摘要:隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的提出,信息化技術(shù)不斷更新,數(shù)字化為產(chǎn)教融合提供了新契機(jī),賦能高職機(jī)電類專業(yè)課程教學(xué)模式改革。本研究探討了數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合背景下工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程教學(xué)模式的改革。首先,分析了當(dāng)前高職機(jī)電類專業(yè)課程教學(xué)面臨的挑戰(zhàn),闡述了數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合的內(nèi)涵與意義。其次,剖析了《工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試》課程目前的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題。再次,針對(duì)問題提出了數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合視域下該課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新策略。最后,總結(jié)了研究成果以及其對(duì)其他高職機(jī)電類專業(yè)課程教學(xué)的啟示。
關(guān)鍵詞:數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合;機(jī)電類專業(yè);工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試;教學(xué)模式改革
中圖分類號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1009-3044(2025)14-0132-03
0引言
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來,數(shù)字技術(shù)正以前所未有的速度滲透到各個(gè)領(lǐng)域,深刻改變著人們的生產(chǎn)生活方式以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局。在這一時(shí)代背景下,職業(yè)教育作為與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密相連的教育類型,面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,促使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí),對(duì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的需求也愈發(fā)迫切。高職教育作為培養(yǎng)技術(shù)技能人才的重要陣地,如何順應(yīng)數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展潮流,深化教育教學(xué)改革,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,成為亟待解決的重要課題[1]。
隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)字化賦能已成為推動(dòng)教育變革的重要力量。在高職教育領(lǐng)域,數(shù)字化賦能不僅改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,還為產(chǎn)教融合提供了新的契機(jī)。機(jī)電類專業(yè)作為高職教育的重要組成部分,其課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新顯得尤為重要。本文以工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試這一高職機(jī)電類專業(yè)的核心課程為例,探討數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合視域下高職機(jī)電類專業(yè)課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新,這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試技能,以適應(yīng)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求具有重要意義。然而,當(dāng)前該課程的教學(xué)現(xiàn)狀卻不容樂觀,存在諸多問題,難以滿足企業(yè)對(duì)人才的需求。
1數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合的內(nèi)涵與意義
數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合,是指借助數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)與教育深度融合,實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置以及教學(xué)模式的創(chuàng)新。數(shù)字化賦能為產(chǎn)教融合提供了新手段和新平臺(tái),讓教育過程更加智能化、個(gè)性化和高效化。首先,數(shù)字化賦能能夠打破時(shí)間和空間的限制,達(dá)成教育資源的共享與優(yōu)化配置。借助在線教育平臺(tái)和虛擬仿真技術(shù),學(xué)生可以隨時(shí)隨地獲取優(yōu)質(zhì)教育資源,開展自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作。其次,數(shù)字化賦能有助于促進(jìn)教學(xué)模式的創(chuàng)新。借助大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù),教師能實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,從而開展個(gè)性化教學(xué)和精準(zhǔn)輔導(dǎo)。此外,數(shù)字化賦能還可推動(dòng)校企合作的深化。通過數(shù)字化平臺(tái),企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)參與教學(xué)過程,提供真實(shí)的工作場(chǎng)景和項(xiàng)目案例,幫助學(xué)生更好地理解和掌握專業(yè)知識(shí),提升職業(yè)素養(yǎng)與崗位技能。
2高職工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程教學(xué)現(xiàn)狀不足分析
2.1課程教學(xué)項(xiàng)目脫離企業(yè)對(duì)崗位需求
