基于典型工作任務的“機器人應用與維護”課程設計與實踐

曹魯輝

摘? ?要：典型工作任務作為職業工作中的具體工作和典型工作，對于職業教育在指導課程教學中有非常重要的意義。本文主要探討基于典型工作任務在“機器人應用與維護”專業課程設計與實踐中的理念與思路，教學過程的實施，以及課程實施的成效等，希望能提升職業教育專業學科的教學效果。

關鍵詞：典型工作任務;機器人;課程設計;課程實踐

1? 典型工作任務的內涵、特點和應用

典型工作任務是職業行動中的具體工作領域，它反映職業工作的內容和形式，以及該任務在整個職業中的意義、功能和作用[ 1 ]。

典型工作任務在學習者各個階段呈現出不同的任務和特點。從初學者到專家，關注的任務會從職業定向性任務、程序性任務、蘊含問題的特殊任務最后到無法預測結果的任務。而典型工作任務的特點也從外部活動指導下的任務、基于規律的系統化行動過渡到知識指導下的行動和理論與經驗共同導出的行動。而伴隨著這一系列演進變化，知識學習范圍也從定向和概括性知識、關聯性知識拓展到具體與功能性知識和學科系統化深入知識。

職業教育和專業教育的任務是為青年人走入工作世界奠定基礎，也就是說，學習的內容是工作，通過工作實現學習。而我們培養學生的實踐知識是敏感的背景情境范式，具有交際性和前瞻性。成功職業學習的條件：明確任務、獲取信息、制定計劃、作出決策、實施計劃、檢查控制、評定反饋，其實也是類似于在實施建筑行業中的 PDCA（計劃-執行-核查-行動）全過程流程控制的模式，這些正是典型工作任務在實踐教學中的應用。

2? 課程設置的理念及思路

工業機器人現場編程是基于傳感器技術和電氣控制技術的機器人專業核心課程。為了適應機器人編程的需要，例如工業機器人應用系統的集成，安裝和調試，課程主要講授機器人的系統構成、示教系統的使用、程序指令等知識，綜合運用氣動技術、伺服電機驅動、運動與控制等技術，為機器人的基本操作和應用、機器人編程和系統維護開發方法和功能。同時，機器人現場編程也是一門非常實用的課程。熟悉機器人的常用指令及相關參數設置，提高分析和解決問題的能力。

2.1? 行業專家指導，校企合作共建課程

充分利用廈門航天思而特機器人技術有限公司的技術和行業優勢，建立了一支由校內骨干教師及企業一線機器人應用調試維護工程師共同組成的“機器人應用維護”課程開發團隊。骨干教師參與企業生產，充分與一線生產人員交流，獲得實際生產經驗。

2.2? 以學生為中心，強調實踐能力

通過重構生產現場的設備為學生提供貼合實際的生產環境。同時充分利用現有立體化資源如教學就業平臺，包括學徒寶教學資源，3D模擬生產軟件，機器人配套RobotStudio軟件，強化學生綜合實踐動手能力，規范操作流程，強化職業素養，全面提升學習效率和成效。

2.3? 以企業現場典型工作環節和工作任務為基礎，重構教學內容

教學內容要充分考慮生產實際，以企業生產典型環節為樣板，同時推動教學內容企業化、實戰化。通過完成企業若干典型工作環節和任務，基本掌握本專業或者本行業的重點知識和技能。教學內容或者課程以典型工作任務和環節為參照，重構實踐教學。培養學生學習即生產，典型即重點的理念。

2.4? 構建機器人應用與維護專業課程體系

基于專業基礎課程，多媒體教學平臺是輔助手段，專業學習領域核心課程體系如表 1 所示，專業領域主干課程如表2所示

3? 教學環節（流程）的具體實施（以機器人應用與維護為例）

3.1? 工作崗位分析

由現場工程師、調試技師等組成實踐專家研討會。實踐專家研討會是一種綜合的職業分析方法，基于從“初學者到專家”的專業能力發展的典型工作任務分析。研討會不是描述工作，而是尋找相應職位的優秀實踐專家。選擇實踐專家范圍從優秀技術工人到有豐富實踐工作經驗的班組長和車間主任。其目的是以典型的工作任務形式描述職業工作，為職業教育課程體系的設計提供實證依據。典型的工作任務可以，全面地描述專業工作，從而確定職業教育的培養目標和課程體系[ 2 ]。

3.2? 工作內容分析

機器人分揀與裝配是“機器人現場編程”重要的工作內容之一，也是機器人現場應用技術的關鍵技術。通過“機器人分揀裝配”典型任務，掌握一定的信號識別檢測編程PLC聯調技術，為后續機器人現場安裝調試、PLC調試以及柔性加工制造系統奠定基礎.

