“一帶一路”背景下“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設研究
——以陜西國防工業職業技術學院為例

呂棟騰

(陜西國防工業職業技術學院，西安 710300)

0 引言

隨著經濟全球化進程的不斷推進，高等職業教育國際化現象越來越明顯，對高素質國際化技術技能人才的需求日益增加。黨的十九大報告明確提出，要以“一帶一路”建設為重點，堅持引進來和走出去并重?！苯逃吭凇锻七M共建“一帶一路”教育行動》中指出要大力開展國際化人才培養培訓。《中國制造2025陜西實施意見》指出要強化智能制造、綠色制造、服務型制造推廣應用，提出“以人才引領制造業新舊動能轉換，以智能引領制造強省建設”的發展戰略，由此社會各領域急需智能制造技術人才。工業機器人技術專業培養“智能制造”產業國際化技術技能人才，服務智能制造產業發展，迎來了巨大的發展機遇?！耙粠б宦贰弊鳛闃嫿ㄈ祟惷\共同體的重要實踐，在全球范圍得到廣泛的支持與熱烈的響應?！肮I機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設將加快打造融合專業知識與英語能力的國際交流新通道，培養高水平的工業機器人技術專業國際化人才，促進中國職業教育對外開放，引領全國高職院校國際交流與合作。

1 “一帶一路”背景下高質量“中文+教學資源”建設思路

伴隨我國制造業加速從中低端向中高端躍升，技術裝備輸出和軍工企業“走出去”步伐的加快，發展高質量、契合產業需求、國際水準的高職教育被擺上更加突出的位置[1]。在這一進程中，既迫切需要具有實力的高水平高職院校勇于探索，提供更高質量的創新型、國際化技術技能人才培養“中國方案”，又迫切需要一批智能制造產業特色鮮明的高水平專業群，建立與企業“走出去”戰略和智能制造體系相適應的高職人才培養和科研服務體系，在國際化辦學、科技創新等方面示范引領，深入探索新時代中國高職教育國際化技術技能人才培養之路，更好地服務“中國制造2025”“一帶一路”建設，助力國防科技企業“走出去”。

1.1 “一帶一路”背景下職業教育的高質量發展導向

近年來，機器人在經濟、社會等各個領域的應用越來越廣。特別是工業機器人，已經成為工業制造企業實現自動化、智能化升級的重要推動力。工業機器人技術專業以國家“雙高計劃”建設為契機，根據自身發展特點、產業鏈節點、崗位能力要求和人才培養規格等要素形成特色專業人才培養模式，構建專業動態優化的發展路徑，促進專業不斷調優、調寬、調高。根據產業和技術的發展，開展“中文+”課程教學模式，設置傳統制造類專業群課程體系+信息技術、工業互聯網、大數據、機器視覺等課程，加大新型技術課程的學時比例，優化課程內容和項目載體，提升復合型國際化技術技能人才培養水平。工業機器人技術專業自“雙高計劃”實施以來，持續加強專業內涵建設，深入探索校企合作制度，培養工業機器人技術專業國際化技術技能人才。

1.2 “工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設思路

陜西國防工業職業技術學院為“一帶一路”暨金磚國家技能發展國際聯盟會員院校。依托陜西國防工業職教集團，以國家機電一體化技術高水平專業群建設為契機，聯合中文聯盟、漢考國際等教育科研機構，通過深入調研分析，形成工業機器人技術專業人才需求報告；以立德樹人為根本，適應智能制造產業轉型升級的人才需求，按照“專業設置與產業需求對接、課程內容與崗位標準對接、培養過程與生產過程對接，畢業證書與職業資格證書相結合”的原則，修訂“工業機器人技術基礎及應用”課程標準；按照整合序化、分層施教的理念，整合國防工業職教聯盟合作企業和院校等多方資源，引入行業新技術、新方法、新標準，根據學生的成長與認知規律、能力水平、職業規劃，在保證專業群核心課程基本理論、基本方法和基本技能訓練的基礎上，重新序化知識結構，調整知識內容，開發《工業機器人技術基礎及應用》雙語教材；通過現代信息技術改進教學方式和方法，依托中文聯盟在線學習平臺和專業群教學資源庫，以學生為主體、教師為主導，推進線上線下混合式教學模式改革，充分利用互聯網技術，完成翻轉課堂、在線網絡課堂等學習空間建設，自主建構學習內容，將教育信息化和課堂教學深度融合，建設“工業機器人技術基礎及應用”課程信息化雙語教學資源和線上學習平臺。最終通過多方協作、互利共贏，開發優質“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”，建設總體框架如圖1所示。

