基于一體化教學(xué)模式的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)探索與研究

臺(tái)州技師學(xué)院（籌） 盛世岳 王春霖

隨著“中國制造2025”這一制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，我國制造業(yè)的智能化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平不斷增強(qiáng)。同時(shí)，制造類企業(yè)對于人才類型的需求也發(fā)生了明顯的變化，對于高素質(zhì)高技能的復(fù)合型人才需要越來越多。為了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)，在全國各個(gè)地區(qū)，不管是工業(yè)機(jī)器人的擁有量還是工業(yè)機(jī)器人制造相關(guān)企業(yè)都在快速增長。因此，對于工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的技能型人才的需求越來越大。

實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是現(xiàn)代職業(yè)教育體系中的重要組成部分，也是一體化教學(xué)改革的重要內(nèi)容。隨著工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)要求的不斷提高，作為人才質(zhì)量保障的基本條件，工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)十分重要且必要。實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的系統(tǒng)研究和實(shí)踐，對職業(yè)學(xué)校（中、高職、技工院校）實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)和教學(xué)改革均具有較好的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀

當(dāng)前，各類職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)差異性較大，建設(shè)內(nèi)容也無統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可依。在大力發(fā)展職業(yè)教育的大背景下，實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)現(xiàn)狀也暴露出了很多問題。首先，實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)無長遠(yuǎn)的規(guī)劃。眾所周知，科學(xué)技術(shù)是不斷往前發(fā)展，工業(yè)設(shè)備的更新速度是非常快的。如果沒有做好長遠(yuǎn)的設(shè)備規(guī)劃，該實(shí)訓(xùn)基地在五年甚至更短的時(shí)間內(nèi)就無法跟上市場的步伐，這對于人才的培養(yǎng)是很不利的。其次，實(shí)訓(xùn)基地功能定位模糊。

實(shí)訓(xùn)基地的功能首先應(yīng)該在很大程度上滿足教學(xué)使用，而不能盲目地追求“高大上”，照搬企業(yè)生產(chǎn)線，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)基地的使用率很低。另外，還要結(jié)合學(xué)院未來的發(fā)展，考慮社會(huì)培訓(xùn)、校企合作、大賽技能訓(xùn)練等功能模塊。第三，實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)與課程體系建設(shè)不匹配。一體化教學(xué)改革思想已經(jīng)在各類職業(yè)院校中廣泛傳播，由原來的學(xué)科體系轉(zhuǎn)為基于工作過程導(dǎo)向的體系。然而，現(xiàn)在大多數(shù)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)還是按學(xué)科體系的模式進(jìn)行，雖然設(shè)備的種類和數(shù)量均有明顯提升，但排布多采用“工序分散原則”進(jìn)行放置，給教學(xué)實(shí)施帶來諸多不便，甚至直接導(dǎo)致課程的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)無法正常實(shí)施。實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此，必須要有科學(xué)細(xì)致的頂層設(shè)計(jì)，要嚴(yán)格依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系來規(guī)劃實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。

2 一體化教學(xué)模式下的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)思路

2.1 一體化教學(xué)理念指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)

2009年人力資源和社會(huì)保障部辦公廳發(fā)布《技工院校一體化課程教學(xué)改革試點(diǎn)工作方案》（人社廳發(fā)[2009]86號(hào)）文件，明確指出要探索建設(shè)一體化課程教學(xué)場地，一體化教學(xué)場地將傳統(tǒng)理論教室和實(shí)訓(xùn)場地合二為一，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的工作環(huán)境，教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐融合。傳統(tǒng)的職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是以建筑單元為主體，各學(xué)科按建筑單元進(jìn)行分布，其結(jié)果會(huì)使得教學(xué)的整體性被物理空間所割裂，導(dǎo)致教學(xué)過程碎片化，不利于綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)。在一體化教學(xué)理念下的實(shí)訓(xùn)室，將集知識(shí)傳授、信息收集、小組合作、技能訓(xùn)練于一體，將原先分散的物理建筑單元的各個(gè)功能集中在小范圍的空間實(shí)現(xiàn)。因此，一體化實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)必須嚴(yán)格按照工作過程進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局。一體化實(shí)訓(xùn)基地由一體化實(shí)訓(xùn)室單元組成，在一個(gè)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)不但集中不同類型的設(shè)備，還將學(xué)習(xí)場所和工作環(huán)境進(jìn)行整合，體現(xiàn)學(xué)習(xí)環(huán)境與實(shí)際工作崗位環(huán)境的高度一致性。在以工作過程為導(dǎo)向的一體化課程中，一體化實(shí)訓(xùn)室是該課程實(shí)施的硬件保障，可充分滿足一體化教學(xué)系統(tǒng)性和全面性的要求，最終提升學(xué)生的綜合職業(yè)能力。

