马明明　李清江　蒋 莉　刘世爽　徐丽春

基于职业院校《工业机器人离线编程与仿真技术》新形态一体化教材开发

马明明李清江蒋 莉刘世爽徐丽春

（遵义职业技术学院，贵州 遵义 563000）

随着《中国制造2025》和《国家职业教育改革实施方案》的颁布，加快了职业院校教学改革，开发一批适应新时代职业教育教材是提升教学质量的有力抓手。教材开发团队结合学院教材建设要求，开发出工业机器人技术专业核心课程《工业机器人离线编程与仿真技术》新形态一体化教材，对进一步明晰课程标准和职业技能标准体系，加快智能制造技术类专业1+X证书考核工作与技术技能型人才培养具有重要意义。

职业教育；新形态；1+X证书；课程标准

引言

随着“工业4.0”和“中国制造2025”等计划的推进和制造业的转型升级，我国智能制造产业进入了一个飞速发展时期，中国作为“世界工厂”正在快速进行技术升级，正从制造大国走向“智”造强国。机器人属于先进制造业的重要支撑装备，也是未来智能制造业的关键切入点，在工厂自动化和柔性生产系统中起着关键的作用，广泛应用于工农业生产、电子电器、工程机械、航天航空等众多行业，它可代替生产劳动者出色地完成极其繁重、复杂、精密和危险的工作。“机器人战略”势必导致一批工人下岗，但同时大规模机器人的出现也会催生大量新岗位，包括机器人操作和维修、调试、编程、销售与服务、研发等岗位[1,2]。为补缺智能制造相关行业人才需求，国内各大本科、职业院校都相继开设了工业机器人相关专业。

教材是教学改革的重要载体和课程实施的必备工具，目前各出版社出版了很多关于机器人技术离线编程与仿真相关教材，但都不能很好达到工业机器人技术专业人才培养方案核心课程要求的知识目标、技能目标等，达不到学生学习课程从入门到深入应用的阶梯式效果，不利于职业院校、技工学校等工业机器人技术、机电技术应用（工业机器人方向）、工业机器人技术应用、工业机器人应用与维护等相关专业学生技能训练。因此，在工业机器人技术专业课程改革过程中，建设高质量新形态一体化教材是教学改革的重要保障[3]。基于以上因素，遵义职业技术学院课程团队开发《工业机器人离线编程与仿真技术》新形态一体化教材，旨在推进该专业的一体化课程教学改革，提高专业人才的培养质量。

1　《工业机器人离线编程与仿真技术》教材现状

《工业机器人离线编程与仿真技术》课程是职业院校机器人专业的核心课程。目前，高职高专使用的教材大多数是本科教材的缩减版，教材从内容选择到编排都是沿袭本科的理论体系，而高等职业教育培养的是技术技能型人才，其培养的目标是学生既要掌握机器人离线编程的理论知识点，又要掌握基本离线仿真编程操作，但在离线编程项目与在线综合实训工作站联机融合程度、学生动手操作能力等方面非常薄弱，学生理论学习和实践应用严重脱节。随着《国家职业教育改革实施方案》（职教20条）的颁布[4]，“三教”改革作为提升教学质量的有力抓手，被视为新时代深入推进职业教育内涵建设的一个重要突破口[5]，加快了高职院校的教学改革，市场上也出现了一些工业机器人离线编程与仿真技术相关的教材。但这些教材的编写或多或少存在着一些不完善的地方，不能满足教师教学需要，也不能满足学生对该课程的理论知识的掌握及实践能力的提高。

张明文[6]编写的《工业机器人离线编程与仿真》教程，从内容组织上看较为简明，文字介绍也较为紧凑，但该书在内容组织上仍然是章节式结构，内容涵盖的知识面不够全面，章节比较少。张玲玲等[7]编写的《FANUC工业机器人仿真与离线编程》教材，对于需要从事工业机器人集成系统开发的工程技术人员来说内容显得相对有点简单，结构层次不够鲜明，能力提升不够。陈南江等[8]编写的《工业机器人离线编程与仿真（ROBOGUIDE）》教程，打破了传统的教材编写框架，以“项目化教学为导向”，以知识图谱的形式介绍了每一个项目的相关知识点，由简入繁，但是对于已经学会机器人在线编程的高职高专学生及从事机器人专业的相关技术人员来说，综合应用项目偏少，教材编写的离线仿真程序没有相关注释说明，导致初学者自学困难。

