中职工业机器人技术应用专业实践教学体系的创新与实践

发布时间:2025年06月10日

摘要:基于中职学校工业机器人技术应用专业实训教学不能满足技术技能人才发展的现状,针对专业实训教学体系缺乏层次性逻辑性、平台无保障、教学质量不高、评价不科学等问题,构建并实施了“三核并修”实训教学体系。提出了核心素养、核心技能、核心创造“三核并修”的实训教学理念,确定“诚信敬业、技术精湛、勇于创新”实训教学目标;构建 “四层进阶”实训教学体系,完善工业机器人专业实训教学的层次性和逻辑性;建立“素养教育”、“技能提升”、“创新创业”三个基地,搭建“三基协同”实训教学平台;创建“五步贯通”实训教学模式,将虚拟仿真实训、实操实训、生产实训有机结合;创新“四径融通”实训教学评价机制,“岗-课、赛-课、证-课、创-课”进行了有机融合,加强工业机器人专业实训教学考核评价的科学性。

关键词:工业机器人;三核并修;实践教学体系;

一、研究背景

工业机器人是智能制造业最具代表性的装备。2010年以来,随着自动化技术的发展以及工业机器人技术的不断创新,工业机器人需求逐渐增加。目前,中国已经建立了全球规模最大、覆盖最广的制造业体系,在发展双循环的新发展格局下,高端装备自主可控是产业发展的大势所趋,以工业机器人等为代表的高端装备产业将迎战略机遇期,其中人才培养是关键因素。

工业机器人技术应用专业作为中职学校新兴专业,人才培养及实践教学模式正处于摸索阶段,人才培养质量滞后于企业生产需求,人员匮乏的问题日益凸显。建立合理有效、适应企业岗位人才需求的实训教学体系,成为工业机器人技术应用专业人才培养的重中之重。

二、研究问题

1.实训教学体系缺乏层次性、逻辑性

传统工业机器人实训教学注重技能知识层面的传授,且内容分散,没有形成逻辑严谨的系统性教学,忽略了职业素养和创新能力的塑造,与工业机器人企业实际岗位需求脱节,不利于复合型人才的培养。

2.实训教学平台不完善,实训教学无保障

工业机器人专业实践教学场地、仪器设备、材料投入比较大,实训工位数量有限、种类简单,无法满足学生岗位技能的培养。大多数中职院校只重视对知识与技能的传授,而忽视了对学生核心素养与创新创造的培养。

3.实训教学方法单调,脱离企业实际岗位

传统实训教学模式方法单调、缺乏创造性,工业机器人专业各种实训之间缺乏系统的内在逻辑关系,学生实训操作过程与真实的工作环境大相径庭,无法接触到企业一线的内容,实训教学效果大打折扣,实训教学不能支撑学生未来的职业发展。

4.实训考核评价不全面,评价方式单一

实训教学考核形式和评价主体过于单一化,注重结果性考核,不能完全反映学生的学习能力,考核结果无法反馈教学过程,难以真正起到检验教学效果的作用,不利于学生创新思维的培养和形成。

三、研究内容

1.“三核并修”,打破只注重技能训练的壁垒。

坚持“德为先、技为本、创为范”,提出核心素养、核心技能、核心创造“三核并修”的实训教学理念,确定了“诚信敬业、技术精湛、勇于创新”实训教学目标。将工匠精神贯穿于人才培养全过程,作为实训教学的灵魂;将工业机器人职业岗位需求与课程目标无缝对接,作为实训教学的标准;将创新创业教育深度融合专业技能,作为实训教学的示范。致力打造新时代工匠。

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图一 “三核并修”实训教学理念

2.“四层进阶”,完善实训教学层次性和逻辑性。

以核心能力培养为目标,政校企共同构建“四层进阶”实践教学体系。通过“装配维护层”提升基本素养、基础技能、创新意识;“操作编程层”提升职业素养、专项技能、创新方法;“集成应用层”提升岗位素养、综合技能、创新技术;“智造生产层”提升创新素养、岗位技能、创新能力,实现从单个技能人才培养到复合型技能人才培养的融通与迁移,达到校园与职场的无缝衔接。

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图二 “四层进阶”实训教学体系

3.“三基协同”,营造了互联互通一体化育人环境。

以平台建设为驱动,政校企共同搭建“素养、技能、创新”一体化育人平台。建立“素养教育”基地,将爱国主义教育、道德教育、传统文化教育、法治教育、劳动精神、工匠精神系统落实到实践教学过程,助力培养学生综合素养;建立“技能提升”基地,将“虚拟仿真、数字孪生”与“实训设备、生产设备”分别应用到基础技能、专项技能、综合技能等实践教学过程中,“虚实”驱动学生掌握技术技能;建立“创新创业”基地,将技能创新应用到创新创业项目开发,加速学生创新科技成果转化。