2.2 實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)目標(biāo)分析

依據(jù)一體化的教學(xué)理念，結(jié)合學(xué)校的整體發(fā)展方向和當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)特色，我院工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地以服務(wù)學(xué)生實(shí)踐能力的養(yǎng)成為基礎(chǔ)、以服務(wù)技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)為核心、以服務(wù)社會(huì)勞動(dòng)者素質(zhì)的提升為責(zé)任。其建設(shè)目標(biāo)是打造學(xué)生教學(xué)、社會(huì)培訓(xùn)、大賽訓(xùn)練、科研創(chuàng)新、企業(yè)生產(chǎn)合作五大功能模塊為一體的智能制造實(shí)訓(xùn)基地。在面向?qū)W生教學(xué)方面，該實(shí)訓(xùn)基地將大大改善我院的實(shí)踐教學(xué)資源，可以提供工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)的一體化課程教學(xué)環(huán)節(jié)，如工業(yè)機(jī)器人基本操作與日常維護(hù)、工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真、自動(dòng)化生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試等課程。在社會(huì)培訓(xùn)方面，將企業(yè)生產(chǎn)的工作任務(wù)與培訓(xùn)緊密結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)四個(gè)對接為目標(biāo)，即培訓(xùn)與生產(chǎn)零對接、技能等級(jí)與實(shí)際能力零對接、專業(yè)理論與專業(yè)技能零對接以及職業(yè)能力與就業(yè)能力零對接。為企業(yè)的一線職工和社會(huì)人員提供工業(yè)機(jī)器人的安裝、調(diào)試、編程、故障分析與排除、綜合應(yīng)用等技能提升服務(wù)。在大賽訓(xùn)練方面，可以為學(xué)生和教師參加各類工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的技能競賽提供設(shè)備支持和訓(xùn)練服務(wù)，還可以作為比賽場地去承接國家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)等各類工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)。在科研創(chuàng)新方面，可以為教師解決科研難題和提高專業(yè)創(chuàng)新能力提供設(shè)備和技術(shù)服務(wù)支持。在企業(yè)生產(chǎn)合作方面，以實(shí)訓(xùn)基地依托，開展校企合作，共建實(shí)訓(xùn)室，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，精準(zhǔn)對接企業(yè)用人需求。

3 一體化教學(xué)模式下的工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案

3.1 實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)框架

實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要有科學(xué)細(xì)致的頂層設(shè)計(jì)，本文根據(jù)我院工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和相應(yīng)的課程體系構(gòu)建了工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地的基本框架。該實(shí)訓(xùn)基地由三個(gè)模塊化的一體化實(shí)訓(xùn)室組成，分別為基礎(chǔ)技能模塊、專業(yè)技能模塊和綜合應(yīng)用技能模塊。學(xué)生在每個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊的學(xué)習(xí)過程中，其綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)也是有區(qū)別的。基礎(chǔ)技能模塊注重學(xué)生在工業(yè)生產(chǎn)過程中的基本能力的培養(yǎng)，如：CAD制圖和讀圖、電子元器件焊接、電工基本技能等等；專業(yè)技能模塊注重學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人的操作與維護(hù)能力的培養(yǎng)，如：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體的安裝與零部件更換、主流品牌工業(yè)機(jī)器人的示教編程、工業(yè)機(jī)器人常見故障分析及處理等等；綜合應(yīng)用技能模塊注重學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，如：工業(yè)機(jī)器人焊接工作站的調(diào)試與安裝、自動(dòng)化生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試等等。各個(gè)一體化實(shí)訓(xùn)室在這些模塊上進(jìn)行層級(jí)分布，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力這一核心目標(biāo)。

