高職工業(yè)機器人專業(yè)課程體系探索與實踐

余 攀 峰，洪 凱，孫 敏

課程改革

高職工業(yè)機器人專業(yè)課程體系探索與實踐

余 攀 峰，洪 凱，孫 敏

工業(yè)機器人是“中國制造2025”重點發(fā)展的領域之一，但卻存在人才需求量大而缺口明顯的問題。目前，大多數(shù)高職工業(yè)機器人專業(yè)都是從機電一體化或者電氣自動化專業(yè)轉(zhuǎn)型而來，對于這個新興專業(yè)，大多數(shù)院校還處于探索階段，其人才培養(yǎng)也處于滯后狀態(tài)。通過企業(yè)調(diào)研，以信息化教學為依托，針對崗位特點，以崗位需求為根本確定培養(yǎng)目標；圍繞校企合作，通過共建校內(nèi)實訓基地和項目化教學，構(gòu)建跨年級的循環(huán)迭代課程體系。從而有效提高學生的實踐能力和交際能力。

高職；工業(yè)機器人；循環(huán)迭代課程體系；信息化教學；校企合作；項目化教學

“中國制造2025”的提出，令工業(yè)機器人受到前所未有的關注。根據(jù)工信部的發(fā)展規(guī)劃，國內(nèi)工業(yè)機器人的裝機量在2020年將達到至少100萬臺，與此相匹配的相關從業(yè)人員至少需要20萬人以上。依照此規(guī)模發(fā)展，每年至少需要3萬名以上的從業(yè)人員。[1]由于不同的崗位有不同的專業(yè)要求，高職學生對該專業(yè)至少有73.5%的崗位需求是可以勝任的。例如，負責系統(tǒng)集成、安裝調(diào)試的現(xiàn)場工程師，以及售后服務工程師、系統(tǒng)維護工程師和操作工人等。[2]

工業(yè)機器人技術專業(yè)作為一個新興專業(yè)，知識系統(tǒng)性需求日益凸顯。許多院校工業(yè)機器人專業(yè)的課程體系建設還處在探索階段，導致工業(yè)機器人專業(yè)的教材體系不獨立。許多教材都是由工業(yè)機器人的生產(chǎn)廠家進行編寫，導致對使用客戶定位必然不準，令研究生、本科生和中專生使用的教材內(nèi)容區(qū)分不明顯，使教學隨之偏頗。[3]柔性生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛性生產(chǎn)將成為社會的主流，這對技術型員工的多元化知識體系提出了更高的要求，多元職業(yè)教育不同于精英教育，因此，專業(yè)體系重建將是“中國制造2025”背景下高職教育改革的最大特征之一。[4]

一、培養(yǎng)定位

高職學生的培養(yǎng)目標是以崗位需求為根本,培養(yǎng)出具備一定職業(yè)素養(yǎng)的技能型人才。通過對本土企業(yè)調(diào)研和對文獻[2]和[5]的分析，高職學生可以勝任的崗位主要是機器人及其自動生產(chǎn)線的設備組裝、操作和維護，從而把高職院校工業(yè)機器人技術專業(yè)的培養(yǎng)目標定位為以電氣技術為基礎，以自動化控制為核心，以機器人的應用為主要目標。工業(yè)機器人現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是控制器小型化、高度集成化。尤其是一些國際大牌廠家，機器人本身的生產(chǎn)也是由機器人完成的，所以，導致機器人本體及其控制器的拆裝不太適用于教學，同時，實際應用中通常都是由工業(yè)機器人生產(chǎn)廠家完成對機器人的初步調(diào)試，大多數(shù)自動化生產(chǎn)廠家完成的是對工業(yè)機器人的生產(chǎn)線集成、調(diào)試和售后，而維護則是由使用廠家完成。因此，在培養(yǎng)定位上應以系統(tǒng)集成為主，輔以維護和操作。通過調(diào)研崗位，并結(jié)合高職學生的特點，在技能點上確定需要完成的職責任務，例如工業(yè)機器人的應用環(huán)境設計及其測量，機器人仿真、離線程序編制，機器人的外圍設備安裝與調(diào)試等。崗位要求包括會繪制三維圖、電氣原理圖、機械安裝圖，并能編寫設備操作說明書、維護說明書。除此之外，更要注重學生責任心、團隊協(xié)作能力、溝通能力和可持續(xù)發(fā)展能力等綜合素質(zhì)的養(yǎng)成。

