基于虚拟仿真技术的工业机器人技术专业实训目标体系构建研究.pdf

2023年第6期新 疆 有 色 金 属基于虚拟仿真技术的工业机器人技术专业实训目标体系构建研究乔阳敖冰峰（黑龙江职业学院，黑龙江哈尔滨 150080）摘要：高职工业机器人技术专业的实训教学中存在高投入、高损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现的“三高三难”痛点和难点，运用虚拟仿真技术构建专业实训项目，能够有效解决这一难题，提高实训内容的覆盖面。为满足对接岗位育训结合的人才培养需求，需明确虚拟仿真实训完成的教学目标，构建仿真实训目标体系。关键词：虚拟仿真技术；工业机器人技术；实训目标体系0 引言高职院校工业机器人技术专业课程实践性强，通过引入虚拟仿真技术，不断提升虚拟现实和人工智能等新一代信息技术在实训教学中的应用水平，将信息技术和实训设施深度融合，构建具有沉浸性、交互性、智能性的虚拟仿真实训教学项目，搭建以实带虚、以虚助实、虚实结合的虚拟仿真实训系统，配置相应的虚拟仿真实训设备，解决职业教育教学资源不足的问题和实训教学过程中的“三高三难”痛点和难点，满足实际岗位知识、能力和素质需求，结合虚拟仿真技术为教学提供的实训项目、内容及形式，有必要基于虚拟仿真技术构建实训目标体系。1 实训目标体系的含义专业实训教学体系可分为目标体系、内容体系、条件体系和管理体系等，其中实训目标体系是核心，在整个体系中起驱动作用，其他的体系都为目标体系服务的。明确的实训目标体系能有效指导满足实训教学要求的内容体系、条件体系和管理体系的建设，不断提高实践教学效率和质量，提高资源利用率。高职实训目标是指学生通过实训教学活动后，在职业素质养成、职业能力和职业技能上应达到的水平或标准。2 实训目标体系构建原则构建实训目标体系要把人才培养目标的基本要求把素质教育、理论知识和职业技能有机联系起来，在构建过程中需要遵循以下原则：（1）符合所学专业高素质高级技能型人才的培养目标及培养规格和层次。培养具有较强的专业技能与实践能力的高技能的复合型人才，可胜任不同的工作岗位或几项不同的工作。（2）符合职业岗位及岗位群的技术应用能力和职业技能水平，以就业为导向构建实训目标体系。以职业能力培养为主体，具备信息技术及专业技术应用能力，能够获得职业资格证书或职业技能等级证书。（3）培养学生的职业技能和职业素质并重。培养具有较强的独立思考、分析问题与解决问题的能力、工艺革新和技术改造等创新能力，以及适应新技术不断发展的能力，具有强烈的事业心和责任感，团结合作、精益求精的工匠精神等职业素质。3 基于虚拟仿真技术构建工业机器人技术专业实训目标体系依据工业机器专业相关工作岗位、1+X技能等级证书、职业资格证书、技能竞赛的能力需求，构建岗课赛证融合的工业机器人技术专业实训目标体系，形成总体性的职业知识目标、职业能力目标、职业素质目标。通过实训学习巩固知识的掌握，因此实训同样也应包括知识目标。工业机器人专业实训应达到的职业知识目标应包括工业机器人结构及原理的认知、工业机器人坐标系的作用、电气路相关知识、安全消防、文明生产等相关知识。工业机器人专基金项目:黑龙江省教育科学“十四五”规划 2023 年度重点课题“基于虚拟仿真技术的工业机器人技术专业成果导向实训体系构建实践研究（课题编号：ZJB1423224）”、“职业院校虚拟仿真教学环境建设的实践研究以黑龙江职业学院为例（课题编号：ZJB1423229）”作者简介：乔阳（1978.6-），男，汉，黑龙江望奎人，副教授，研究方向：智能制造技术DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.06.034792023年第6期新 疆 有 色 金 属业实训职业能力目标包括语言、文字表达能力和沟通能力，信息技术应用能力，识读各种机械、液压、气动、电气系统结构图能力，能根据设备图纸及技术要求装配和调试工作站设备的能力，工业机器人现场编程、离线编程及仿真的能力，工业机器人典型应用系统集成、编程、调试、运行和维护的能力，能编写工业机器人及应用系统技术文档的能力。