3.3? 學情分析

學生需要有一定的電氣控制及PLC、機器人基礎編程、傳感器技術的基礎知識。要求學生可以進行機器人的基本編程，能夠熟練運用PLC編程聯調技術操作。

3.4? 教學目標分析

根據機器人專業課程和相關關鍵崗位特點，結合學生具體情況，制定教學目標。

3.4.1? 知識與能力目標

掌握機器人的基本知識，機器人控制、編程等操作技巧，掌握機器人工作站的安裝和調試，可以閱讀機器人設備的結構安裝和電氣原理圖，可以完成由變頻器，PLC和GOT組成的自動控制系統，能夠使用機器人工作站的操作和維護的基本功能編寫工業機器人程序和調試優化，能夠調試、操作和維護機器人工作站周圍的自動控制設備。

3.4.2? 實踐與能效

使學生通過分組協作，自評互評總結等方式優化程序，并通過示教演示檢驗程序正確優化。通過完成典型的工作任務，培養學生專業能力。

3.4.3? 職業道德目標

樹立安全第一的意識，嚴格執行操作規范。培養學生對工作的使命感和責任感，同時堅守職業道德和操作規范，強化職業素養。

3.5? 教學方法分析

3.5.1? 教學環節的設計

主要采用“交替互動式”的教學模式，強調教師理論與實際一體化，交替實踐學習。教師可以采用各種教學方法，如項目教學、任務驅動、網絡資源教學平臺、小組討論、情境教學等教學方法，整合到整個教學的實施過程中。

3.5.2? 學習方法的指導

通過觀看視頻，熟悉流程圖、子任務子程序和其他學習活動，學生之間形成緊密的團隊協作學習模式，教師起引導作用。教師更好地滲透到課堂教學中指導。

3.6? 教學媒體、資源和環境分析

包括PLC集成學習室，氣動和液壓綜合訓練室，機器人綜合訓練室，機器人離線編程培訓室，學徒寶等教學就業平臺。

3.7? 教學環節的實施

3.7.1? 教學準備和情境導入

教師準備機器人PCB異形插件安裝視頻，同時根據典型項目要求，制作項目任務書。教學設計的目的是以任務書的形式介紹，以便學生提前仔細查閱任務書要求，避免被動學習，實現團隊整體準備的目標。教師提醒學生注意以下三點：（1）分揀裝配動作流程;（2）PLC如何聯調;（3）觸摸屏如何與PLC通訊。教師打亂電子PCB異形片的順序，由各小組獨立操作。

3.7.2? 提供指導

教師指導學生到學徒寶資源平臺中查找所需的信息和知識，播放分揀裝配的動畫視頻，并進行小結。學生根據任務書中的要求去查找、自學所需的信息和知識。

3.7.3? 制定計劃

教師引導學生采用“任務驅動”的方法來開發“機器人應用和維護”的基本步驟。具體操作如下：（1）教師提出任務并向學生提供相關材料，利用動畫和視頻資源激發學生積極工作;（2）學生必須精通操作和記憶操作過程。

3.7.4? 計劃決策

教學設計的目的是通過教師的計劃闡明任務要求和過程。重點是培養學生規范操作，用手和大腦的能力。通過示范教學法，指導學生操作要領，一方面能使學生明確任務明細，提高專業技術水平;另一方面，學生也接受培訓，嚴格遵守操作程序，并制定嚴謹的邏輯判斷。

3.7.5? 實施計劃

依據計劃，分組分步驟實施計劃細則。首先對學生分組，明確各小組成員角色任務，其次根據制定的操作規范流程，對任務進行分解。最后各個成員完成各自任務。

3.7.6? 檢查核實

教師指導各個小組自檢、小組互檢，并對各個小組實施完成情況、規范執行情況進行任務檢查。該設計的主要目的是通過學生自檢互檢，了解和熟悉操作全過程，找出問題產生的原因以及改進的措施，以便及時整改。

3.7.7? 評價反饋

教師采用過程性評價和評分細則表格式評價，再次強化學生規范操作實施的重要性。這項設計的目的是通過自檢互檢，使學生之間可以相互學習、相互促進、明確自己的不足，為下一步練習奠定基礎。

4? 課程實施的成效

基于典型的工作任務，“機器人應用與維護”相對于傳統實踐教學有比較突出的特點，通過實踐達到了以下成效：（1）通過分析關鍵典型工作環節，強化職業能力，重組了“機器人應用與維護”課程架構;（2）在分析典型任務的基礎上，加強能力培養，實踐“示范、學習、運行”的綜合教學模式;（3）將“學習任務”與“工作任務”相結合，有效整合平臺學習教學資源;（4）整合專業標準，建立綜合評價體系;（5）基于工作能力設計“機器人應用與維護”課程的內容結構，實現學生專業能力的培養。

參考文獻：

[1]鄒亞強，史庭足.基于典型工作任務的“汽車故障診斷技術”課程設計與實施[J].職教通訊，2013（9）.

[2]楊蘭，王謙.工學結合一體化課程開發探討[J].科技風，2010（12）：25.