杂编程任务,促进知识的深度加工和团队协作能力的提升。

(3)教学内容引入课程思政

工业机器人离线编程与仿真课程不仅要求学生掌握编程技巧和仿真技能,更重要的是通过思政教育,培养学生的职业道德、工匠精神、法律法规意识以及国家安全观念。

在课程设计时,将课程思政引入教学流程的三个环节:项目介绍环节,选取国内外知名企业的成功案例,分析其中的思政元素,如企业如何遵守法律法规、如何践行工匠精神等,以此激发学生的爱国情怀和创新意识;项目实施环节,组织学生围绕职业道德、工匠精神等主题进行小组讨论,在编程和仿真实践中,强调团队合作的重要性,培养学生的协作精神和集体荣誉感;项目总结环节,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,进步提升技能。同时,引导学生关注编程过程中的安全规范,培养他们的安全意识。

4. 结语

《工业机器人离线编程与仿真》作为工业机器人技术专业的核心课程, 课程内容的改革对于企业需求,职业技能考试重点、学校教学知识点的分析,梳理出相对应的融合点,采用模块化任务重构教学内容、突出项目知识点和技能点的关联关系;同时,利用项目流程图模式,将职业技能证书对应技能融入项目教学。并通过“理实一体化”、灵活多变的教学方法、课程思政的引入为重构的教学内容辅以创新的教学方法,通过一系列教学内容与方法的革新,为学生搭建起一座理论与实践相融合的桥梁,使他们能够在复杂多变的工业环境中游刃有余。

参考文献

[1] 凌旭 , 戴俊良 , 肖芝 .“ 1+X ” 证书制度下《工业机器人离线编程与仿真》课程内容建设与研究 [J]. 创新创业理论研究与实践 ,2020,3(23):15- 18.

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[4] 王海涛 . 工业机器人离线编程与仿真课程的教学设计 [J]. 集成电路应用 , 2022,39(07):130- 131.

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校级课题 《工业机器人离线编程与仿真》课程教学内容及教学方法的改革与探索

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