數字化背景下機器人專業教學探索與實踐

摘 要：數字化技術提高了工業機器人系統的智能化程度，更新了專業教學手段和方法，為產學研合作提供了新途徑。本文探討了數字化時代高職工業機器人技術專業教學改革建設舉措，包括構建人才培養方案動態優化機制，設置“三鏈”邏輯的課程體系，提升數字化教育理念，實施全方位的數字化教學改革，打造數字化教材，構建數字化教學環境，以及深化產教融合新模式等。通過數字化改革與實踐，為社會培養更多具備高度競爭力的新時代人才。

關鍵詞：數字化；高職教育；工業機器人技術；教學探索

中圖分類號：G710" 文獻標識碼：A

隨著科技的快速發展，數字化技術已逐漸滲透到工業領域的各個角落，特別是在工業機器人技術方面，其應用日益廣泛。工業4.0時代的來臨，為工業機器人技術的不斷進步提供了更為廣闊的平臺，數字化與工業機器人的深度融合，不僅為工業制造領域帶來了前所未有的革命性變革，更推動了整個工業體系的創新發展步伐［1］。遼寧裝備制造職業技術學院工業機器人技術專業緊密對接智能裝備制造產業，不斷探索數字化教育教學的創新應用，通過一系列創新舉措，實現了專業教育的全面升級，持續為社會培養出眾多技藝精湛、素質過硬的工業機器人技術專業人才，為產業發展注入了強勁動力。

1 數字化技術對工業機器人技術專業的影響

1.1 工業機器人的智能化程度顯著提高

數字化技術的應用使工業機器人智能化水平更高、控制更加精準。通過引入傳感器、視覺識別、云計算等技術，工業機器人可以使定位更精確、操作更靈活、協同工作更高效，顯著提升生產效率，從而助力各行各業向更高效、更智能的生產階段邁進，有力地推動了制造業的轉型升級與發展。

1.2 專業教學手段和方法有所更新

傳統的工業機器人教學往往依賴于實體機器人和固定的實驗設備，而數字化技術的不斷發展豐富了工業機器人技術專業的教學手段和方法。教師可以通過虛擬仿真、在線學習等多元化方式進行授課，不僅提高了教學效果，降低了教學成本，還培養了更多具備實踐能力和創新精神的高素質人才［2］。

1.3 為專業產學研合作提供更好的途徑

數字化技術助推校企雙方的產學研合作。通過構建高效的數字化平臺，企業、高校和研究機構可以更加便捷地共享資源、交流信息，共同推動工業機器人技術的創新和發展，滿足社會對高素質技術人才的迫切需求，并開拓了新的合作與發展機遇。

2 工業機器人技術專業數字化升級建設舉措

2.1 構建人才培養方案動態優化機制

專業建立了企業崗位需求調研與分析機制，通過定期的市場調研、企業訪談、畢業生跟蹤調查等方式，深入了解工業機器人人才需求、發展趨勢以及畢業生的就業情況。基于這些數據，精準分析出當前專業人才培養的短板和未來發展方向，為優化方案提供有力的數據支撐。專業還建立了“產教融合”人才培養方案修訂機制，積極邀請行業企業領軍人才加入工業機器人技術專業建設指導委員會，共同研討并科學制訂人才培養方案。此外，專業實施“課程動態管理”機制，緊密跟隨產業發展趨勢和技術革新步伐，靈活調整課程內容和結構，有機融合線上線下教學模式，確保人才培養方案科學前瞻，有效助力人才培養質量的全面提升。

2.2 設置“三鏈”邏輯的課程體系

專業緊密對接遼沈地區裝備制造及機器人產業，深度契合企業數字化發展需求，將“新工科”理念貫穿于人才培養方案建設中。我們依據“三鏈”邏輯——即產業鏈、人才鏈和創新鏈——對專業課程體系進行全面重構，并強化實踐環節，確保人才培養與產業發展高度契合且具備實戰能力。

