“1+X”證書試點背景下工業機器人離線編程與仿真課程設計與教學改革研究

尹振娟

（寧夏民族職業技術學院，寧夏吳忠 751100）

“1+X”證書制度引導人才培養模式和評價模式的構建，是拓展就業創業能力、緩解結構性就業矛盾的重要途徑，對于推進教育現代化、建設人力資源強國具有重要意義[1-2]。自從“1+X”證書制度試點工作啟動以來，教育部先后頒布了四批共447 個職業技能等級證書作為試點，前三批次的四個職業技能等級證書都涉及工業機器人方向，其“X”證書標準都離不開工業機器人仿真技術的應用[3-4]。第四批次中的生產線數字化仿真應用和焊接機器人編程與維護職業技能等級證書也涉及機器人離線編程與仿真。

目前，用于工業機器人技術專業實訓教學的工業機器人設備成本較高，多數院校受辦學經費限制，實訓設備數量難以滿足教學需求。因此，可以采用工業機器人離線編程與仿真來模擬真實工業機器人的應用場景，從而彌補教學設備不足的問題[5]。

1 工業機器人離線編程與仿真的總體方案

工業機器人系統離線編程與仿真課程是課程組在充分考慮學院現有的工業機器人實訓設備的基礎上，基于RobotStudio 軟件開發的。首先，課程組通過調研，選取工業機器人企業典型應用場景作為虛擬仿真工作站案例，構建課程項目[6]；依托工業機器人應用系統建模課程，利用Solidworks 軟件對車間實訓設備進行數字化建模，為后期項目實踐驗證奠定基礎。其次，設計教學內容，將“1+X”職業技能等級證書的考核知識點和技能點融入案例教學，利用RobotStudio 軟件進行離線編程設計，解決技術難題。最后，通過實踐研究，改革教學方法和考核評價方法；建設課程教學資源庫，構建線上線下混合式教學模式[3]。

2 基于“崗課賽證”融通的教學內容重構

工業機器人系統離線編程與仿真課程原有的教學內容以教材為主，而教材內容側重于仿真軟件的操作編程，較少融入“X”職業技能等級證書知識點和技能點，同時配套的模型庫與學校現有的設備不匹配，給實際驗證帶來諸多不便。該課程依據全國職業教育大會上提出的“崗課賽證”綜合育人模式進行課程內容的重構[3]。

工業機器人方向的職業技能證書的定位：對接企業新技術、新工藝、新規范、新要求，對接崗位、對接職業標準，反映職業崗位所需的職業知識、技能、素養，是職業知識、技能、素養的綜合體現[3]。技能競賽設備融合了企業的新技術和新工藝，各級各類工業機器人技能競賽以工業機器人行業的工作規范和職業技能為準則設計打造，能夠有效驗證學生對專業知識和技能的掌握程度[3]。

該課程依據工業機器人技術專業國家教學標準、“X”職業技能等級標準，基于工業機器人應用編程“1+X”證書考核平臺，結合專業人才培養方案、職業院校技能大賽比賽規程、企業典型應用案例（搬運、碼垛、焊接、拋光、噴涂等），對教學內容進行了整合重構[6]。整個教學內容分為七個項目三大模塊：基礎模塊、核心模塊、拓展模塊，每個模塊中有若個子項目，每個子項目中有若干任務，任務中又細分了知識點和技能點。

3 教學策略

3.1 合理設計教學內容

針對學生學情、基礎各異的現象，以及教材內容與現有教學設備不匹配的問題，課程組分別設置了不同層次的項目。一般項目與教材匹配，學生通過學習線上資源，掌握基礎知識和技能；擴展項目是與學院現有設備匹配的任務，用于鞏固基礎知識和技能，培養學生知識遷移和應用的能力；綜合性項目結合“1+X”職業技能等級證書考核的真實題庫設置，以工業機器人應用編程“1+X”考核設備為平臺，采用工業機器人應用編程“1+X”中級技能等級證書考核評分表進行離線程序驗證考核，真實模擬考證過程，為參加考證的學生奠定基礎，從而實現分層梯度教學。

3.2 靈活運用教學方法

根據每個項目的教學目標、要求和課程特點以及實際學情，考慮教學效果和教學可操作性等因素，教師將任務驅動教學法、分組討論法、類比遷移教學法、案例教學法及講授法相結合進行教學；充分利用多媒體技術，采取翻轉課堂等教學方式，培養學生獨立思考和自主創新能力，并培養學生的團隊協作精神，提高教學效果。