在高職工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程中,教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際崗位技能需求脫節(jié)的問題較為突出。目前,企業(yè)在工業(yè)機(jī)器人編程中廣泛應(yīng)用先進(jìn)算法,如基于人工智能的路徑規(guī)劃算法、自適應(yīng)控制算法等,以此提高機(jī)器人的工作效率和精度。然而,高職院校的課程仍采用傳統(tǒng)編程方式,這些陳舊算法無法滿足企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的復(fù)雜需求。學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè),需要花費(fèi)大量時(shí)間學(xué)習(xí)和適應(yīng)新的編程算法。教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際崗位技能需求的這種脫節(jié),導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后難以快速適應(yīng)企業(yè)工作崗位,降低了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
該課程在教學(xué)過程中嚴(yán)重缺乏企業(yè)真實(shí)機(jī)器人編程與調(diào)試項(xiàng)目的引入。在課堂教學(xué)中,教師主要以教材為依據(jù),講解工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試的基本理論和方法,隨后通過一些簡(jiǎn)單的模擬項(xiàng)目讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作。這些模擬項(xiàng)目往往是專為教學(xué)而設(shè)計(jì),與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的項(xiàng)目存在較大差距。
2.2實(shí)訓(xùn)硬件無法滿足教學(xué)需求
在高職院校的工業(yè)機(jī)器人教學(xué)中,實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足是一個(gè)普遍存在的問題。每周每個(gè)學(xué)生實(shí)際操作工業(yè)機(jī)器人的時(shí)間平均只有2小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足學(xué)生對(duì)實(shí)踐操作的需求,難以熟練掌握工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試的技能。同時(shí),許多高職院校的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)設(shè)備老化嚴(yán)重,故障率高。這些設(shè)備大多已經(jīng)使用多年,長(zhǎng)期頻繁使用導(dǎo)致設(shè)備的零部件磨損嚴(yán)重,性能下降。許多高職院校的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)設(shè)備功能較為單一,無法滿足教學(xué)和企業(yè)實(shí)際需求的多樣性。
2.3教學(xué)方法單一,評(píng)價(jià)體系不健全
工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程的教學(xué)方法和手段較為單一,主要以教師講授PPT和進(jìn)行操作演練為主,很少運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代化教學(xué)手段。課堂內(nèi)容單調(diào),難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí),缺乏主動(dòng)性和創(chuàng)造性。此外,該課程采用“一刀切”的教學(xué)方式,沒有充分考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)能力、興趣愛好等方面的差異,無法滿足不同學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求。在評(píng)價(jià)體系方面,課程過分注重理論考試成績(jī),局限于學(xué)科知識(shí),缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、批判性思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、社會(huì)責(zé)任感等核心素養(yǎng)的評(píng)估。這導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問題時(shí),缺乏足夠的解決問題能力和創(chuàng)新思維。
3數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合視域下工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程教學(xué)改革路徑
3.1教學(xué)內(nèi)容重組與校企融合案例開發(fā)
在數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合的大背景下,深入企業(yè)開展全面調(diào)研是重構(gòu)課程內(nèi)容體系的關(guān)鍵。通過對(duì)多家工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行走訪,與企業(yè)技術(shù)人員和人力資源部門人員交流,并分析企業(yè)招聘信息,能夠精準(zhǔn)把握工業(yè)機(jī)器人操作、維護(hù)、編程等崗位的實(shí)際需求。
此外,對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì),將課程劃分為機(jī)器人基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)、高級(jí)編程、調(diào)試與維護(hù)等多個(gè)模塊。每個(gè)模塊都緊密圍繞企業(yè)崗位需求,設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐項(xiàng)目。在機(jī)器人基礎(chǔ)模塊中,除介紹傳統(tǒng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)、工作原理等知識(shí)外,還增加了對(duì)新型機(jī)器人(如協(xié)作機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人等)的介紹,讓學(xué)生了解行業(yè)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。