2.2.1 對接“產業鏈”，優化課程體系結構

機器人產業鏈包括四大環節：核心零部件生產、機器人本體制造、系統集成以及行業應用。針對機器人產業鏈中前兩個環節，專業開設減速器和伺服系統了解與認知、機械拆卸與裝配、電氣安裝與調試、本體維護與保養、離線編程與仿真、在線示教與調試等內容；針對產業鏈中后兩個環節，專業面向汽車、電子電氣等行業開展了基于視覺和RFID的裝配與分揀、搬運、碼垛、焊接等編程應用訓練內容。通過重新構建與產業鏈高度契合的課程體系，確保課程內容與實際工作需求緊密相連。

2.2.2 對接“人才鏈”，豐富課程體系內容

工業機器人技術專業緊密對接“人才鏈”，不斷豐富課程體系內容，滿足不同層次、不同需求的人才培養要求。結合行業發展趨勢和企業用人標準，建立完善專業課程體系中公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業方向模塊、崗位特色模塊、“1+X”證書課程模塊等各類課程的教學標準和實訓標準、考核標準、頂崗實習標準。同時，引入前沿技術和先進理念，將工業機器人應用編程證書融入教學中，實現書證融通。此外，在課程中融入單雙臂協作機器人以及復合型機器人控制等先進技術，可以實現基于力控系統的PCB板內存條安裝與調試、雙臂協作機器人系統自動沖泡咖啡、基于開放式移動輸送平臺的物料裝配與入庫等，提升學生的技術技能水平。

2.2.3 對接“創新鏈”，拓展課程體系形式

以培養學生的創新能力和實踐能力為核心目標，專業注重引入創新教育理念和方法，開展項目式、案例式、探究式等多元化教學模式，激發學生的創新思維和創造潛能。同時，加強與行業企業、科研機構的合作，共同開發創新實踐課程，為學生提供豐富的實踐機會和平臺。此外，鼓勵學生參與科技創新活動，如機器人技能大賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽等，通過實踐鍛煉提升學生的創新能力和綜合素質。

2.3 提升師資隊伍的數字化教育理念

2.3.1 加強教師對數字化教育的理論認知

本專業積極邀請數字化教育領域的知名專家學者，與教師們分享數字化教育的最新理念和實踐經驗。分別組織教師參加了德國柏林職業教育集團舉辦的高職教師國際化職業教育管理與發展研修班、全國職業院校基于混合式教學的課程設計與實施操作高級研修班等高水平的教師培訓班、教學能力大賽變化與教學活動實操高級研修班等。通過參與各類學習活動和交流研討，教師們能夠不斷更新知識，提升專業素養，從而更好地適應數字化教育的需求［3］。

2.3.2 教師數字化教學能力與創新思維的培養

數字化教學對教師提出了更高的信息素養和技術要求［4］。專業教師需要熟練掌握并有效運用在線教學平臺，構建基于網絡的班級環境，進行課程開發、教學設計和教學評價工作。同時，學校制定了《遼寧裝備制造職業技術學院線上教學管理辦法》，鼓勵教師充分利用優質線上教學資源和信息化教學手段及平臺，以學生為中心，積極創新教學方式方法，并大力探索實施線上線下相結合的混合式教學模式，不斷提升教學質量。

2.4 實施全方位的數字化教學改革

2.4.1 數字化教學策略

專業按照“互聯網+”和“+互聯網”的思路，全面推進智慧教學手段的運用，通過建設具有網絡化、信息化、深交互功能的一體化軟硬件平臺，充分利用移動互聯網、智能計算、大數據分析等先進技術，形成了符合專業特色和發展需要的智慧教學環境和數字化教學手段。在智慧實訓室建設方面，以智能終端為運行基礎平臺，以在線教學平臺為支撐平臺，覆蓋課前、課中、課后三個階段，貫穿于備課、講課、預習、練習、作業布置與批改、考試等各個環節，為學生自主學習提供了途徑和方法，同時也為教師教學提供工具和數據來源，實現學生學習個性、自主，教師教學精準、高效，并通過技術和方法協同創新，實現了智慧教學的常態化應用。