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图三 “三基协同”实训教学平台

4.“五步贯通”,提升了多岗位协同培养的实效性。

以教学改革为突破,校企共同构建“真实项目设计-虚拟仿真演练-真实设备训练-实际岗位锻炼-岗位技能创新”实训教学方法。利用校企“双导师项目制”合作方式,坚持“三核并修”,采用循序渐进方法,将真实项目贯穿于实践教学全过程,通过虚拟仿真实训、实操实训、生产实训分阶段、交替实施,在虚拟仿真中理解、在实际操作中巩固、在生产岗位中应用、在反复训练中提高,塑造学生终身学习和持续成长的能力。

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图四 “五步贯通”实训教学方法

5.“四径融通”,构建科学实训考核评价标准。

以考核评价为抓手,构建“岗-课、赛-课、证-课、创-课”评价标准融通的考核评价机制。岗课标准融通,将岗位技能标准融入教学内容评价标准;赛课标准融通,将技能大赛评价标准融入技能训练评价标准;证课标准融通,将行业企业证书评价标准融入职业资格认证和职业能力考核标准;创课标准融通,将创新创业竞赛评价标准融入技能创新评价标准。

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图五 “四径融通”实训教学考核评价机制

四、实践创新

(1)创新了工业机器人专业实训教学体系。

根据工业机器人职业岗位需求,构建了“四层进阶”实训教学体系。装配维护层,通过“基础平台+岗位模块”训练,养成基本素养,掌握装配、操作、编程、维护等基本技能;操作编程层,通过“专项平台+典型作业”训练,养成职业素养,掌握焊接、喷涂、冲压等典型机器人的专项技能;集成应用层,通过“综合实践+顶岗实习”训练,养成岗位素养,掌握车间工业机器人与自控系统集成应用的综合技能;智造生产层,通过“孵化平台+实战场景”训练,养成创新素养,掌握智能制造生产线设计研发制造一体的创新技能。

(2)创新了工业机器人专业实训教学育人载体。

发挥多元主体的协同效应,搭建了“三基协同”实训教学育人平台。与教育局、团县委、检察院共建“青少年素质教育实践基地”、“山东省青少年法治教育基地”,形成教育合力,使学生核心素养在潜移默化中得到培养和提升;与教育部、华航唯实、ABB、新时达共建“国家工业机器人开放式公共实训基地”,建成虚拟仿真、数字孪生、基础实训、专项实训、生产实训等平台,通过“软、硬”双力并行推动了学生核心技能提升;建立“山东省众创空间”,通过创新与创业相结合、线上与线下相结合、孵化与投资相结合,推动了学生应用新技术、开发新产品等创新能力提升。

(3)创新了工业机器人专业实训教学方法。

以“工学结合、产教融合”为切入点,校企“双导师”重构实践课程内容,共同创建“五步贯通”实训教学模式。 第一步“真实项目设计”—“识任务、培兴趣”;第二步“虚拟仿真演练”—“熟流程、拓思维”;第三步“真实设备训练”—“练技术、正态度”;第四步“实际岗位锻炼”—“会操作、强责任”;第五步“岗位技能创新”—“善创造、塑匠心”。通过职业岗位能力分析,挖掘和提炼现实中生产与教学周期不相容、工艺特殊等现象,在数字化环境下,多岗位协同培养,运用虚拟现实技术可跨时空、跨空间的实时和反复进行技能训练,提升了实训教学质量。

五、研究意义

1.通过基于新时代、新产业、新业态、新环境的产业转型和行业标准要求,结合岗位流程进行自上而下的顶层设计,有利于满足专业实践教学和产业实践教学对理论指导的迫切需要,同时激发了教师开展教学研究和科学研究的内在动力,促进教师提高理论水平,提高了教师的教学科研水平。

2.按照课程实践、专业实践、产业实践、行业领先水平实践,构建“真实项目设计-虚拟仿真演练-真实设备训练-实际岗位锻炼-岗位技能创新”实训教学方法,形成递进式专业实践教学体系,是助推职业教育实践教学创新发展的纽带。

3.将行业领先标准的职业技能大赛和基于真实生产项目的课程实践两个关键环节有效串联,使实践教学体系基本框架形成闭环,有效融通教育教学与企业生产,有利于提升技能型人才培养质量。

4.该教学体系重视真实生产项目的实践教学,以及对学生实践能力、动手能力和职业素养的提升,有利于培养学生的分析能力、应用能力和解决实际问题的能力,符合职业教育现代人才培养观和培养目标。