2　《工业机器人离线编程与仿真技术》新形态一体化教材开发

2.1　教材内容源于企业高于企业

案例、任务和课后训练题等均来源于企业，经过整合、凝练使其具备完整的结构要素和先进性、适用性、规范性。因此，教材开发团队结合中高职工业机器人技术专业的人才培养目标，教材内容涵盖了初中级《工业机器人应用编程》《工业机器人集成应用》“1+X”证书职业技能标准的离线编程技能与知识要求。教材开发选用FANUC工业机器人的ROBOGUIDE离线编程与仿真软件，结合北京华晟经世信息技术有限公司和北京华航唯实机器人科技股份有限公司的工业机器人技能考核实训平台，如图1所示。聚焦行业发展需求，重构与整合课程内容，依据课程的内在规律，总体把控知识和技能要素，并对知识点、技能点适时迁移、扩充，迭代更新形成若干内容模块，真实模拟企业加工生产线，通过理实一体化教学方法由浅入深、由简入繁、层次分明，达到知行合一、以用促学的目的。内容设计采用典型工作任务为载体、工作过程为导向，通过学、做、练的方式来完成对学生理论、技能、职业素养的培养，把理论与实践教学、能力与素质培养融为一体，对相关专业化方向所涵盖的岗位进行任务与职业能力分析，以实际工作任务为引领，以创新能力培养为主线，在课程内容设置过程中注重体现学生知识与能力培养的循序渐进，采用基础技能、技能提升和综合应用三层递进相结合的模式来提高教材质量，全书共3个项目13个学习任务，其主要包括ROBOGUIDE认知与安装、创建机器人仿真工程文件及界面认知、创建机器人仿真工作站、离线仿真示教编程、程序修正及导出运行、工件抓取和放置离线仿真、行走轴添加设置离线仿真、轨迹绘制离线仿真、球面工件打磨离线仿真、分拣搬运工作站离线编程仿真、码垛工作站离线编程仿真、焊接工作站离线编程仿真和智能制造数控加工产线离线编程仿真等学习内容，各个项目技术逐渐综合，学习任务难度逐渐增加，达到学习者理论和实践能力的培养，如图2所示。

图1　教材开发部分企业实训设备

图2　课程内容组织设计

2.2　教材内容结构设计与配套资源

教材开发采用“项目＋学习任务”课程体系，同时为了使学生全面掌握本门课程理论知识，每个任务均设置五个环节。一是知识与技能目标：对各任务的学习应达到的知识水平和能力提出了具体要求；二是知识链接：根据任务实施案例中涉及的知识点，对读者进行详细的介绍和阐述，以加深学习者在任务实施中对知识点的理解；三是任务描述：以工程实例相对应的任务告诉读者本任务在工程中的具体应用；四是任务总结：在任务中对罗列的知识要点进行总结，让学习者对任务知识体系加深理解；五是学后测评：考虑到高职教育目标是为国家培养更多的“工匠”人才，为了检测学生对任务理解和掌握的程度，课程教学中设置了理实一体化测评环节，即技能训练，每个任务的技能训练都是紧贴任务内容做出的切实可行的训练题目，通过技能训练环节可使学生真正体会和感受到本任务所要达到的能力目标，教材内容结构设计如图3所示。并配套了相应的数字化学习资源，详细解析、学后测评、第二案例和微课、图像、仿真等通过二维码与信息化教学资源链接，读者可通过手机等移动客户终端扫码观看学习视频，具有较强的实用性和可操作性，充分体现了学习者学和教师教两维度深度融合，如图4所示。

图3　教材内容结构设计

图4　学习者学和教师教两维度深度融合

2.3　课程思政的系统化设计

《高等学校课程思政建设指导纲要》（教高〔2020〕3号）要求，工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，深度挖掘专业课程蕴含的思想政治教学资源，解决好专业课程与思政课程相互配合的问题，发挥所有课程育人功能，构建全面覆盖、类型丰富、层次递进、相互支撑的课程体系，使各类课程与思政课程同向同行，形成协同效应[9]。因此，教材开发团队将从三方面设计出每一个学习任务的思政元素。