圖1 建設總體框架圖

2 “工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設

自“一帶一路”倡議提出后，“中文+職業教育”得到了極大的發展和推廣[2]。合作共贏的“一帶一路”倡議為各個國家帶來了全新的機遇，也為我國高職教育國際化發展賦予了新的使命，提出了新的挑戰[3]。通過分析“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設的現狀，聯合FANUC、SIEMENS、ABB、華航唯實等產教融合優秀企業，對接教育部中外人文交流中心、中文聯盟、漢考國際等實體組織，引入優質合作交流項目，制定“工業機器人技術基礎及應用”課程標準，開發“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”，開展“工業機器人技術基礎及應用”課程在線雙語教育教學實踐，培養工業機器人技術專業國際化技術技能人才，助力中國企業“走出去”，積極探索“一帶一路”職業教育國際交流與合作新路徑。

2.1 教學內容設計

在深入調研學校、企業、平臺用戶等多方需求之后，重構課程體系，制定課程教學標準和教學內容，并結合國內外學生學情特征，推動“中文+職業教育”的國際傳播與推廣?！肮I機器人技術基礎及應用”教學內容設計是課程建設和人才培養的基礎，對人才培養質量和學生學習質量都有著舉足輕重的影響。教學內容設計與選取要能保證學生接受知識并靈活運用，加強學生學習與行業、企業的關聯，通過合理設計教學內容，達到理論與實踐之間的有機融合。依照基于工作過程的課程開發流程，“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學內容”具體如下：

(1)工業機器人的產生和發展

讓學生了解工業機器人產生的重要意義，走進機器人的世界。這部分內容包含工業機器人的定義，以及該技術發展歷程，并介紹國內外工業機器人發展現狀。通過展示各式各樣的機器人，激發學生的好奇心和求知欲，提高學生對本門課程的興趣。

(2)工業機器人的數學模型和坐標系

在了解了機器人概念的基礎上，需要引導學生思考工業機器人是如何在空間中運動的，這些運動遵循了哪種方式，以何處作為運動的起始點。這部分內容作為工業機器人運動學的基礎知識，著重講述坐標系的建立，為學生操作機器人打好基礎。

(3)手動操作機器人

在學習了坐標系的理論知識之后，開始介紹機器人的手動操作實踐。這一部分從機器人系統的組成開始介紹，使學生對工業機器人系統的構成有一個初步的認識。然后，通過演示的方法，按照步驟教授學生操作示教器，進行系統配置和簡單的運動操作。

(4)坐標系設置

介紹常用的基坐標系、大地坐標系、工件坐標系、工具坐標系、用戶坐標系設置方式和用途，并通過理實結合的方式將知識點傳遞給學生，讓學生在理解了坐標系的用途后，進行實踐操作，鞏固學生的知識和實踐技能。

(5)機器人的編程控制

在介紹了機器人基礎知識的前提下，講解程序創建與編寫，介紹常用的運動與邏輯指令，使學生在操作中逐漸掌握工業機器人的運行控制。

(6)工業機器人項目管理

在掌握了工業機器人的單獨控制后，介紹工業機器人的通訊方法，通過總線連接等方式，實現設備通訊、輸入輸出信號的傳遞。

(7)機械、動力、感知、控制系統

介紹機器人的機械結構，使學生對機器人的組成有更全面的認識；由機械部分的軀干作用引導學生思考機器人的肌肉部分——動力系統，介紹伺服電機、步進電機等工作原理，使學生了解機器人的運動原理；介紹機器人的感知系統，使學生了解通過傳感器的使用，使機器人更加智能。針對控制系統則從控制類型、系統結構以及硬件、軟件組成等部分，使學生對機器人系統有一個全面的認知。

