技工院校工業機器人應用與維護專業一體化課程建設探索

陳元文 王保紅

摘要：本文從“中國制造2025”制造強國戰略出發，通過對工業機器人在智能制造中的應用及其對工業機器人應用與維護專業人才需求的調研，探索了工業機器人應用與維護崗位人才素質、知識、能力要求，以及技工院校工業機器人應用與維護專業課程建設思路、模式，并對本專業一體化課程實施存在的問題以及解決對策進行了思考。

關鍵詞：技工院校 工業機器人應用與維護專業 一體化課程建設

課題：本文系中國職業教育和職業培訓協會2016年立項課題“對接‘中國制造2025發展戰略的工業機器人應用與維護專業建設研究”（編號2016044）子項目研究成果。

隨著“中國制造2025”制造強國戰略的實施，工業機器人在我國汽車、機械、電子、化工、建材、物流等行業應用快速發展，工業機器人應用裝備技術快速進步，工業機器人應用與維護專業人才需求日益增加。這要求技工院校要加快工業機器人應用與維護專業建設，擴大本專業人才培養規模，增強服務國家制造強國戰略的能力。這對技工院校工業機器人應用與維護專業建設與發展提出了新的要求，也提供了難得的機遇。

一、人才培養需求

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機械裝置。它能自動執行工作，靠自身動力和控制能力來實現各種功能。它可以按人指揮動作，也可以按預設程序運行，或者按人工智能進行技術動作，是集機械技術、傳動技術、傳感技術、信息技術、控制技術和各應用領域專業技術為一體的機電一體化產品。

技工院校要培養適應工業企業需要的工業機器人應用與維護專業高技能人才，應根據企業工業機器人應用與維護工作崗位素質、知識、能力需求，確定培養目標，設計課程內容，培養教師隊伍，建設教學設備和設施，組織人才培養。

通過走訪工業機器人制造及應用企業、調研工業機器人應用及維護崗位職工，我們了解到工業機器人應用與維護專業崗位主要工作內容為：工業機器人安裝、調試、維護；工業機器人編程、操作；工業機器人作業工藝及工裝設計和應用；工業機器人及工藝裝備檢測及維修；工業機器人集成系統設計、安裝、調試；工業機器人應用與維護技術培訓等。技工院校畢業生適應的崗位主要是工業機器人安裝、調試、維護；工業機器人編程、操作；工業機器人及工藝裝備檢測及維修。要使技工院校工業機器人應用與維護專業畢業生能達到以上崗位工作要求，適應崗位工作需要，應達到以下素質、知識、能力。

第一，基本素質，包括良好的思想政治素質，良好的職業道德和社會公德，良好的心理素質與健康的身體，良好的語文、數學、英語文化基礎和計算機應用能力，良好的表達能力和合作、溝通、協調能力，精益求精的工匠精神和創新精神，自我學習、追求進步的能力。

第二，專業知識，包括機械制圖、電氣制圖基礎知識，機械傳動基本知識，電工電子基礎知識，電氣控制基礎知識，電動機傳動知識，液壓與氣動基礎知識，PLC基礎知識，傳感器應用基本知識，工業機器人的基本組成及工作原理，工業機器人設計、制造的知識，工控機、觸摸屏等上位機的知識，工業機器人與周邊設備的通訊知識，工業機器人工作站系統集成的基礎知識，產品營銷、企業管理方面的基礎知識。

第三，專業能力，包括讀懂機器人及配套機械結構圖，讀懂電氣系統圖和液壓、氣動系統圖，使用鉗工、電工常用工具、量具和儀表，安裝、維護工業機器人，拆裝、維護工業機器人工作站電氣系統，使用仿真軟件對工業機器人工作站系統進行仿真操作，熟練對工業機器人進行編程操作，使用工控機、觸摸屏，能編寫基本人機界面程序，組裝、安裝、調試常用工業機器人輔具，進行工業機器人產品應用和銷售。

從上述內容看，工業機器人應用專業對人才的要求，具有素質綜合性、知識復合性和能力實踐性特點。素質綜合性主要表現在對崗位職工不僅要有良好的政治素養，還要有良好的職業素養、心理素質、社會素養和進取能力，要求有良好的全面素質。知識復合性主要表現在知識內容的復合性上。本崗位專業知識是機械專業知識、電氣專業知識、傳感技術知識、氣液傳動知識、信息技術知識和各應用領域專業技術知識的復合。能力實踐性主要體現在本崗位各項專業能力都具有明顯的實踐性，無論是閱圖繪圖，還是安裝調試機器人設備、編程操作機器人設備、維修保養機器人設備，都需要較強的實踐能力。上述特點表明，本專業人才培養難度較大，需要科學設計課程，合理建設教學資源，實施一體化教學，這樣才能達成培養目標。