2.4.2 數字化教學組織

專業實施項目式教學、線上線下混合式教學模式的改革，利用數字化平臺設計課程框架，發布詳細的課件、視頻教程及實操案例。通過在線論壇組織討論，鼓勵學生提問與分享經驗，教師實時解答疑惑。同時，利用平臺工具跟蹤學生學習進度，收集作業與實操反饋，及時調整教學策略。在教學過程中，堅持“以學生為中心”，實施“課前線上定任務+課中小組練任務+課后拓展探任務”的混合式理實一體化教學模式，著重培養學生的綜合實踐能力。

2.4.3 數字化教學設計

本專業設置了與機器人產業鏈緊密對接的課程體系，實施任務驅動教學，圍繞崗位能力培養，開發了9門工作過程系統化課程標準，建設了5門核心課程資源，建成3門省級精品在線課程。以實現“時時、處處、人人”自主學習為目標，教師在平臺搭建課程內容，按照“知識點+技能點”架構開發課程數字化視頻資源、文本資源、動畫資源、虛擬仿真資源等，通過開展課堂簽到、教學互動、在線輔導、計時測試、在線作業等師生之間教學活動的協作與交流，有效激活課堂氛圍，確保課堂互動持續進行。同時，專業以“跑出機器人＋速度”為課程思政主線，制作了課程思政資源庫，培養學生的工匠精神、創新能力。

2.4.4 數字化教學內容

數字化教學內容是教學改革的核心之一，教師根據工業機器人相關企業的崗位需求，整合課程內容的多媒體素材，通過搭建在線課程、進行虛擬實訓等方式，構建更加生動、立體的知識體系。同時，注重數字化教學內容的更新與迭代，以適應時代發展和學生需求的變化。在課程設置上注重與行業需求對接，引入了一系列與數字化技術相關的課程，如“機器視覺”“智能產線”等，使學生能夠掌握前沿技術，適應市場需求。針對專業核心課程，建成了動畫、視頻、虛擬仿真等數字化教學資源，并上傳至課程平臺。

2.4.5 數字化教學評價

數字化教學評價是教學改革的重要保障。該專業采用專業知識與思政素養相結合、課程內容與“1+X”技能相結合、過程性考核與終結性考核相結合的評價形式，一是階段性地對課程項目完成情況進行考核，借助“雨課堂”等課程平臺的數據統計功能，實現對學生學習過程的全面跟蹤和數據分析，從而對學生的學習效果進行更客觀的考核。二是在專業課程考核及“1+X”書證融通考核時，可以通過智慧錄播系統攝像跟蹤定位功能實現線上與線下同時監考，過程可查詢，成績可追溯，全程可監控。

2.5 打造數字化教材

專業教師通過參加專業培訓，掌握課程設計的主要環節及數字化資源的開發流程，組建課程建設團隊，牢牢樹立“教材為課程服務、課程為實現專業培養目標服務”的思想，建設與模塊化、共享型課程體系相適應的專業核心課程教材，推廣應用立體化教材、沉浸式教材、活頁教材、工作手冊教材。專業著力打造與精品在線開放課程相適應、以職業崗位核心能力教學點為單位編寫的微教材，同步開發配套視頻、課件、動畫等微教材可視化資源，引入二維碼進行可視化資源媒體鏈接，實現教材資源從線下到線上、從有形到無形、從平面到立體的全方位覆蓋。近幾年校企聯合開發并出版教材6部，其中，《工業機器人操作與編程》為“互聯網+創新型活頁式”教材，并被評選為第二批遼寧省“十四五”規劃教材，此外，建設了《工業機器人系統集成》等立體化、可視化微教材。

