互联网+背景下《工业机器人技术基础》理-虚-实一体化教学模式的研究

一、理-虚-实一体化教学模式的内涵

理-虚-实一体化教学模式是一种以学生为中心、以能力培养为导向的现代职业教育方法，其核心在于打破传统理论教学与实践训练的割裂状态，通过互联网技术将知识传授、虚拟仿真与实体操作有机融合。该模式强调“理论为基、虚拟为桥、实践为用”的递进逻辑：理论教学为学生奠定系统知识框架；虚拟仿真通过数字化平台模拟真实工作场景，帮助学生直观理解抽象概念并预演操作流程；实体实训则让学生在真实设备上验证技能，形成完整的能力闭环。在这一过程中，互联网技术不仅拓展了教学时空，还通过数据反馈实时调整教学策略，实现个性化学习支持。同时，该模式注重校企协同，将企业真实项目案例融入虚拟与实操环节，使教学内容与行业需求动态对接，最终培养出既懂理论又精实践的高素质技术技能人才。

二、互联网+背景下《工业机器人技术基础》理-虚-实一体化教学模式的创新实（一）以企业需求为导向，优化课程标准与内容设计

在理-虚-实一体化教学模式的构建中，课程内容的重构必须以企业真实需求为出发点。通过系统走访机电装备制造、汽车零部件等典型应用企业，深入调研工业机器人操作编程、系统集成及运行维护等岗位的核心能力要求，将产业最新技术标准与“1+X”证书要求有机融合。具体实施中，将工业机器人操作与运维员的职业标准分解为机器人轨迹编程、系统调试、故障诊断等能力模块，并将其转化为可教学的知识单元。课程设计采用“项目引领、任务驱动”的方式，以汽车焊接工作站编程、电子产品装配线调试等真实生产案例为载体，构建层次分明的教学项目库。在教学组织上，充分利用“雨课堂”等智慧教学平台，通过知识图谱动态展示技术要点，配合三维动画解析机器人运动学原理等抽象概念，实现理论知识的可视化呈现。学生通过在线平台完成课前预习、课中互动、课后拓展的全流程学习，形成“理论认知-虚拟验证-实操强化”的螺旋式提升路径，从而构建线上线下有机结合的混合式教学体系，确保人才培养与企业需求保持动态契合[1]。

（二）构建“虚实结合”的仿真教学环境，突破实训限制

针对工业机器人教学设备投入大、实训风险高的现实困境，构建以RobotStudio、RtToolBox 等专业软件为核心的虚拟仿真实训体系，实现了工作场景的高度还原。在教学过程中，学生首先在虚拟环境中完成机器人工作站布局、工具坐标标定、轨迹规划等完整工作流程，通过碰撞检测、可达性分析等功能预判方案可行性。以典型的物料搬运任务为例，学生需要先在仿真软件中完成末端执行器选型、路径优化等设计环节，待程序通过虚拟验证后，再通过以太网直接导入实体机器人进行实际运行。这种“虚拟先行、实体验证”的教学方式，既避免了初学者误操作导致的设备损坏，又通过反复的仿真调试培养了学生的系统思维和工程意识。更重要的是，虚拟平台打破了时空限制，学生可随时随地进行练习，显著提高了技能训练的灵活性和安全性，为后续的实体操作奠定了坚实基础。

（三）实施差异化教学与过程性评价，提升学习针对性

基于互联网平台的学习行为数据采集与分析能力，建立精准化的差异化教学机制。教师通过雨课堂的学情统计功能，实时掌握每位学生在理论知识掌握、仿真操作熟练度等方面的个体差异，据此制定个性化的学习方案。对于基础薄弱的学生，重点强化虚拟仿真环节的阶梯式训练，通过设置不同难度的编程任务，逐步提升其技能水平；对于学有余力的学生，则开放机器人视觉集成、多机协同作业等进阶项目，激发其创新潜能。在评价体系方面，构建贯穿全教学过程的多维考核指标：线上平台记录理论测试成绩和仿真任务完成质量，实体实训环节考核设备操作规范性和任务完成效率，同时引入小组互评、企业导师评价等多元主体参与[2]。这种形成性评价与终结性评价相结合的方式，不仅客观反映了学生的综合能力发展，更为教学改进提供了持续的数据支持，实现了“以评促学、以评促教”的良性循环。

（四）深化“三教”改革，支撑教学模式创新

教师队伍的建设重点围绕“双师素质”提升展开，通过定期组织教师赴企业实践锻炼，参与机器人系统集成项目，使其及时掌握行业最新技术动态，同时聘请企业工程师参与实践教学，形成专兼结合的教学团队。教材建设突破传统模式，开发以活页式工作手册为代表的新型教学资源，将企业真实项目案例转化为模块化学习任务，每个任务包均包含理论学习指南、仿真操作工单和实操考核标准，支持学生根据自身进度灵活组织学习[3]。教法改革突出“做中学”理念，采用项目教学法贯穿始终，比如以“智能搬运机器人系统设计与调试”为综合项目，引导学生分组完成从方案设计、仿真验证到实体调试的全过程，在解决实际问题的过程中培养团队协作和工程实践能力。这种教师、教材、教法的系统化改革，为理虚实一体化教学的有效实施提供了坚实保障。

（五）融入课程思政与职业素养培养，实现全面发展

在理-虚-实各环节中潜移默化渗透思政元素，是提升学生综合素养的关键。例如，在仿真任务中强调程序编写的规范性与安全性，培养严谨认真的工匠精神；在实操环节强化安全操作规程，通过分析真实安全事故案例，培养学生的安全意识和责任感。在教学项目设计中，巧妙融入我国智能制造发展战略背景，通过展示工业机器人在航空航天、新能源汽车等高端制造领域的应用成就，增强学生的职业认同感与社会责任感。同时，依托工业机器人学生社团，组织学生参与技能竞赛、创新项目等活动，在实践中有机融合技术技能训练与工匠精神培育。这种专业教育与思政教育的同向同行，不仅提升了学生的技术应用能力，更培养了其爱岗敬业、精益求精的职业素养，实现了知识、能力、价值观的协同发展。

总之，互联网+背景下《工业机器人技术基础》课程所构建的“理-虚-实一体化”教学模式，通过对接企业需求重构课程内容，依托虚拟仿真技术突破实训条件限制，并借助信息化手段实施分层教学与过程性评价，有效促进理论教学、虚拟训练和实际操作有机融合。该模式不仅提升了学生的专业理论水平和实践操作能力，同时在教学过程中强化了职业素养与思政教育，为培养适应智能制造发展需要的高素质技术技能人才提供了可行路径与有力支撑。

参考文献：

[1] 张艳霞，陈伟旺，赵涵硕.双平台混合式教学在理虚实一体化课程中的应用——以工业机器人编程技术课程为例[J].河南教育（高教），2025，（06）：87-88.

[2] 帅佳慧，韩伟芳.理虚实一体化教学在《工业机器人编程与操作》课程中的应用研究[J].科技风，2020，（01）：27.

【3】李光， 卢勇，侯丽.基于“ 理虚实”一体化的工业机器人离线编程课程改革实践研究[J].科技风，2024，（34）：166-168.

课题：省职业技术教育学会2025 年度职业教育研究课题《互联网+背景下工业机器人技术基础理–虚–实一体化教学模式的研究》，课题编号：2025SZX594。