智能制造背景下“理 -虚 -实”一体化教学模式研究——以“工业机器人技术”课程为例

智能制造背景下“理 -虚 -实”一体化教学模式研究——以“工业机器人技术”课程为例

韩金臻

浙江工业职业技术学院 浙江绍兴 312000

摘要: 随着社会的不断进步与发展，中国传统制造行业也逐步开始转型升级。智能制造是融合了信息技术、互联网技术、自动化技术等多个学科的一门综合性学科。近年来课程改革进行得如火如荼，取得了丰硕的成果。但是在项目课程改革不断深化的过程中，也出现了一些问题，阻碍了项目课程改革推进的步伐。“工业机器人技术课程”在机电一体化技术专业、电气自动化以及工业机器人技术专业中作为核心课程，对课程改革和实训条件投入都是非常大，国内各院校对该类型课程的培养目标和改革方案存在不同见解，制约了高职“工业机器人技术”课程，不能适应智能制造新环境。

关键词：智能制造；课程改革；工业机器人技术

工业机器人作为智能制造的重要着力点，已经广泛应用于汽车、造船等领域。在工业机器人行业的大好形势之下，工业机器人产业却出现了一个棘手的问题——人才短缺。人才短缺严重制约着工业机器人的产业发展。如何解决人才短缺问题，促进工业机器人产业有效、健康的发展，正是行业发展关注的热点问题。在工业机器人生产线上，对一线操作人员的需求量最大。一线的生产操作人员在我国主要依靠高等职业院校来进行培养，面对当前工业机器人专业的人才缺口，各大高职院校纷纷顺应产业需求，开设工业机器人相关课程和专业。

一、智能制造背景对高职院校复合型人才的培养要求

工业机器人作为智能制造的重要着力点，已经广泛应用于汽车、造船等领域。在工业机器人行业的大好形势之下，工业机器人产业却出现了一个棘手的问题——人才短缺。人才短缺严重制约着工业机器人的产业发展。如何解决人才短缺问题，促进工业机器人产业有效、健康的发展，正是行业发展关注的热点问题。在工业机器人生产线上，对一线操作人员的需求量最大。一线的生产操作人员在我国主要依靠高等职业院校来进行培养，面对当前工业机器人专业的人才缺口，各大高职院校纷纷顺应产业需求，开设工业机器人相关课程和专业。

目前，机器人技术深入应用到汽车、橡胶塑料、冶金、食品等各个领域,只有开展机器人教育，与科技发展接轨，才能使学生不至于在机器人时代落伍。根据国家《中长期教育改革和发展规划纲要》中精神：建立政府主导、行业指导、企业参与的办学机制，深化职业教育人才培养模式改革，增强职业教育的吸引力。而增强专业吸引力，必须提升专业服务产业能力，其关键是要按照企业岗位工作任务构建专业课程体系，实践实岗育人，培养企业满意的技术人才。在高等职业教育下，对应着3种趋势（1）技术趋向系统和复合型；（2）趋向互联和开放性；（3）专业主群的跨界性。

二、传统模式下工业机器人技术课程教学中存在的问题

（1）培养目标不准确，忽视“理虚实”一体化教学。

许多院校在开设该课程时，因实验设备昂贵且数量少，同时工业机器人使用不规范，设备的损坏率相当高，而工业机器人的后期维护需要大量的人力、财力和物力。客观或主观的因素造成不愿意结合工业机器人设备实操，导致许多教师仍以理论教学为主，一味强调课堂教学，忽视了学生实际动手操作能力的锻炼，导致学生对机器人技术仅停留在概念理解。传统的教学方式缺乏虚拟仿真实验操作的环节，通常是在教师完成理论授课后直接为学生安排实验。

（2）课程教学脱离实际工程背景。专业教师缺少相关企业从业背景，讲解知识空洞乏味。无法与实际应用联系，同时学校难以做到在企业的实际工作环境、真实案例中培养学生，致使培养的人才与企业需求脱节。

