原创《技工院校工业机器人应用和维护专业一体化课程建设》
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文/陈元文 王保红
摘 要：本文从“中国制造2025”制造强国战略出发,通过对工业机器人在智能制造中的应用及其对工业机器人应用与维护专业人才需求的调研,探索了工业机器人应用与维护岗位人才素质、知识、能力要求,以及技工院校工业机器人应用与维护专业课程建设思路、模式,并对本专业一体化课程实施存在的问题以及解决对策进行了思考.
关键词：技工院校?工业机器人应用与维护专业?一体化课程建设
课 题：本文系中国职业教育和职业培训协会2016年立项课题“对接‘中国制造2025’发展战略的工业机器人应用与维护专业建设研究” （编号2016044）子项目研究成果.
随着“中国制造2025”制造强国战略的实施,工业机器人在我国汽车、机械、电子、化工、建材、物流等行业应用快速发展,工业机器人应用装备技术快速进步,工业机器人应用与维护专业人才需求日益增加.这要求技工院校要加快工业机器人应用与维护专业建设,扩大本专业人才培养规模,增强服务国家制造强国战略的能力.这对技工院校工业机器人应用与维护专业建设与发展提出了新的要求,也提供了难得的机遇.
一、人才培养需求
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机械装置.它能自动执行工作,靠自身动力和控制能力来实现各种功能.它可以按人指挥动作,也可以按预设程序运行,或者按人工智能进行技术动作,是集机械技术、传动技术、传感技术、信息技术、控制技术和各应用领域专业技术为一体的机电一体化产品.
技工院校要培养适应工业企业需要的工业机器人应用与维护专业高技能人才,应根据企业工业机器人应用与维护工作岗位素质、知识、能力需求,确定培养目标,设计课程内容,培养教师队伍,建设教学设备和设施,组织人才培养.
通过走访工业机器人制造及应用企业、调研工业机器人应用及维护岗位职工,我们了解到工业机器人应用与维护专业岗位主要工作内容为：工业机器人安装、调试、维护；工业机器人编程、操作；工业机器人作业工艺及工装设计和应用；工业机器人及工艺装备检测及维修；工业机器人集成系统设计、安装、调试；工业机器人应用与维护技术培训等.技工院校毕业生适应的岗位主要是工业机器人安装、调试、维护；工业机器人编程、操作；工业机器人及工艺装备检测及维修.要使技工院校工业机器人应用与维护专业毕业生能达到以上岗位工作要求,适应岗位工作需要,应达到以下素质、知识、能力.
第一,基本素质,包括良好的思想政治素质,良好的职业道德和社会公德,良好的心理素质与健康的身体,良好的语文、数学、英语文化基础和计算机应用能力,良好的表达能力和合作、沟通、协调能力,精益求精的工匠精神和创新精神,自我学习、追求进步的能力.
第二,专业知识,包括机械制图、电气制图基础知识,机械传动基本知识,电工电子基础知识,电气控制基础知识,电动机传动知识,液压与气动基础知识,PLC基础知识,传感器应用基本知识,工业机器人的基本组成及工作原理,工业机器人设计、制造的知识,工控机、触摸屏等上位机的知识,工业机器人与周边设备的通讯知识,工业机器人工作站系统集成的基础知识,产品营销、企业管理方面的基础知识.
第三,专业能力,包括读懂机器人及配套机械结构图,读懂电气系统图和液压、气动系统图,使用钳工、电工常用工具、量具和仪表,安装、维护工业机器人,拆装、维护工业机器人工作站电气系统,使用仿真软件对工业机器人工作站系统进行仿真操作,熟练对工业机器人进行编程操作,使用工控机、触摸屏,能编写基本人机界面程序,组装、安装、调试常用工业机器人辅具,进行工业机器人产品应用和销售.
从上述内容看,工业机器人应用专业对人才的要求,具有素质综合性、知识复合性和能力实践性特点.素质综合性主要表现在对岗位职工不仅要有良好的政治素养,还要有良好的职业素养、心理素质、社会素养和进取能力,要求有良好的全面素质.知识复合性主要表现在知识内容的复合性上.本岗位专业知识是机械专业知识、电气专业知识、传感技术知识、气液传动知识、信息技术知识和各应用领域专业技术知识的复合.能力实践性主要体现在本岗位各项专业能力都具有明显的实践性,无论是阅图绘图,还是安装调试机器人设备、编程操作机器人设备、维修保养机器人设备,都需要较强的实践能力.上述特点表明,本专业人才培养难度较大,需要科学设计课程,合理建设教学资源,实施一体化教学,这样才能达成培养目标.