此外,校企合作開發(fā)典型教學(xué)案例是實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)實(shí)際需求緊密對(duì)接的重要舉措。雙方共同致力于開發(fā)具有代表性的教學(xué)案例,以提升學(xué)生的實(shí)踐能力和解決實(shí)際問題的能力。為確保這些教學(xué)案例的教學(xué)效果,校企雙方還共同制定了詳細(xì)的教學(xué)方案和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在教學(xué)過程中,企業(yè)技術(shù)人員會(huì)定期到學(xué)校授課和指導(dǎo),為學(xué)生講解實(shí)際項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)和技巧,解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。學(xué)校教師則負(fù)責(zé)組織教學(xué)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行案例分析、實(shí)踐操作和討論交流,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
3.2教學(xué)方式多樣化與課程數(shù)字化轉(zhuǎn)型
在數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合的背景下,積極運(yùn)用數(shù)字化資源豐富教學(xué)手段,已成為提升《工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試》課程教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。通過引入虛擬仿真軟件,能夠?yàn)閷W(xué)生營(yíng)造一個(gè)高度逼真的機(jī)器人編程與調(diào)試虛擬環(huán)境,有效解決傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)踐操作受限的問題[2]。例如,在教學(xué)中可以引入發(fā)那科公司的Ro?botGuide虛擬仿真軟件,該軟件功能強(qiáng)大,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的三維建模、運(yùn)動(dòng)仿真、路徑規(guī)劃以及程序編寫與調(diào)試等操作[3]。
在教學(xué)過程中,學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中自由搭建機(jī)器人工作站,根據(jù)不同的任務(wù)需求進(jìn)行機(jī)器人的編程與調(diào)試。例如,在進(jìn)行搬運(yùn)任務(wù)的編程時(shí),學(xué)生可以利用軟件中的建模工具,創(chuàng)建各種形狀和尺寸的工件模型,以及模擬實(shí)際工作場(chǎng)景中的貨架、輸送帶等設(shè)備。然后,通過編寫機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)程序,控制機(jī)器人完成工件的抓取、搬運(yùn)和放置等操作。在這個(gè)過程中,學(xué)生可以實(shí)時(shí)觀察機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài),對(duì)編程結(jié)果進(jìn)行直觀的驗(yàn)證和調(diào)整。同時(shí),軟件還提供了豐富的錯(cuò)誤提示和診斷功能,當(dāng)學(xué)生編寫的程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),軟件能夠及時(shí)給出錯(cuò)誤信息,并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修改。通過這種方式,學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中反復(fù)練習(xí),熟練掌握機(jī)器人編程與調(diào)試的技能,提高實(shí)踐能力。
在線教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用也為學(xué)生提供了更加便捷、靈活的學(xué)習(xí)方式。以超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)為例,該平臺(tái)整合了豐富的教學(xué)資源,包括課程視頻、電子教材、在線測(cè)試、討論區(qū)等功能模塊。教師可以將課程相關(guān)的教學(xué)視頻、課件、案例等資料上傳至平臺(tái),供學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和需求,自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生還可以通過在線測(cè)試功能,檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果,及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足之處。例如,在學(xué)習(xí)完機(jī)器人編程的某個(gè)章節(jié)后,學(xué)生可以在平臺(tái)上進(jìn)行在線測(cè)試,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生的答題情況,自動(dòng)生成成績(jī)報(bào)告,并給出詳細(xì)的答案解析和學(xué)習(xí)建議。此外,平臺(tái)的討論區(qū)功能為學(xué)生提供了一個(gè)交流互動(dòng)的平臺(tái),學(xué)生可以在討論區(qū)中提出問題和疑惑,與教師和其他同學(xué)進(jìn)行交流和討論。教師也可以在討論區(qū)中發(fā)布討論話題,引導(dǎo)學(xué)生思考和討論,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過在線教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用,打破了時(shí)間和空間的限制,提高了教學(xué)效率和學(xué)習(xí)積極性。
3.3校企協(xié)同育人與雙師隊(duì)伍建設(shè)
建立校企雙導(dǎo)師教學(xué)機(jī)制是實(shí)現(xiàn)協(xié)同育人的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。高職院校應(yīng)積極與企業(yè)合作,共同選派教師和技術(shù)人員擔(dān)任雙導(dǎo)師,為學(xué)生提供全面、專業(yè)的指導(dǎo)。在工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程教學(xué)中,學(xué)校選派具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)理論基礎(chǔ)的專業(yè)教師負(fù)責(zé)課堂理論教學(xué),為學(xué)生講解工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試的基本原理、方法和相關(guān)知識(shí)。企業(yè)則選派經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)骨干擔(dān)任企業(yè)導(dǎo)師,他們具有多年的工業(yè)機(jī)器人實(shí)際編程與調(diào)試經(jīng)驗(yàn),熟悉行業(yè)最新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。企業(yè)導(dǎo)師定期到學(xué)校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo),帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)生產(chǎn)一線,參與實(shí)際項(xiàng)目的編程與調(diào)試工作。在實(shí)際項(xiàng)目中,企業(yè)導(dǎo)師充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。