一是围绕立德树人为核心，坚持思政教育与专业课程相结合，把课程思政有关内容有机融合到教材中，构建共同育人新格局。二是坚持思政教育与校园文化相结合，把红色文化融入思政教育，按照习近平总书记视察遵义时作出“传承红色基因、讲好遵义故事”的重要指示，结合学院“红色塑魂蓝色致用绿色出彩”的校园文化，筑牢学生“红色故事在遵职、红色信仰满遵职、红色文化遍遵职、红色精神动青春”的信念，把红色文化融入课程思政，实现课赛融合、校馆融合、理实融合体验式教学模式，让枯燥的专业理论课活起来了。三是坚持思政教育与系“精巧机信精益求精”文化相结合，培养学生养成胜不骄、败不馁、努力拼搏的良好素养，实现学生终身发展与自我管理，成就出彩人生。具体做法是：抓主题班会促阵地建设，抓文明教育促习惯养成，抓社团建设促个性发展，培养学生创新创业能力；同时把工匠精神融入课程思政教育，通过技能比赛培育学生钻研技能、练就技能，养成精致入微、精雕细琢、精益求精工匠精神。学习任务课程思政设计如表1所示[10,11]。

表1 教材学习任务课程思政设计

3　结束语

《工业机器人离线编程与仿真技术》课程新型一体化教材的开发，是在《中国制造2025》和《国家职业教育改革实施方案》指引下，教材案例、任务和学后测评等均源于企业，实现了课程内容与产业技术发展建设、同步更新，人培方案与产业岗位需求对接。同时教材开发过程中充分考虑学习者学的角度和教师教的维度，融合企业文化与职业道德、社会责任与安全环保、劳动模范与工匠精神、企业员工工作场景再现与职业素养等课程思政元素，转变学生由被动学习变为主动学习，提升了学生的职业素养、团队协作精神和实践动手能力。

[1]李清江，刘世爽，蒋莉，等. 在“互联网+”和“中国制造 2025”背景下的产教融合创新基地建设[J]. 实验技术与管理，2021，38(3): 242-245.

[2]郝建豹，林子其，谭华旭. 基于“平台引领、双景融合、四层进阶、三维对接”的机器人技术实践教学改革[J]. 实验技术与管理，2021，38(3): 246-250.

[3]世岳，徐君. 工业机器人基本操作与维护课程一体化教材开发的探索与实践[J]. 电子世界，2020(1): 55-56.

[4]国务院. 国务院关于印发国家职业教育改革实施方案的通知[EB/OL]. http://www.gov.cn/zhengce/content/ 2019-02/ 13/content_5365341.htm，2019-02-13.

[5]甘艳平. 基于知识关系的高职工业机器人专业“三教”改革策略与实践[J]. 机械职业教育，2021(2): 54-59.

[6]张明文. 工业机器人离线编程与仿真(FANUC机器人) [M]. 北京: 人民邮电出版社，2020.

[7]张玲玲，姜凯. FANUC工业机器人仿真与离线编程[M]. 北京: 电子工业出版社，2019.

[8]陈南江，郭炳宇，林燕文. 工业机器人离线编程与仿真(ROBOGUIDE) [M]. 北京: 人民邮电出版社，2018.

[9]中华人民共和国教育部 . 关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html，2020-06-01.

[10] 尤光辉，蒋立正，祝洲杰，等. 工业机器人应用技术课程思政教学实践改革[J]. 机械职业教育，2020(18): 98-99.

[11] 肖志良，臧艳辉，华春梦. 高职院校思政素材与专业课程知识融合路径研究[J]. 科教文汇，2021，524(8): 98-99.

Development of Integrated Textbook Based on the New Form ofin Vocational Colleges

With the promulgation ofand the, the teaching reform of vocational colleges has been accelerated. The development of a batch of vocational education textbooks to adapt to the new era is a powerful starting point to improve teaching quality. The textbook development team combines the college textbooks construction requirements to develop a new form of integrated textbook for the core coursefor the major of industrial robot technology. It is of great significance to further clarify the curriculum standards and vocational skill standard system, accelerate the assessment of the 1+X certificate of intelligent manufacturing technology specialty and the training of technical skilled talents.

vocational education; new form; 1+X certificate; curriculum standards

G712

A

1008-1151(2022)01-0139-04

2021-11-25

贵州省教育科学规划重点课题“ ‘基于中国制造2025’背景下遵义职院现代制造专业群智能制造产线实训室构建与探索”（2020A039）；贵州省教育厅高校人文社会科学研究项目“新工科课程中渗透思政育人元素的研究与实践——以省级在线精品开放课程《机电控制与PLC应用技术》为例”（2021SZ010）。

马明明（1993－），女，贵州遵义人，遵义职业技术学院机电与信息工程系助教，硕士，从事工业机器人技术专业教学工作。

李清江（1976－），男，贵州遵义人，遵义职业技术学院机电与信息工程系教授，硕士，从事工业机器人技术与材料加工工程应用研究和教学工作。