2025-02-08 19:22:54
摘 要：在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新時期，傳統(tǒng)教材向數(shù)字化教材轉(zhuǎn)型勢在必行，是“互聯(lián)網(wǎng)+”時代發(fā)展的要求，教育部明確指出要持續(xù)推動信息技術(shù)與教育深度融合，促進教育信息化高階演進，將信息技術(shù)、智能技術(shù)融入教育教學(xué)全過程，要求國有企業(yè)融合5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等新一代數(shù)字化技術(shù)推進數(shù)字經(jīng)濟和綜合實力經(jīng)濟融合發(fā)展，工業(yè)機器人是數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵角色，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型大背景下需要適應(yīng)企業(yè)和經(jīng)濟數(shù)字化，我們需要進行課程的開發(fā)建設(shè)，依托數(shù)字化建立豐富的一體化課程資源，《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材從人才培養(yǎng)到潛能應(yīng)用，有助于提高師生數(shù)字化素養(yǎng)、填補勞動力缺口，滿足生產(chǎn)和服務(wù)領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；數(shù)字化教材；核心要素
中圖分類號 文獻標(biāo)識碼 文章編號
Construction of the core elements of the digital textbook Industrial Robot
Xie Qiong
( Gansu Mechanical & Electrical Vocational College, Tianshui 741000, China )
Abstract:In the new era of digital transformation, the transformation of traditional teaching materials to digital teaching materials is imperative, which is the development requirement of the "Internet +" era.The Ministry of Education has clearly pointed out that it is necessary to continue to promote the deep integration of information technology and education, promote the high-level evolution of education informatization, and integrate information technology and intelligent technology into the whole process of education and teaching.It requires state-owned enterprises to integrate 5G, Internet of Things, big data, artificial intelligence, digital twins and other new generation digital technologies to promote the integrated development of digital economy and comprehensive strength economy, and industrial robots are a key role in digital transformation.In the context of digital transformation, it is necessary to adapt to the digitalization of enterprises and economy. We need to develop and construct courses and build rich integrated curriculum resources based on digitalization. The digital teaching material of Industrial Robot helps to improve the digital literacy of teachers and students, fill the gap of labor force, and meet the needs of production and service fields.
Key words:Industrial robot ;Digital teaching materia;Core element
1.開發(fā)數(shù)字化教材的必要性
隨著科技的高速發(fā)展和教育信息化的不斷深入，傳統(tǒng)的教材正面臨著改革的需求。數(shù)字化教材將作為新型教材出現(xiàn)在人們的眼前，他的作用和重要性逐漸凸顯。開發(fā)數(shù)字教材是低碳環(huán)保、教育公平、資源共享時代發(fā)展之需，同時能夠有序推進職業(yè)教育數(shù)字化發(fā)展進程，有效提升職業(yè)院校教育教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型及崗位轉(zhuǎn)型之需，是職業(yè)院校專業(yè)升級之需。
2.目前數(shù)字化教材存在的形式
（1）紙質(zhì)教材數(shù)字化：通過掃描、識別等技術(shù)手段，將傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材轉(zhuǎn)化為電子版的數(shù)字教材。這種形式的數(shù)字教材保留了原有教材的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，方便學(xué)習(xí)者隨時隨地通過電子設(shè)備進行閱讀和學(xué)習(xí)。同時，數(shù)字版教材還具備搜索、標(biāo)注、筆記等功能，提高了學(xué)習(xí)的便捷性和效率。