在规划类别实训目标时，按照课程性质不同分为通识课程、专业基础课程、专业核心课程、专业拓展课程及课外活动课程。通识课程通过可操作的实训项目使学生获得语言、文字表达能力、沟通能力、信息技术应用能力、劳动能力、遵守道德准则和行为规范、知礼遵规等目标，其中语言表达、信息技术应用能力中一些办公设备使用、道德准则的实训内容实际教学中存在没有沉浸感、硬件设备不足、场景交互设置难等问题，可以通过虚拟仿真技术建立VR等沉浸式环境实现，则构成了虚拟仿真实训的通识课程实训目标；专业基础课程使学生具有专业基础能力，能够识读各种机械结构图、工业机器人基础操作能力、相关工具的使用能力、初步编程能力，其中机械内部结构、工业机器人机械结构组成和运动原理难观摩和难再现，实训操作机械安装能力、拆解学习结构和原理构成了专业基础课虚拟仿真实训目标；专业核心课程培养学生工业机器人及工作站的安装、调试、运行维护能力，工业机器人现场编程、离线编程、离线仿真能力，工作站PLC总控编程能力及安全文明生产、团队合作能力，其中存在设备高投入、难实施等难点，因此以上专业核心课程实训目标也为虚拟仿真实训目标；专业拓展课程培养学生对应岗位典型应用，包括工业机器人系统集成、行业应用综合编程和调试、电气路设备设计集成、应用技术文档编写、销售售后的能力，因系统集成、综合应用调试和设计存在设备多、高投入、运行调试存在设备损坏及伤人危险，可需通过虚拟仿真技术完成训练，因此系统集成、综合应用设计、编程和调试能力为专业拓展课程虚拟仿真实训目标；课外活动课程使学生达到应用创新、综合实践、团队合作、自主学习等能力目标，创新创业能力通过虚拟仿真环境模拟创业过程，能有效提升创业能力，因此该能力为课外活动虚拟仿真实训目标。学习阶段目标按照基础技能训练、专业技能培养、职业技能拓展、综合技能提高能力的四个阶段构建。基础技能训练阶段实训目标定位为识读各种电气路结构图、能够根据图纸完成电气路设备的安装、工业机器人基础操作能力、相关工具的使用能力、初步编程能力，其中设备安装能力需借助虚拟仿真完成，此为专业基础技能训练阶段的虚拟仿真实训目标；专业技能培养阶段实训目标定位工业机器人及工作站的操作管理和系统运行维护、设备的故障诊断与排除、工业机器人应用的编程、调试能力，此目标中均存在需要虚拟仿真技术解决的痛难点，因此均为虚拟仿真技术在专业技能培养阶段的实训目标；职业技能拓展阶段实训目标定位为工业机器人工作站典型应用编程能力、销售业务能力、获取技能等级证书的能力，典型应用编程能力对照行业典型应用开展训练，仿真技术能够仿真多种与实际对接的应用场景，解决实训中存在的高投入、高危险问题，因此典型应用编程能力为虚拟仿真技术在职业拓展阶段的实训目标；综合技能提高阶段实训目标定位工业机器人工作站系统集成应用能力、岗位实践操作能力、综合设计编程能力，综合技能体现综合性、设计性，需要设备协调，实际实训设备中较难符合实训目标需求，该阶段的能力均为虚拟仿真技术在综合技能提高阶段的实训目标。4 结语通过分析专业实训目标及实现目标存在的“三高三难”的痛点和难点，得出需要借助虚拟仿真技术实现的实训目标，并按照类别、层次和阶段及进行立体是定位和描述，构成虚拟仿真技术实训的目标体系，为建设虚拟仿真实训内容及实训资源提供依据，有助于运用先进的虚拟仿真技术通过以虚补实、以虚助实促进实训教学效果的提高，提升人才培养质量。参考文献：1高路.肖志刚，路飞，肇立春.高等教育工程人才的“九双”模式实践教学体系的构建J.沈阳师范大学学报（自然科学版），2020（08）2杨文涛.论高职文科类专业实践教学体系构建J.当代教育论坛，2015（02）收稿：2022-12-0680