(8)工業機器人編程與調試

介紹程序自動運行的操作方法。要求學生掌握機器人編程的基礎知識，可根據操作步驟編寫程序，可以借用虛擬仿真技術類軟件進行編程。

(9)機器人工作站

最后，介紹工業機器人作為自動生產線控制單元在整個生產過程中扮演的角色，介紹工業機器人與其他設備配合，從而實現自動化生產的過程，使學生對于工業機器人在生產實際中的應用有較為全面的了解。

2.2 教學資源開發與實施

依照行業背景調查和職業崗位群的分析，選取本課程的典型工作任務。根據學習領域制定課程標準，設計課程學習情境。最后，結合教學實踐，設計課程評價體系。“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設根據專業人才培養目標、課程目標、企業典型工作任務開發課程資源，推進線上線下混合式教學模式改革，充分利用互聯網技術，將教育信息化和課堂教學深度融合，建設“工業機器人技術基礎及應用”信息化雙語教學資源和線上學習平臺，制定多維度課程評價體系，教學資源設計與實施如圖2所示。

圖2 教學資源設計與實施

(1)課程目標

課程目標主要包括知識目標、能力目標及素質目標三方面。知識目標包括：①掌握工業機器人的數學模型建立、坐標系建立、工業機器人的系統組成等；②工業機器人的系統參數設置、手動操作和編程控制方法；③工業機器人系統建模與仿真。能力目標包括：通過上述知識的學習，具備完成工業機器人操作、編程和系統維護的能力。企業對于學生的綜合素養也有一定的要求，素質目標包括：①良好的溝通合作能力；②一定的創新能力；③精益求精的工匠精神；④追求卓越的愛國情懷。

(2)課程體系

構建基于工作流程的“中文+職業技能”雙主線教學體系。建設過程中充分考慮學科特點，以建構主義為指導，以應用服務、教學活動為中心，根據學科知識點來選擇和組織各種教學資源[4]。結合現有軟硬件條件，制定了“工業機器人技術基礎及應用”雙語課程教學標準，設計理論與實踐相結合的適合“一帶一路”沿線國家高職層次的“工業機器人技術基礎及應用”課程體系。

(3)課程資源

“工業機器人技術基礎及應用”課程資源的開發主要圍繞兩大模塊：一是內容性資源的開發，主要包含課程理論和實踐雙語教學視頻共計44個，配套雙語PPT 1套、《工業機器人技術基礎及應用》雙語教材1本，可滿足國內外高職學生及社會用戶的個性化學習需求；二是活動資源的開發，傳統的線上課程資源上傳后不變化，主要依靠學生自主學習，學生學習效果較差，難以滿足互動與研討的功能?！肮I機器人技術基礎及應用”資源建設中注重活動性資源的開發，為學生提供多樣化的課前活動資源，收集學生、教師的學習數據，及時完善、討論作業中存在的問題，有效提高了學生學習興趣和自主學習能力。

(4)教學實施

教學實施環節主要從教學平臺、教學方式、教師水平提升三方面來保障教學過程的正常進行。在教學平臺的使用方面，考慮定向直播授課與網絡泛在學習兩種情況，針對與學校合作的國外院校對應班級，采用定向直播授課與課后答疑相結合的方式進行，保證授課效果。同時，為滿足學生線上學習的需求，“工業機器人技術基礎及應用”課程于2021年在中文聯盟國際教學平臺開設慕課，支持“互聯網+”背景下的網絡化學習和泛在學習。在教學方式方面，充分了解學生需求，主要采用“線上+線下”的授課形式，以學生為主體，滿足學生個性化需求。在教師能力提升方面，一方面完善教師培訓體系，保證教師的專業技能和英語水平滿足教學需求；另一方面要求教師及時完成教學設計、教案、教學記錄，保證教學效果，并為各類學生提供職業技能培訓及職業資格考試的平臺。據不完全統計，“工業機器人技術基礎及應用”雙語課程自2021年上線中文聯盟“中文+職業教育”課程平臺，已有一千余名海外學生對該課程進行了學習。通過工業機器人技術課程輸出和國際化人才培養，提升絲路沿線國家職業院校專業建設水平，促進中國職業教育對外開放。