二、一體化課程建設

鑒于以上研究分析，本專業課程應以一體化模式建設，打破傳統學科課程體系及分段式教學模式，以本專業人才培養的基本素質、專業知識和專業技能要求為目標，設置“文化素質”“專業基礎”“專業能力”“專業實踐”四大類課程，設計“文化基礎”“職業素養”“機械拆裝與零部件測繪”“電氣控制部件制作與檢修”“電子部件制作與檢修”“液壓與氣動系統制作與檢修”“工業機器人拆裝”“工業機器人示教與操作”“工業機器人典型應用”“工業機器人工作站組裝調試”“工業機器人應用工藝裝備操作維護”“工業機器人應用崗位實習”等12個學習領域。

按照本專業人才培養的基本素質、專業知識和專業技能的內容要求，每個學習領域設計若干個學習模塊或學習項目，按照學生認知學習和技能習得規律，循序漸進地在每個學習模塊或項目設計若干個學習任務，形成“學習領域——學習模塊或學習項目——學習任務”三級課程體系。例如：“文化基礎學習領域”設計了思想政治、語文、應用文寫作、應用數學、英語、計算機應用、體育等模塊，其中“應用文寫作模塊”設置了寫作一般生活應用文、寫作簡單工作應用文、寫作工作計劃與總結、寫作說明書與工藝指導書、寫作求職書等學習任務。

“工業機器人拆裝學習領域”設計了“認識工業機器人基本組成”“認識工業機器人基本動作”“ABB拆裝工業機器人”“拆裝工業新松機器人”4個學習項目，其中“拆裝ABB工業機器人”項目設置了認識拆裝工具、閱讀ABB工業機器人結構圖、編寫ABB工業機器人拆裝工藝、拆卸ABB工業機器人、分析ABB工業機器人主要零件元器件、裝配ABB工業機器人等學習任務。

這樣，教學內容以領域的形式安排、以模塊或項目的形式組合、以工作任務的形式實施，使專業與崗位、教學與工作、知識學習與操作實踐、職業素養培訓與職業能力鍛煉有機結合起來，實現一體化教學。學生通過每一個具體任務的完成，學習知識，習得技能，培養素質，達到人才培養目標。

三、問題與對策思考

按照一體化模式建設工業機器人應用與維護專業課程，實施一體化教學，學生的知識學習、技能訓練、素質教育、能力培養在具體工作中進行，實現了知識學習、技能訓練、素質教育、能力培養的有機結合，教學更貼近實際工作，教學過程更符合職業教育規律，學生學習興趣明顯提高，學習能動性明顯增強，學習能力得到培養。然而，教學實施過程中，也出現了需要進一步探索的問題。

第一，課程教學內容設計困難。一體化教學需要根據培養目標需要設計課程，設置典型工作任務，開發項目內容。這要求教師既要有扎實、系統的專業知識，又要有豐富的企業生產實踐經驗，還要有熟練的操作實踐技能。目前，許多專業教師難以達到要求。對此，我們通過加強校企合作，組織企業專家參與一體化課程建設，把他們豐富的企業生產實踐經驗運用課程建設中，使課程建設吸收企業生產實踐內容，更切合企業生產實際；通過組織專業教師深入企業實踐鍛煉，學習生產實踐知識、技術、操作技能，收集生產實踐案例、課題、項目、任務，彌補不足。

第二，專業設備難以滿足一體化教學要求。一體化教學中的任務、項目、案例來之于企業生產實際，需要的設備、工具、材料種類多、技術新、性能優，而且更新快，學校設備、工具、材料條件難以適應。對此，我們通過深化校企合作，組織企業學習，以車間為教室，利用企業的生產設備、工具、材料、設施，彌補學校設備、工具、材料、設施的不足。

第三，教材編寫難度大。一體化課程體系打破了原來學科課程體系，現有教材沒法直接應用，需要按教學任務、項目、案例編寫任務書、工作頁、教案、學案等教學資料。教材編寫工作量大，難度大。對此，筆者學院研究制訂編寫體例，供參加課程建設的教師參考；邀請企業專家參與課程內容設計和教材、任務書、工作頁、教案、學案等教學資料編寫，讓他們的經驗成為教材內容、教學內容，適應一體化教學要求。

第四，教學資源組織困難。一體化課程教學是以教師為主導、學生為主體的教學過程，學生在實施工作任務、項目和研究案例中學習，學習過程中會遇到各種問題、疑點，需要紙質參考資料和電子教案、學案、課件、教學視頻、微課、動畫、模擬軟件等網上學習資源。這就需要多種圖書資料和網上學習資源，準備較為困難。為此，筆者學院組織教學資源開發團隊大力開發課件、教學視頻、微課、動畫等數字教學資源，并引進先進數字教學資源，以滿足教學需要；建設數字化教學硬件設施和軟件平臺，搭建學生網上學習、師生網上互動的通道；設置圖書柜，添置專業書籍，方便學生查閱各種學習資料。

一體化課程建設是緊跟產業技術升級和結構調整、不斷改革提升的過程，我們的探索才剛剛開始，還需要不斷深化和拓展。