2.6 構建數字化“理實一體”教學環境

數字化教學環境是實施數字化教學改革的重要支撐［5］。在課程實施過程中，首先，工業機器人技術專業借助RobotStuio虛擬仿真軟件，讓學生在虛擬環境中模擬操作機器人，加深理論理解。其次，為了提高信息化教學水平，專業建立了工業機器人智慧實訓室，配備智慧錄播系統，智慧黑板、真實工業機器人設備，并在實訓室的前、中、后方分別配置了顯示大屏。在課堂教學過程中，教師演示工業機器人示教編程方法，智慧錄播系統可以全程記錄并在各顯示大屏顯示教師的操作過程，每名學生均可以通過顯示大屏清晰地看到教師的示范操作。通過這種“學徒式”方式進行訓練，學生能夠達到專業基本技能及X證書的技能要求，攻克課程重點難點。此外，學生還可以通過智慧黑板及顯示大屏的多屏互動功能，實時進行資源共享，展示機器人程序運行效果。目前，該專業建有機器人智慧實訓室5個，校內實踐教學工位600余個，滿足學生實踐能力培養需要。

2.7 深化數字時代的產教融合新模式

在工業機器人技術專業中，深化數字時代的產教融合新模式具有重大意義。一方面，加強學校與企業的緊密合作，與企業共同組建協同創新工作團隊，校企聯合進行技術攻關協作和創新項目開發，為沈陽市及周邊地區工業機器人應用提供強大的技術支持，共同推進工業機器人技術的研發與創新，實現資源共享與優勢互補。另一方面，開發了產教融合型實訓、就業基地管理平臺，該平臺是一個全面整合學校與企業資源，實現深度產教融合的創新性平臺。它匯聚學校的教育資源、企業的實踐資源以及行業協會的行業資訊，使學校和企業建立緊密的合作關系，實現資源共享和優勢互補。學生可以在平臺上瀏覽各大企業的實習崗位招聘信息，幫助他們找到更適合自己的實習、就業工作崗位。

結語

工業機器人技術專業通過數字化教學改革實現了教育的全面升級。數字化技術不僅提升了工業機器人的智能化水平，也豐富了教學手段，降低了教學成本，培養了具備實踐能力和創新精神的技術人才。學院構建了人才培養方案動態優化機制，確保人才培養與市場需求緊密對接。同時，加強師資隊伍的數字化教育理念，實施全方位的數字化教學改革，打造數字化教材，構建數字化“理實一體”教學環境。此外，學院深化產教融合新模式，與企業緊密合作，共同推進工業機器人技術的研發與創新。綜上所述，遼寧裝備制造職業技術學院工業機器人技術專業在數字化教學改革的推動下，實現了教育的創新發展。未來，工業機器人技術專業將迎來更加廣闊的發展空間和挑戰。我們期待通過不斷的研究和實踐，推動工業機器人技術專業的優化與發展，為制造業的轉型升級和可持續發展貢獻智慧和力量。

參考文獻：

［1］王德生.世界智能機器人產業發展動態［J］.競爭情報，2024，20（01）：5563.

［2］滿曉琳.數字經濟背景下職業院校增強職業教育適應性的策略探究［J］.中國新通信，2023，25（14）：165167.

［3］劉洋，李淑.數字化時代高校教師數字素養提升策略研究［J］.中國成人教育，2023（12）：7276.

［4］褚美玲.基于歐盟經驗的高校教師數字勝任能力建設啟示［J］.文教資料，2023（03）：188191.

［5］鄭錫偉.職業教育專業升級與數字化改造建設研究［J］.遼寧高職學報，2022，24（06）：4346.

基金項目：2023年度遼寧省職業教育與繼續教育教學改革研究項目“《工業機器人操作與編程》一流核心課程建設研究”（課題編號：LZGJ2023044）

作者簡介：任亞軍（1983— ），女，漢族，遼寧凌源人，碩士研究生，副教授，從事高職教學管理、工業機器人技術教學研究。