二、課程體系設計

課程體系是培養(yǎng)目標的具體化和依托。以能力開發(fā)為本，讓學生具備可持續(xù)發(fā)展的職業(yè)素質(zhì)，是高職教育的目標，同時，應注重學生在未來技術革命中的參與設計和創(chuàng)造能力。[6]沒有一種人才培養(yǎng)模式是各個專業(yè)通用的，針對產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和專業(yè)的不同，每種模式雖都有各自的特點，但在注重校企合作、遵循職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律進行人才培養(yǎng)、專業(yè)和產(chǎn)業(yè)的融合上有其共同。[7]因此，以校企合作為基礎，以崗位需求為根本，采取學習領域的課程體系方案是一個合適的選擇。

課程體系設計上不僅包括必須的專業(yè)理論和實踐應用，更多的需要包含電腦知識、英語、經(jīng)濟頭腦、溝通和展示技能。教師以團隊形式研發(fā)學習場景，需要符合以下特征：出乎學生意料、接近企業(yè)實情、有關聯(lián)性、結(jié)構(gòu)性清晰、相互補充和跨年級，從而保證教學過程的靈活性。要帶來創(chuàng)新性的解決方案，提高學習效果、節(jié)約資源、提高課堂質(zhì)量。因此，在一些綜合性課程上經(jīng)常需要教師團體授課。

采用開放性考核機制，將考核變?yōu)槎螌W習的過程。在這個過程中，最重要的是學生的實踐動手能力考核。通過理論考核檢查學生的基本知識水平和解決問題的能力，再輔以對應的實驗對理論考核進行自我檢驗，學生通過自我檢測找出錯誤的原因和對應的解決方法，而教師通過事后與學生交流來檢驗其掌握的水平和理解能力，并對學生出現(xiàn)的問題進行講解和解釋，從而提高學生的表達能力和與人交際的能力。因此，在設計考察時就不能再僅僅是一份理論試卷，而應是形成項目前期理論分析、項目執(zhí)行、項目檢驗和項目交流的一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)，并通過每次的任務疊加而形成迭代，使學生在鞏固前期技能的同時，新的技能也得到提升。

三、課程改革

高職教學始終以實踐能力為主，在校企合作的基本框架下，除課外實訓基地外，更要保障校內(nèi)的實訓場所建設。工業(yè)機器人有其特殊性，單純控制機器人的空間軌跡動作只是所有課程的第一步，而針對工業(yè)機器人系統(tǒng)集成這個方向，學生更要看懂圖紙進行施工、電氣設備安裝、機器人系統(tǒng)的安裝和調(diào)試。因此，結(jié)合學校數(shù)控加工和機械制造設計的優(yōu)勢，采取了一種仿真和模塊相結(jié)合的方式，而所有的課程都將圍繞著校內(nèi)實訓基地進行設置，課程的中心只有一個：工業(yè)機器人自動生產(chǎn)線。

將學習過程分為三個階段，第一個階段主要掌握電工電子的基本應用，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和動手能力，以及基本職業(yè)素質(zhì)和解決問題的能力。通過CAD及其實訓課程改革，使學生掌握生產(chǎn)線上的零部件及其裝配圖的繪制，培養(yǎng)其對圖紙的理解能力，也使他們對未來的學習內(nèi)容有了一個深刻的認識。在第二個階段，針對工業(yè)機器人上常見的終端工具（例如吸盤、抓手等）進行項目化學習，借助三維繪圖軟件將其設計出來，并通過3D打印技術將其實物化，配合PLC技術課程和氣動控制課程，實現(xiàn)對終端工具的控制，為后期的工業(yè)機器人場景應用提供基礎。前兩個階段在設計上，主要以專業(yè)基礎課程為主，而在第三個學習階段則以綜合應用為主，將知識點和技能點系統(tǒng)化。教學上淡化細節(jié)性知識，增加系統(tǒng)性知識，尤其是要將獲取信息、解決問題的能力，獨立工作能力，責任心和團隊合作能力作為教學目標。