圖1 工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)框架

3.2 基礎(chǔ)技能模塊一體化實(shí)訓(xùn)室

圖1所示，工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地基礎(chǔ)技能模塊由以下一體化實(shí)訓(xùn)室組成：CAD/CAM實(shí)訓(xùn)室、電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)室、電工基本技能實(shí)訓(xùn)室以及電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器實(shí)訓(xùn)室。CAD/CAM實(shí)訓(xùn)室內(nèi)部的計(jì)算機(jī)應(yīng)配置Auto CAD、PROE、UG等制圖軟件，同時(shí)還應(yīng)配備各類常見的機(jī)械零部件和測繪工具，可開設(shè)零件測繪和CAD制圖等課程。電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備示波器、穩(wěn)壓電源、電烙鐵、萬用表、常用的電子元器件等等，可開設(shè)模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路板焊接技能實(shí)訓(xùn)等課程。電工基本技能實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備維修電工實(shí)訓(xùn)裝置、三相交流異步電動(dòng)機(jī)、電工工具箱、線纜等等，可開設(shè)電工基本技能訓(xùn)練、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配置松下的伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器實(shí)訓(xùn)裝置，可開設(shè)伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器調(diào)試與故障診斷課程。

3.3 專業(yè)技能模塊一體化實(shí)訓(xùn)室

工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地專業(yè)技能模塊由以下一體化實(shí)訓(xùn)室組成：工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人拆裝實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程與維護(hù)實(shí)訓(xùn)室以及工業(yè)機(jī)器人仿真與離線編程實(shí)訓(xùn)室。工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備主流品牌的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體、電氣柜、減速器、伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器、控制器等等，可開設(shè)工業(yè)機(jī)器人職業(yè)認(rèn)知、機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)知、電控系統(tǒng)認(rèn)知等課程。工業(yè)機(jī)器人拆裝實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備二手的可拆卸的六軸機(jī)械手，可開設(shè)工業(yè)機(jī)器人拆裝實(shí)訓(xùn)課程。工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程與維護(hù)實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備主流品牌的六軸桌面型工業(yè)機(jī)器人，可開設(shè)工業(yè)機(jī)器人安裝與調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人基本操作實(shí)訓(xùn)等課程。工業(yè)機(jī)器人仿真與離線編程實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配置足夠數(shù)量的計(jì)算機(jī)，1臺(tái)機(jī)器人工作站，仿真軟件的選擇應(yīng)根據(jù)課程體系來確定。ABB機(jī)器人的課程體系，應(yīng)選用RobotStudio軟件，F(xiàn)ANUC機(jī)器人課程體系，應(yīng)選用ROBOGUIDE軟件。

3.4 綜合技能應(yīng)用模塊一體化實(shí)訓(xùn)室

工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地綜合應(yīng)用技能模塊由以下一體化實(shí)訓(xùn)室組成：工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)機(jī)器人技能大賽實(shí)訓(xùn)室以及機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室。工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室應(yīng)配備焊接機(jī)器人工作站、搬運(yùn)機(jī)器人工作站、分揀機(jī)器人工作站、噴涂機(jī)器人工作站、拋光機(jī)器人工作站等等，可開設(shè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用等課程。自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)室配備由多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備組成的產(chǎn)品生產(chǎn)線，是智能制造的一個(gè)縮影，也是各種工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)的綜合體現(xiàn)，可作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、技師研修以及考工考證的實(shí)訓(xùn)室。工業(yè)機(jī)器人技能大賽實(shí)訓(xùn)室，可根據(jù)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的省級(jí)、國家級(jí)職業(yè)技能大賽的硬件要求為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，可選擇1～2 臺(tái)/套相應(yīng)的專用設(shè)備，用于培養(yǎng)擬參賽選拔的學(xué)生對以太網(wǎng)的組網(wǎng)通訊、視覺識(shí)別系統(tǒng)編程、傳感器應(yīng)用、PLC 編程與調(diào)試、觸摸屏界面編程調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人的編程操作等的綜合應(yīng)用能力，同時(shí)亦可進(jìn)行兄弟院校的交流、培訓(xùn)等。機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室，引進(jìn)機(jī)器人領(lǐng)域比較前沿的技術(shù)設(shè)備，建立創(chuàng)新平臺(tái)，鼓勵(lì)師生在此開展技術(shù)研究與創(chuàng)新。

總結(jié)與結(jié)論：本文基于一體化課改的教學(xué)理念，以工作過程為導(dǎo)向，依據(jù)當(dāng)?shù)厝瞬排囵B(yǎng)目標(biāo)和相應(yīng)得課程體系，研究工業(yè)機(jī)器人的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案并規(guī)劃一體化實(shí)訓(xùn)室單元。使得該實(shí)訓(xùn)基地在一體化教學(xué)、高技能型人才培養(yǎng)、社會(huì)培訓(xùn)和企業(yè)技術(shù)服務(wù)等方面發(fā)揮最大效能，培養(yǎng)大批的高素質(zhì)有需求的技能型人才，助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。