此外,為確保雙導(dǎo)師教學(xué)機(jī)制的有效運(yùn)行,學(xué)校和企業(yè)還共同建立了雙導(dǎo)師溝通協(xié)調(diào)機(jī)制。定期召開雙導(dǎo)師會(huì)議,交流學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和項(xiàng)目進(jìn)展情況,共同解決教學(xué)過程中遇到的問題。同時(shí),學(xué)校還為企業(yè)導(dǎo)師提供必要的教學(xué)培訓(xùn),幫助他們提高教學(xué)能力和水平,更好地指導(dǎo)學(xué)生。
3.4優(yōu)化調(diào)整課程評(píng)價(jià)體系
3.4.1構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)指標(biāo)
在數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合的背景下,構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)于全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程中的學(xué)習(xí)效果和綜合素質(zhì)具有重要意義。從知識(shí)層面來看,除了傳統(tǒng)的理論知識(shí)考核,還應(yīng)注重對(duì)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力的評(píng)價(jià)。在技能層面,著重評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際操作技能和問題解決能力,全面評(píng)估學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試過程中的操作規(guī)范性、熟練程度以及對(duì)常見問題的解決能力。職業(yè)素養(yǎng)層面同樣是評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。需關(guān)注學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,在小組項(xiàng)目中,觀察學(xué)生與團(tuán)隊(duì)成員的溝通交流、任務(wù)分配、協(xié)作配合等情況。
3.4.2過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)合
將過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合,能夠更全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果[5]。在工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程中,過程性評(píng)價(jià)主要關(guān)注學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn),如表1所示。以課堂參與為例,通過觀察學(xué)生在課堂上的提問、回答問題、參與小組討論等情況,評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和思維活躍度。項(xiàng)目實(shí)踐進(jìn)展也是過程性評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。
在學(xué)生進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試項(xiàng)目實(shí)踐時(shí),要定期對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)行檢查和評(píng)估。終結(jié)性評(píng)價(jià)則以期末考試、項(xiàng)目成果展示等為主要方式。期末考試可以采用理論考試與實(shí)踐操作考試相結(jié)合的方式。理論考試主要考查學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試基本理論知識(shí)的掌握程度,如機(jī)器人的工作原理、編程語法、調(diào)試方法等。實(shí)踐操作考試則要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)實(shí)際的機(jī)器人編程與調(diào)試任務(wù),例如根據(jù)給定的任務(wù)要求,編寫機(jī)器人程序并進(jìn)行調(diào)試,使其能夠準(zhǔn)確完成任務(wù)。通過實(shí)踐操作考試,考查學(xué)生的實(shí)際操作技能和綜合應(yīng)用能力。項(xiàng)目成果展示也是終結(jié)性評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié),學(xué)生在課程結(jié)束時(shí),需展示自己完成的工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試項(xiàng)目成果。
4結(jié)束語
通過對(duì)數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合視域下高職工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試課程教學(xué)模式的深入研究與改革實(shí)踐,通過結(jié)合企業(yè)需求重組教學(xué)內(nèi)容,注重課程數(shù)字化轉(zhuǎn)型、校企協(xié)同育人等一系列措施取得了一定成果。在未來,數(shù)字化賦能產(chǎn)教融合下的高職機(jī)電類專業(yè)課程教學(xué)改革將朝著更加深入和全面的方向發(fā)展。校企合作將進(jìn)一步深化,合作領(lǐng)域不斷拓展。除了在課程開發(fā)、教學(xué)實(shí)踐等方面的合作,學(xué)校和企業(yè)還將在技術(shù)研發(fā)、職業(yè)技能培訓(xùn)等方面展開更廣泛的合作。未來可進(jìn)一步關(guān)注人工智能輔助教學(xué)、區(qū)塊鏈技術(shù)在學(xué)習(xí)認(rèn)證中的應(yīng)用等方向,推動(dòng)職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)升級(jí)協(xié)同發(fā)展。
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【通聯(lián)編輯:聞翔軍】