理实一体化教学在中职工业机器人技术专业课程中的应用研究

李东安

（河池市职业教育中心学校，广西 河池 547000）

随着智能制造产业的飞速发展，传统制造业走向自动化生产，这与工业机器人技术的发展有着密不可分的关系。估计到2025年，我国各型企业中工业机器人技术人才需求量将达到30万以上。目前，据不完全统计，全国开设了工业机器人或机器人方向专业的职业院校大约458所，其中广西地区高职、本科学校开设工业机器人专业约有18所，中职学校约50所。为了适应市场人才需求，针对其工作岗位要求，培养方向的关注点更多的是放在教学信息化手段的实现方面，理实一体化是在传统教学的基础上整合起来的一种教学方式，将传统单一的理论教学方式改变成为理论与实际教学相符合的一种教学形式，结合了传统的面授教学、现代线上教学、网络授课等，充分结合信息化手段的教学。当前该模式在中、高职院校的运用非常普遍，用以提升学生对工业机器人现场编程的理论知识水平与调试维护的实践操作能力，为以后从事工业机器人领域相关工作奠定基础。

1 理实一体化教学在中职机器人专业教学中的必要性

中等职业学校人才培养目标不仅仅要求学生掌握机器人专业方面的理论知识，更主要是培养学生的动手能力，让学生在实践动手过程中累积丰富的经验，同时有自己的想法与见解，具备实际操作能力，完成学习。在中职工业机器人教学中运用理实一体化教学模式将学生真正培养成为优秀的应用型人才，有效推动工业机器人在当前教育领域内的研究，深入发展促进实际运用，对社会经济的发展有很重要意义。在实际的教学过程中，引入现代化教学理论、培训方式，强调学生主体地位，引导学生自己动手与独立思考、学习、实践，让学生在实际操作过程中学会编程、调试、维护、保养等，在实际的操作中，可以检验学生的理论知识掌握情况，教师可以根据这种情况开展特殊指导，引导学生完成任务。理实一体化教学可以帮助学生将学习的理论知识完全运用在机器人的实操中，锻炼学生的动手能力。中职工业机器人理实一体化教学模式能够把理论知识以更直观的方式展示给学生，学生在学习的过程中可以充分发挥本身的主观能动性，保证学生掌握更扎实的理论知识，让学生可以更好地使用未来的发展岗位，为社会输送更多优质的应用型人才。

2 理实一体化教学模式开展的建议

2.1 多样化教学模式

工业机器人技术专业课程教学的知识抽象复杂，更过于专业性，也因这种复杂与专业性特征的存在使得学生无法全面了解理论知识要点，甚至还会打击学生的学习积极性，降低学生自主学习能力，从而影响工业机器人课程的理论知识教学质量研究。在实际教学中，建议专业教师采取多样化的教学模式进行教学，进而要求专业教师在这个过程中需要充分使用教学一体机、移动终端设备、工业机器人实训室设备等，运用视频展示、微课、机器人工作站实训操作教学等方式，让学生能够充分理解机器人理论知识，将机器人理论知识与实践相结合起来，真正了解机器人专业课程的魅力。多样化的教学模式也更加能吸引学生的学习注意力，让学生始终对这一门课程保持良好的热情以及正确的认识，借助现代设备给学生讲解工业机器人的理论知识，让学生参与实践学习中。

2.2 实训与虚拟仿真

工业机器人领域的发展快速与仿真技术相结合，中职学校在不断投入对机器人专业重视程度的同时，投资建设到了机器人实训场所，建设虚拟仿真基地。在实际开展工业机器人理实一体化教学过程中，教师应该有效运用实训设备加强学生对专业知识的掌握，通过3D仿真软件、实训、课程三者相结合的混合式教学进行教学。这种教学方式不会让中职学生觉得学习枯燥乏味，甚至也不会让理论知识生疏，而是学生能够掌握工业机器人的理论知识，积累丰富经验不断实践，将学习过的理论知识运用到实际操作中，可以为社会、行业发展培养复合型人才。

2.3 充分运用网络资源

中等职业学校的工业机器人专业的教学开展，应该充分运用网络化资源提升中职学生的教学质量。在实际的发展过程中，我们认识到机器人时代真正来临，人们研究的重点在智能、AI方面，但是，该领域在我国的发展比较晚，导致我国在工业机器人研究方面一直无法取得质的飞跃。运用网络平台加强学习，教师可以带领学生掌握最先进的机器人知识，而且还可以将先进的知识运用在实际操作中。通过锻炼学生的实际动手能力，有利于培养学生的综合素质，让学生快速掌握最新的技术，实现学生综合素质的提升。