二、一体化课程建设
鉴于以上研究分析,本专业课程应以一体化模式建设,打破传统学科课程体系及分段式教学模式,以本专业人才培养的基本素质、专业知识和专业技能要求为目标,设置“文化素质” “专业基础” “专业能力” “专业实践”四大类课程,设计“文化基础” “职业素养” “机械拆装与零部件测绘” “电气控制部件制作与检修” “电子部件制作与检修” “液压与气动系统制作与检修” “工业机器人拆装” “工业机器人示教与操作” “工业机器人典型应用” “工业机器人工作站组装调试” “工业机器人应用工艺装备操作维护” “工业机器人应用岗位实习”等12个学习领域.
按照本专业人才培养的基本素质、专业知识和专业技能的内容要求,每个学习领域设计若干个学习模块或学习项目,按照学生认知学习和技能习得规律,循序渐进地在每个学习模块或项目设计若干个学习任务,形成“学习领域——学习模块或学习项目——学习任务”课程体系.例如： “文化基础学习领域”设计了思想政治、语文、应用文写作、应用数学、英语、计算机应用、体育等模块,其中“应用文写作模块”设置了写作一般生活应用文、写作简单工作应用文、写作工作计划与总结、写作说明书与工艺指导书、写作求职书等学习任务.
“工业机器人拆装学习领域”设计了“认识工业机器人基本组成” “认识工业机器人基本动作” “ABB拆装工业机器人” “拆装工业新松机器人”4个学习项目,其中“拆装ABB工业机器人”项目设置了认识拆装工具、阅读ABB工业机器人结构图、编写ABB工业机器人拆装工艺、拆卸ABB工业机器人、分析ABB工业机器人主要零件元器件、装配ABB工业机器人等学习任务.
这样,教学内容以领域的形式安排、以模块或项目的形式组合、以工作任务的形式实施,使专业与岗位、教学与工作、知识学习与操作实践、职业素养培训与职业能力锻炼有机结合起来,实现一体化教学.学生通过每一个具体任务的完成,学习知识,习得技能,培养素质,达到人才培养目标.
三、问题与对策思考
按照一体化模式建设工业机器人应用与维护专业课程,实施一体化教学,学生的知识学习、技能训练、素质教育、能力培养在具体工作中进行,实现了知识学习、技能训练、素质教育、能力培养的有机结合,教学更贴近实际工作,教学过程更符合职业教育规律,学生学习兴趣明显提高,学习能动性明显增强,学习能力得到培养.然而,教学实施过程中,也出现了需要进一步探索的问题.
第一,课程教学内容设计困难.一体化教学需要根据培养目标需要设计课程,设置典型工作任务,开发项目内容.这要求教师既要有扎实、系统的专业知识,又要有丰富的企业生产实践经验,还要有熟练的操作实践技能.目前,许多专业教师难以达到要求.对此,我们通过加强校企合作,组织企业专家参与一体化课程建设,把他们丰富的企业生产实践经验运用课程建设中,使课程建设吸收企业生产实践内容,更切合企业生产实际；通过组织专业教师深入企业实践锻炼,学习生产实践知识、技术、操作技能,收集生产实践案例、课题、项目、任务,弥补不足.
第二,专业设备难以满足一体化教学要求.一体化教学中的任务、项目、案例来之于企业生产实际,需要的设备、工具、材料种类多、技术新、性能优,而且更新快,学校设备、工具、材料条件难以适应.对此,我们通过深化校企合作,组织企业学习,以车间为教室,利用企业的生产设备、工具、材料、设施,弥补学校设备、工具、材料、设施的不足.
第三,教材编写难度大.一体化课程体系打破了原来学科课程体系,现有教材没法直接应用,需要按教学任务、项目、案例编写任务书、工作页、教案、学案等教学资料.教材编写工作量大,难度大.对此,笔者学院研究制订编写体例,供参加课程建设的教师参考；邀请企业专家参与课程内容设计和教材、任务书、工作页、教案、学案等教学资料编写,让他们的经验成为教材内容、教学内容,适应一体化教学要求.
第四,教学资源组织困难.一体化课程教学是以教师为主导、学生为主体的教学过程,学生在实施工作任务、项目和研究案例中学习,学习过程中会遇到各种问题、疑点,需要纸质参考资料和电子教案、学案、课件、教学视频、微课、动画、模拟软件等网上学习资源.这就需要多种图书资料和网上学习资源,准备较为困难.为此,笔者学院组织教学资源开发团队大力开发课件、教学视频、微课、动画等数字教学资源,并引进先进数字教学资源,以满足教学需要；建设数字化教学硬件设施和软件平台,搭建学生网上学习、师生网上互动的通道；设置图书柜,添置专业书籍,方便学生查阅各种学习资料.
一体化课程建设是紧跟产业技术升级和结构调整、不断改革提升的过程,我们的探索才刚刚开始,还需要不断深化和拓展.
（作者单位：江苏淮海技师学院）
工业机器人论文参考资料：
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