（2）多媒體電子材料：通過文字、圖片、音頻、視頻等多種形式展示教學(xué)內(nèi)容，
使學(xué)習(xí)內(nèi)容更加生動、形象，學(xué)習(xí)者可以直觀地了解知識點，提高學(xué)習(xí)的興趣和參與度。
（3）互動式數(shù)字教材：通過嵌入問題、測試、討論等功能，互動式數(shù)字教材可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的思考，檢驗學(xué)習(xí)效果，并提供及時的反饋。
（4）個性化學(xué)習(xí)資料：根據(jù)個人喜好以及瀏覽歷史，可以推薦相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，滿足個性化的學(xué)習(xí)。
3.目前《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材存在的問題
《工業(yè)機器人》是一門融合了機械工程、電子工程、計算機科學(xué)、控制工程等學(xué)科的綜合性課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力和綜合素養(yǎng)。本課程將圍繞機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、電子電路控制、編程算法實現(xiàn)等核心內(nèi)容展開。通過理論學(xué)習(xí)與實踐操作相結(jié)合的方式，讓學(xué)生掌握機器人的搭建、編程和調(diào)試方法。目前《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材存在的問題主要是：
（1）質(zhì)量方面：每個教師的個人意愿和對知識理解的不同，導(dǎo)致內(nèi)容精準(zhǔn)性和權(quán)威性存在差異，整體質(zhì)量方面呈現(xiàn)出層次不齊。
（2）標(biāo)準(zhǔn)方面：由于缺乏統(tǒng)一數(shù)字化教材標(biāo)準(zhǔn)，不同數(shù)字教材之間的兼容性和互通性較差，這不僅增加了師生的使用難度，也限制了數(shù)字教材的廣泛應(yīng)用。
(3) 內(nèi)容和教學(xué)模式方面：職業(yè)教育課程與職業(yè)活動緊密相關(guān)，是在傳授知識和技術(shù)的同時，培養(yǎng)學(xué)生完成職業(yè)活動的過程，是一種動態(tài)的教與學(xué)過程。部分教材的學(xué)習(xí)以測試題為主；部分以討論交流、同伴互評等實踐為主，形式相對單一，體現(xiàn)了作者與學(xué)習(xí)者的單向互動設(shè)計，缺少對學(xué)習(xí)者反饋的技術(shù)環(huán)境支持。
4.《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材建設(shè)要素
工業(yè)機器人已成為衡量一個國家科技水平的重要標(biāo)志，是先進制造業(yè)代表。隨著工業(yè)機器人市場的快速增長，促進了更多的就業(yè)機會，拓展了工業(yè)機器人相關(guān)就業(yè)途徑，產(chǎn)生了許多新崗位，面對崗位的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材的開發(fā)顯得尤為重要。《工業(yè)機器人》是我校智能控制專業(yè)、機電一體化和智能制造專業(yè)核心課程，課程總學(xué)分6分，課時數(shù)108，是一門融合了物理、電子、計算機、控制工程等學(xué)科的綜合性課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合實踐能力。
4.1人才培養(yǎng)：有的放矢，精準(zhǔn)定位
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前工業(yè)機器人技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，但高端人才稀缺，在產(chǎn)業(yè)升級、機器人換人的大背景下，推進人才培養(yǎng)模式和教育模式改革，著力提高育人成效顯得尤為重要。我校開展了對同類院校專業(yè)發(fā)展、辦學(xué)規(guī)模、人才培養(yǎng)、課程建設(shè)等方面的調(diào)研，實地考察了行業(yè)、企業(yè)，摸清了企業(yè)對員工基本技能、職業(yè)素養(yǎng)和崗位能力的要求等情況，明確教材面對的對象，確定面向機器人的制造企業(yè)、系統(tǒng)集成商、應(yīng)用企業(yè)，這些企業(yè)的核心工作崗位培養(yǎng)目標(biāo)，了解用人文化程度、專業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)等方面的要求，以及制造業(yè)出現(xiàn)的新技術(shù)、新工藝、新管理，這些都為《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材提供了有力保障。了解企業(yè)對校企合作的看法，參與校企合作的意愿和樂于接受的參與方式，進一步加深校企合作，精準(zhǔn)培育校企合作所需的工業(yè)機器人方面應(yīng)用型專業(yè)人才，并將崗位所需專業(yè)知識融入《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材。
4.1.1總體調(diào)研分析