(5)教學評價

教學評價環節主要考慮課程實施效果、學習者學習效果的評價?？傮w的評價方式需要考慮評價指標的多元化及評價對象的發展性，在對課程實施效果進行評價時重點關注學生評價、教師評價和企業評價。通過教學評價優化教學資源內容，保證課程良好運行，為更好培養國際化技術技能人才提供依據。在對學生學習效果評價時主要針對學習者的學習動機、學習過程、學習效果進行全面性評價，可將“1+X”證書考核的結果作為課程的評價結果之一，要關注學生的發展潛力[5]。還可以考慮使用“1+X”證書及其他技能證書替代課程考核，實現課程考核評價與技能評價對接，提高學習者的就業競爭力[6]。

3 應用推廣與綜合評價

“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設完成后，在陜西國防工業職業技術學院、陜西工業職業技術學院、浙江機電職業技術學院、泰國坦亞武里皇家理工學院、巴基斯坦無限工程學院、德國代根多夫應用技術大學等國內外十幾所高職院校進行了推廣試用。為檢驗“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”在實際教學中的應用情況，課程團隊通過問卷調查、實地調查、評價量表與訪談等方法，對各校教務處主任、工業機器人技術專業帶頭人、工業機器人技術專業任課教師和學生進行了深度訪談，對課程資源使用效果進行了詳細分析。

通過相關數據分析發現，使用者對課程教學資源實用性、科學規范性、開放性及資源豐富性方面評價較高，說明建設的資源實現了教學目標，資源類型豐富，滿足了學生學習需求，在支持教學創新和培養學生實踐創新能力方面也得到了學習者的廣泛認可。但教學資源的內容和技術創新方面還稍顯不足，建設資源時應多提供本專業前沿的知識和技術，資源需更貼合學習者未來工作崗位能力需求。應介紹不同品牌機器人的操作與編程方法，這點在后續豐富課程資源時應酌情考慮。因為工業機器人品牌林立，操作方法各有不同，無法以有限內容一一介紹，除了教學中使用的ABB設備，還可適當添加如發那科、安川以及庫卡等常見設備介紹。從總體分析結果看來，課程教學資源設計合理，使用方便，共享性強，能很好地支持“互聯網+”背景下的網絡化學習和泛在學習，能為工業機器人技術專業國際化人才培養提供有效技術支持。

4 結語

通過“工業機器人技術基礎及應用”課程“中文+教學資源”建設，能進一步深化產教融合國際化，將“中國智造”產業領域的新技術轉化為教育資源，開設智能制造相關專業，開發國際化專業標準和教學資源。我國高職院?！白叱鋈ァ逼鸩捷^晚，但高職院校是教育對外開放中不可或缺的一部分，需要不斷深化教育對外開放的思想，以對接優質平臺促合作，以項目為抓手促合作，不斷探索新時代高職院校“走出去”路徑，提升高職院校交流合作質量。同時，應以國家“雙高計劃”建設為契機，服務國家“一帶一路”倡議，整合多方優質資源，并在綜合性項目大力推進，不斷提升交流合作層次和水平。以互聯網為工具，發揮職業院校專業技術優勢，共建課程、標準、師資等，推進人才培養方案、學籍注冊、升學和就業對接，構建“中文+職業教育”的教學體系。通過智能制造專業技術輸出和國際化人才培養，提升絲路沿線國家職業院校專業建設水平，促進中國職業教育對外開放，引領全國高職院校國際交流與合作，培養高水平的工業機器人技術專業國際化人才，樹立中國職業教育國際化新標桿。