（3）工业机器人技术涉及许多机械、电气相关知识。需先修多门课程，尤其是数学。如求解机器人的正逆运动学方程、动力学分析等， 这部分知识因公式多，推导过程复杂，对高职院校学生来说难度很大。

三、高职院校“理-虚-实”一体化教学模式研究构建

（1）采用“理虚实一体化”教学模式

工业机器人专业作为机电一体化的延伸很多知识相当抽象，需要采用合适的教学模式及手段。

首先在教学组织上采用小班制教学，同时增加理论与实践一体化教学比重，在不同的课程教学中尝试推进项目驱动、仿真教学等教学方法。

其中仿真教学在实践教学中为主要手段。以工业机器人仿真软件为平台组建了机器人虚拟仿真实训室，该实训室可以模拟真实工作场景，离线编程仿真，通过以真实数据为工作站建模仿真教学，实现所见即所得的离线编程。学生编写成功的程序可现场写入机器人运行，实现了仿真和实际操作的无缝连接。

同时开发创客项目课程，让学有余力的同学选修“机器人创新设计制作”创客式课改课程，利用三创、大创、创客、社团活动、技能竞赛等平台，培养学生的专业能力和创新能力，打好学生硬件与软件基础。为培养专业优秀毕业生，实现高端对口就业奠定基础。根据产业技术理论和高职院校项目化课程理论，理虚实一体化教学内容构成。

（2）推进“教师、教材、教法”的改革——三教”改革

1）关于“教师”：完善“双师型”特色教师队伍建设制度，建设1个引领教学模式改革的教师创新团队，聚焦1+X证书制度开展教师培训，建设校企人员双向交流协作机制，落实“双师型”教师权益保障和激励机制。

2）关于“教法”：适应“互联网+职业教育”新要求，推动大数据、人工智能、虚拟现实等现代信息技术在教育教学中的广泛应用，推广远程协作、实时互动、翻转课堂、移动学习等信息化教学模式，推动教师角色的转变和教育理念、教学观念、教学内容、教学方法以及教学评价等方面的改革。

3）关于“教材”：完善职业院校教材政府分级管理，教育行政部门统筹，行业、学校和企业多方参与的管理体制。组织建设量大面广的专业核心课程教材，遴选发布一批校企“双元”合作开发的国家规划教材，倡导使用新型活页式、工作手册式教材并配套信息化资源。

（3）提出更高的人才培养要求：

智能生产对信息化复合型人才有着巨大需求。随着数字化研发设计管理工具的普及，传统的工艺类岗位也面临着数字化改造，GAD、CAM、CAE、 CAPP、MES、ERP等工具的运用已经成为员工的基本能力要求。

智能装备对机电复合型人才有着巨大需求。随着国家有计划地对传统企业进行数控化、信息化和智能化改造，高端数控机床、工业机器人、增材制造等智能制造装备将会普及应用，需要大量操作、调试、维护、维修和改造方面的专业人才。

在智能生产企业，产品设计岗位依然占据重要地位。机械制造岗位能力需求进一步升级，越来越多的企业更加看重多元、复合型人才。

四 总结

“理-虚-实”一体化教学模式打破理论课、实训课的界限，将专业课程的理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体，从学生技能技巧形成的认知规律出发实现理论与实践的有机结合，促进学生专业理论和专业技能的同步提升，将智能制造业的实际情况结合到教学中去，并通过实训室智能生产线的虚实集合进行展现。

参考文献

［1］赵劲松，余荣宝. 高职制造类专业复合型人才素质模型构建与应用［J］. 湖北社会科学，2016（11）.

［2］毕忠梁，单家正，杨坤 . 基于智能制造背景的复合型人才培养探索［J］. 山东工业技术，2018（20）.

作者简介：韩金臻（1986——），男，江苏扬州人，浙江工业职业技术学院，讲师，硕士，研究方向：智能制造、创新创业教育。

课题项目：2020年绍兴市教育科学规划课题（绍高教）——智能制造背景下“理-虚-实”一体化教学模式研究——以“工业机器人技术”课程为例（项目编号：SGJ2048）