機器人技術(shù)應(yīng)用于多種領(lǐng)域，可以分為工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、特種機器人。工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)、電子電氣、金屬和機械行業(yè)。服務(wù)機器人廣泛應(yīng)用于餐飲，家務(wù)、安防等領(lǐng)域。特種機器人主要用于對自然災(zāi)害、公共安全事件的處理。工業(yè)機器人的特點符合高精度、高柔性的發(fā)展方向和趨勢。我校學(xué)生作為裝備大類的技術(shù)人員可從事自動化設(shè)備和工業(yè)機器人的操作、編程、維護維修、安裝調(diào)試等生產(chǎn)、運營、管理工作，也可從事工作站的裝調(diào)、集成應(yīng)用等工作，并在條件許可的情況下盡可能考取“工業(yè)機器人1+X”等技能證書對提高薪資和崗位晉升有很大的幫助，也會得到重點的培養(yǎng)機會。
4.1.2人才培養(yǎng)目標(biāo)及規(guī)格
《工業(yè)機器人》主要面向工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用企業(yè)，培養(yǎng)具有良好溝通、團隊協(xié)作、解決問題、良好職業(yè)道德及創(chuàng)新精神、良好的科學(xué)文化素養(yǎng)，能在生產(chǎn)、服務(wù)一線從事工業(yè)機器人操作、維修、維護工作，具有職業(yè)生涯發(fā)展基礎(chǔ)知識和技能的應(yīng)用型高素質(zhì)技能人才。能對工業(yè)機器人進行現(xiàn)場編程、故障診斷；能編寫人機界面程序；會組裝、安裝、調(diào)試常用工業(yè)機器人，會處理一些常見的問題等。
4.2教材定位：對接崗位，產(chǎn)學(xué)研互促
4.2.1課程定位
《工業(yè)機器人》是為了培養(yǎng)工業(yè)機器人裝配調(diào)試、操作維修、設(shè)備維護等專業(yè)人才而開設(shè)的一門專業(yè)方向課程，是我校機電一體化、智能制造、工業(yè)機器人技術(shù)的專業(yè)核心課程。在該課程體系中處于承上啟下的地位。它的先導(dǎo)課程為“機械識圖”、“機械設(shè)計基礎(chǔ)”、“電氣控制與PLC”和“機電設(shè)備故障診斷與維修”，經(jīng)過這4門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已具備機械識圖、機械部件和機電設(shè)備的電器控制基礎(chǔ)知識、軟件編程基礎(chǔ)、電氣原理圖的識讀能力。為后續(xù)《工業(yè)機器人應(yīng)用編程》、《工業(yè)機器人集成與應(yīng)用》、《工業(yè)機器人的保養(yǎng)與維修》等的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。
4.2.2設(shè)計思路
設(shè)計思路主要借鑒《工業(yè)機器人應(yīng)用專業(yè)典型工作任務(wù)與職業(yè)能力分析報告》以企業(yè)調(diào)研學(xué)生將來的工作任務(wù)為中心，借鑒同類學(xué)校在這方面的設(shè)計思路組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項目的過程中構(gòu)建相關(guān)基礎(chǔ)理論知識，發(fā)展實用的職業(yè)能力。借鑒融合“工業(yè)機器人仿真與編程”、“工業(yè)機器人裝調(diào)維修工”、“工業(yè)機器人操作調(diào)整工”課程中職業(yè)資格證書對員工知識、技能和態(tài)度的要求。通過對課程內(nèi)容的高度歸納，概括了工業(yè)機器人系統(tǒng)構(gòu)成、工業(yè)機器人本體原理及拆裝、工業(yè)機器人控制器及拆裝、工業(yè)機器人常見機械故障分析、工業(yè)機器人常見電氣故障分析等項目。整體內(nèi)容的組織建立在考慮學(xué)生的身心發(fā)展、學(xué)情、人類認(rèn)識事物規(guī)律的基礎(chǔ)上由易到難，由淺入深，由基本理論知識到提高知識與技能訓(xùn)練。
4.2.3目標(biāo)定位
通過該課程的學(xué)習(xí)初步具備工業(yè)機器人相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用能力，并逐步培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、獨立思考的習(xí)慣；同時，通過教學(xué)過程中的案例分析強化學(xué)生的職業(yè)安全意識、職業(yè)道德意識和職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成意識以及初步的創(chuàng)新思維能力。
1.知識目標(biāo)
能完成工業(yè)機器人相關(guān)資料的收集與檢索，能概述工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)組成和工作原理；會識圖能對機械本體完成簡單裝配。
2.能力目標(biāo)
能使用常用的機械工具、常用的測量儀器、常用的檢修工具、電子工具和相關(guān)儀器儀表，能對機器人組裝、調(diào)試、會編寫簡單的程序并進行調(diào)試、維護。
3.素質(zhì)目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力，養(yǎng)成團結(jié)協(xié)作精神；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新能力。
4.3教學(xué)模式：理、虛、實三位一體
《工業(yè)機器人》屬于精密設(shè)備綜合性課程，涉及多學(xué)科知識，內(nèi)容抽象。為保證教學(xué)有效順利開展提高學(xué)習(xí)效率，采用文字、圖像、動畫、視頻、虛擬仿真等多媒體教學(xué)，適時融入思政元素，遵循以項目或任務(wù)為載體的原則，將知識、技能、態(tài)度融入教材內(nèi)容，強調(diào)理論與實踐有機結(jié)合；教材與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及工藝要求相結(jié)合；團體教學(xué)與分組實操管理結(jié)合的理論、仿真、實踐一體化教學(xué)，結(jié)合相關(guān)的數(shù)字化教學(xué)資源（圖像、動畫、視頻、虛擬仿真、工廠實況、Ar實訓(xùn)）和學(xué)校資源庫建設(shè)、學(xué)生特點、教學(xué)任務(wù)等，靈活運用講授教學(xué)法、討論教學(xué)法。學(xué)生在課后利用微課、視頻、講義、學(xué)校提供的實訓(xùn)設(shè)備等課程資源提升對該課程的認(rèn)識和理解，師生共同探討嘗試適合自己的合適的教學(xué)方法。