3.3 理實一體化教學

在課堂教學中，教師積極引入企業真實項目，讓專業教學和企業崗位相關聯[7]。同時，課程組考慮到項目驗證的可行性，以學院現有實訓設備為載體，以建模、模型布局、離線編程、虛擬仿真、實際驗證過程為導向，以模塊建模、工業機器人路徑生成、路徑整合優化與仿真運行、實際驗證調試任務為驅動，針對不同難度項目，采用線上線下混合、理實一體化教學模式，使學生從被動學習變為主動學習，將教師由主講變為引導，力求做到“學做合一”，實現“做中教、做中學”。

3.4 有效融入思政元素

根據《高等學校課程思政建設指導綱要》要求，工學類專業課程要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，以及科技報國的家國情懷和使命擔當[8]。作為工業機器人技術專業核心課程，課程組教師選擇多個場景的機器人助力中國智能制造作為應用案例，展現機器人在工業發展中的重要性，激發學生職業使命感[9]。在引導學生學習專業技能的同時，教師引入行業中有影響力和號召力的大國工匠人物事跡，為學生樹立學習的榜樣，培養學生的工匠精神[10-11]。

4 教學組織與實施

教學過程包含課前引學、課中導學、課后拓學三個部分，以視頻預習、案例導引、項目分析、新知探究、任務實施、考核評價為教學實施主要環節。

課前，教師在學習平臺發布與課程相關的視頻、課件等教學資料，學生通過觀看視頻、課件，自主學習課程內容，初步了解本次授課的內容及任務，完成在線測試，開展互動討論并反饋問題。教師在課前對學生的測試結果及反饋的問題進行整理，準確了解學生的學習情況、知識掌握程度及存在的問題。

課中，以引、析、探、練、評五環節實施教學。在整個教學過程中，學生以合作探究、交流討論、自主練習、匯報考核為主，教師梳理任務步驟，巡回指導，對共性問題集中演示操作，對個性問題答疑，最后進行任務驗收和評價小結。

課后，學生以課中學習內容為依托，結合其他課程相關知識和技能，完成創新成果和拓展任務演示，進一步提升技能。

5 課程評價方式的改革與實踐

該課程原有的考核方式為“50%的過程性考核+50%的終結性考核”。從表面上看，該種考核方式考慮了學生的學習過程，但在實際教學過程中，僅僅通過課堂上發布的同一任務去評定所有學生的成績，未能考慮學生的個體差異，也未能很好地體現學生的真實能力[12]。針對以上問題，課程組改革了課程評價體系，將創新型成果演示、拓展任務演示納入考核內容，并且將工業機器人應用編程“1+X”證書考核標準融入評價體系。其中，創新型成果和拓展任務的演示充分考慮了學生應用不同技能的個性差異，在培養學生創新能力的同時，全方位展示學生的真實能力[13-14]。終結性考核采取題庫隨機抽題的形式進行考核，并結合工業機器人應用編程 “1+X”證書考核評分表進行評分，真實模擬了“1+X”證書考核的評分過程，為后續工業機器人應用編程“1+X”證書考核奠定了基礎。

6 建設教學資源

在網絡教學平臺建設課程資源庫，通過線上線下混合式教學模式，進一步提升教學質量。課程組利用SolidWorks 創建了與學院現有設備匹配的部分模型庫，將典型的工業機器人虛擬工作站仿真系統的設計過程錄制成視頻，整理了教案、課件、題庫等教學資源，引導學生開展線上線下自主學習[13]。

7 結語

“1+X”證書制度和“崗課賽證”綜合育人模式拓寬了職業院校育人的路徑[10]。工業機器人系統離線編程與仿真作為工業機器人技術專業的核心課程，其課程改革成功與否將會影響“1+X”證書考證的通過率。本文探索了以崗位能力需求為目標，以實際應用案例為背景，將教學內容與工業機器人應用編程“1+X”（中級）技能等級證書考核真題和技能大賽任務對接的“崗課賽證”融合的路徑和方法。通過基于項目的學習，學生達到了工業機器人應用編程“1+X”（中級）技能等級證書對離線編程方面的考核要求。