2.4 校企合作办学

新技术人才急缺的大环境下，构建能够在工业机器人专业领域独当一面的专业骨干教师显得特别重要，尤其是在工业机器人技术专业课程中实施理实一体化教学模式，对专业教师的理论水平、技能操作水平和职业素养都有着普遍高的要求。运用校企合作的模式，在企业建立教师工作站、学生校外实习实训基地，在学校建立工程师工作站。此外，一方面，可通过招聘引进优秀师资力量的方式；另一方面，可通过校企合作模式，专业教师下企业实践锻炼或企业挂职的方式来提升理实一体化教学的实践操作技能水平。通过学校与企业共同培养学生、员工技术培训和新技术推广应用等形式加强校企合作，形成“互利共赢、共建共用”长效机制，建立稳定、合作良好的校外实训基地。实训基地能够实现工业机器人技术专业课程理实一体化教学，可缩短学生将理论知识运用在实践操作方面的时间，提前适应就业岗位。通过校企合作学校达到人才输出的目标，企业得到专业技术人才，双方实现双赢。

3 理实一体化模式在工业机器人课程中的应用探索

3.1 混合式理实一体化教学模式

为确保理实一体化教学模式达到理想的效果，在上课前可布置学生在移动终端设备中阅读任务与实际操作说明书，之后让学生根据说明书中的意见与看法进行操作。运用微课、视频来展示机器人实操演示过程与步骤，为实训课堂的实际操作演练做准备。学生在实训结束的过程中，能够完成实践操作、编程调试任务等，这样可以带领学生阅读任务指导书、进行虚拟软件仿真操作、用机器人示教器进行程序编辑并实际操作调试，实现对课程的理实一体化教学。

3.2 互动教学

理实一体化教学模式的特点在于空间非常大，容纳性很强，学生在下课后，可以运用不同的方式进行互动式学习，比如，在现代化的发展过程中，运用移动终端设备就可以完成互动，学生可以在学习讨论区提出自己所遇到的相关问题，也可以在学习讨论区回复相关问题的独立见解，这样，学生之间即可相互进行问题的讨论与分析；教师每天在约定时间内分析解答疑惑，或者是在QQ群、微信群等聊天平台上回答学生的疑惑，简单、方便、快捷。学生亦可借助互联网平台讨论与分析，搜索并研究大家感兴趣的话题，调动大家的学习积极性。

3.3 测评方式

理实一体化教学模式中，考核测评非常关键，既是难点也是重点，如何开展考核并让考核更具有真实性、科学性、有效性非常重要。首先，针对实训过程的培训，教师一定要以鼓励和引导为主，不可以言辞令色与批判学生；教师布置的任务要在指定时间内提交，教师根据作业情况、作业内容来观察学生对知识的掌握情况，以及分析学生当前对科目学习的认识；教师可以在网络平台上布置作业，考核学生项目学习情况；教师还可以根据学期学习情况来进行评价，不再依赖单一的方式来完成教学满意度，促进测评方式的多样化发展。

4 实际应用

以《工业机器人应用基础》中“涂胶任务编程与操作”教学为例，探讨理实一体化教学模式在专业课程中的实际应用。

4.1 教学任务设计

涂胶操作是工业机器人在汽车企业生产与制造过程中的一个重要应用，在该环节中，运用工业机器人能有效地降低劳动者的劳动强度和提高生产效率，尤其是化学性胶水气味对人体呼吸道的危害极大，通过工业机器人完成涂胶任务大大减少人体的伤害。在“涂胶任务编程与操作”教学中，采用理实一体化教学模式，将学生作为学习的主体，采用“示教与再现”的方式进行教学。专业教师在讲授完基本知识后，指导学生在实训环节中解决实践操作出现的问题及机器人涂胶时出现的问题。

4.2 教学任务示例

如图1工艺流程图中所示，在教学时，教师首先为学生示范操作，使用示教器控制工业机器人拾取吸盘夹具来对汽车模型的前窗和后窗两种不同部位的车窗进行涂胶，然后装配到汽车模型车窗安装位置。工艺流程为：机器人上电，回零，在物料盘中吸取前窗，移动到涂胶枪口，进行涂胶，然后移动到汽车模型前窗位置点，放置前窗，再移动到物料盘吸取后窗，移动到涂胶枪口，进行涂胶，然后移动到汽车模型后窗位置点，放置后窗，最后回到零点等待下一次涂胶信号的到来。

图1 工业机器人涂胶工艺流程图

4.3 教学任务分析总结

教师示范结束后，学生按照教师的教学示例独立完成工业机器人涂胶任务的操作，并记录下在涂胶操作过程中所遇到的编程、操作等问题。任务结束后，教师对学生的实践操作结果进行总结分析。指出学生在进行涂胶任务操作过程中所存在的问题，有目的性地引导学生之间通过互动讨论方式分析涂胶过程中出现问题的原因并及时纠正错误，帮助学生更好地理解和巩固理论知识点，提升实践操作能力。

5 结语

综上所述，工业机器人理实一体化教学的开展，教师除了充分运用学校资源之外，还需要加强和学生之间的互动，听取学生的反馈意见，解答学生的疑惑并及时纠正容易出现的错误点，让学生的学习过程变得更真实，帮助学生更好地巩固理论知识以及提高实践操作技能，在实际岗位中也“好用”，真正地解决用人市场的人才荒等问题。当然，这仍然比较困难，在当前的实践当中还需要继续深入研究。