4.4工業(yè)機器人技術(shù)“雙師”團隊：技術(shù)延伸，雙師型教師的培養(yǎng)
在編寫《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材時，不同的人文化底蘊、企業(yè)實踐、專業(yè)水平是有差異的，高職院校是以培養(yǎng)技術(shù)型人才為主的學(xué)校，我們也一直在深化校企合作，深入產(chǎn)學(xué)研，因此與工業(yè)機器人相關(guān)企業(yè)合作，定向培養(yǎng)工業(yè)機器人方面教師或聘請企業(yè)優(yōu)秀的技能大師，培養(yǎng)一支有實力、有擔(dān)當(dāng)?shù)母咚浇處熽犖?，參與編寫《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材。
1.優(yōu)化團隊結(jié)構(gòu)。聘請企業(yè)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員、能工巧匠和管理人員擔(dān)任實踐課程的教學(xué)與指導(dǎo)任務(wù)；與行業(yè)和企業(yè)廣泛合作，聘請行業(yè)專家和企業(yè)技術(shù)能手，建立專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會，推進專業(yè)和課程的改革與發(fā)展。聘請行業(yè)專家和企業(yè)高級工程技術(shù)人員來校擔(dān)任客座教授，為工業(yè)機器人技術(shù)先關(guān)專業(yè)學(xué)生進行講學(xué)和現(xiàn)場解答，同時提高專業(yè)課教師的學(xué)術(shù)水平和實踐能力。
2.可以采取以下方法建設(shè)師資隊伍：一是定期安排教師參加企業(yè)的專業(yè)技能培訓(xùn)和企業(yè)實踐；二是聘請企業(yè)專家作為學(xué)校的專、兼職教師，對學(xué)校工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的發(fā)展建言獻策。
3. 校企合作調(diào)研分析
校企合作的模式通常有引企入校、引校入企、校企共建實訓(xùn)基地，也可以共同探討開發(fā)《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材。
5.《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材的實施保障
國家和教育部等政策文件是促進教材數(shù)字化的有力杠桿，學(xué)校的實施是教材數(shù)字化推進的有力保障。我校數(shù)字化建設(shè)如火如荼，校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境逐漸完善，5G網(wǎng)絡(luò)對校園全覆蓋，多媒體教室、交互式電子白板已全部普及，已建成思政專項、車輛學(xué)院、智能制造等AR體驗實訓(xùn)基地，信息化教學(xué)硬件設(shè)施逐漸完備。目前，學(xué)生用的主要移動式教學(xué)系統(tǒng)是手機和學(xué)院的無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)院在線精品課、學(xué)院網(wǎng)站虛擬仿真。數(shù)字化教學(xué)方便學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、作業(yè)交流。虛擬仿真教學(xué)實訓(xùn)室安裝有機器人虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)是基于虛擬仿真、數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，針對《工業(yè)機器人操作與應(yīng)用編程》等課程開發(fā)的機器人實訓(xùn)軟件。
6.綜述
本文有針對性提出構(gòu)建《工業(yè)機器人》數(shù)字化教材的要素，從教學(xué)大綱、人才培養(yǎng)、企業(yè)用工、學(xué)生認(rèn)知打造多維契合的數(shù)字化教材，有效融入企業(yè)做工實況創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建數(shù)字教學(xué)的協(xié)同性，拓展延伸知識、構(gòu)建發(fā)散思維和網(wǎng)絡(luò)型知識的大統(tǒng)一，提升師生數(shù)字化素養(yǎng)，保障數(shù)字化教材的實施，以輸出為目的，提高就業(yè)率，緊跟時代步伐深化校企合作、產(chǎn)學(xué)研融合，在產(chǎn)業(yè)鏈源頭提高學(xué)生的數(shù)字化能力，提升師資水平，促進數(shù)字化人才的成長。
參考文獻
【1】 黃榮懷，胡永斌，劉曉琳.數(shù)字教育資源的開放成熟度模型研究一信息化促進優(yōu)質(zhì)教育資源共享研究(二)[J].電化教育研究，2015(3):58-63.
本文系2024年度甘肅機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級科研項目“高職院校數(shù)字化教材核心要素構(gòu)建探析”研究成果
（課題批號:GSJD2024C01）
作者簡介：頡瓊（1983—）女，甘肅天水人，2009年碩士研究生畢業(yè)于西北大學(xué)物理學(xué)系理論物理專業(yè)，現(xiàn)擔(dān)任甘肅機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院智控學(xué)院教學(xué)工作。
E-mail：xieqiong149235581@163.com
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