其主要方式是將之前所繪制的生產(chǎn)線零部件進行組合，并于實訓場所按實際的布局進行1：1仿真設置，從而在方便學生對機器人編程進行理解的同時，也從另一個角度或者層面對之前所學的知識進行鞏固。由于仿真的存在，對于工業(yè)機器人控制中較為難以理解的坐標系和運動軌跡，仿真軟件會將坐標系的變化顯示出來，遠比操作實體機器人進行觀察更加直接和明顯，便于學生的理解。同時，軌跡也可以在仿真軟件中進行展示，通過這種方式也更容易讓學生發(fā)現(xiàn)程序編輯的不足，同時，完成對軌跡的優(yōu)化。然后，將仿真軟件中的程序直接導出，在實體環(huán)境下展示教學，這種方式加快了實驗的進程，降低了出錯的概率，對實體工業(yè)機器人也是一種保護。最后，再融入工業(yè)網(wǎng)絡通信方面的內(nèi)容，讓工業(yè)機器人生產(chǎn)線成為具備一定信息化處理能力的自動生產(chǎn)線，使得實訓室的生產(chǎn)線更貼合企業(yè)。

在這些項目的設計和準備上，通過校企合作的方式，由教師深入企業(yè)實踐完成前期調(diào)研，將企業(yè)中實際應用的生產(chǎn)工藝和設備簡化后引入到實訓中，使得學習更貼近企業(yè)實際，學生也更加符合企業(yè)用人的需要。在這些課程的改革中，信息化應貫穿始終。綜合課程的復雜度往往需要多個不同學科的教師進行聯(lián)合培養(yǎng)，因此，在課程的設計上要充分利用信息化手段，從基礎微課視頻教學入手，重點是在項目的自我檢驗上進行強化，同時，通過信息化，學生間可以相互進行實操點評，通過觀察發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

每學期將不同年級學生的實訓周安排在同一個時間段，因所實訓對象一致，他們可以通過合作完成項目。這樣，不僅培養(yǎng)了高年級學生的責任感，使他們體會到了做師傅的艱辛。而低年級學生在這個環(huán)節(jié)中，也在知識或者技能點上有了引導者，同時，也鍛煉了他們與陌生人的交際能力。

高職工業(yè)機器人專業(yè)課程體系構(gòu)建中，以行動為導向，把企業(yè)的生產(chǎn)流程復制到職業(yè)學校的教學中，新的教學方案以行動進行分類，由生產(chǎn)流程推導出的行動領域，形成獲取信息、決策、計劃、實施、評價和記錄為一體的循環(huán)迭代課程體系。該體系打破了課程和年級之間的隔閡，提高了學生的系統(tǒng)性知識和技能。

[1]胡紅生，王娟，孫江,等.機器換人產(chǎn)業(yè)背景下的地方高校應用型人才培養(yǎng)模式[J].實驗室研究與探索，2016，35（3）：186-221.

[2]羅庚興，李大成.基于產(chǎn)業(yè)需求的高職工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)研究——以佛山市為例[J].職業(yè)教育研究，2016（8）：36-40.

[3]譚立新，呂志，肖成.高職工業(yè)機器人技術專業(yè)教材體系開發(fā)研究與實踐[J].工業(yè)和信息化教育,2016（10）：22-26.

[4]沈言錦.“中國制造2025”背景下的職業(yè)教育供給側(cè)改革研究[J].成人教育,2016，36（11）：48-51.

[5]吳傳茂.工業(yè)機器人技術專業(yè)建設與人才培養(yǎng)[J].江蘇教育（職業(yè)教育版），2015（1）：73-75.

[6]馬長世.德國“雙元制”為何在我國難“生根”[J].職業(yè)技術教育,2013,（24）：74-77.

[7]陳小艷，沈潔.高職工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實踐[J].吉林工程技術師范學院學報，2014，30（5）：21-22.

[責任編輯 趙文清]

湖北輕工職業(yè)技術學院院級項目“基于MOOCS視閾下高職自動化O2O教學模式”（項目編號：20161216）

余攀峰，男，湖北輕工職業(yè)技術學院講師，碩士，主要研究方向為工業(yè)自動化；洪凱，男，湖北輕工職業(yè)技術學院副教授，碩士，主要研究方向為機械制造、中德職業(yè)教育比較；孫敏，女，湖北輕工職業(yè)技術學院講師，碩士，主要研究方向為工業(yè)自動化。

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1674-7747（2017）18-0014-02