余 攀 峰，洪 凱，孫 敏

課程改革

高職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程體系探索與實(shí)踐

余 攀 峰，洪 凱，孫 敏

工業(yè)機(jī)器人是“中國(guó)制造2025”重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)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(jī)器人專業(yè)都是從機(jī)電一體化或者電氣自動(dòng)化專業(yè)轉(zhuǎn)型而來，對(duì)于這個(gè)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(xué)為依托，針對(duì)崗位特點(diǎn)，以崗位需求為根本確定培養(yǎng)目標(biāo)；圍繞校企合作，通過共建校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地和項(xiàng)目化教學(xué)，構(gòu)建跨年級(jí)的循環(huán)迭代課程體系。從而有效提高學(xué)生的實(shí)踐能力和交際能力。

高職；工業(yè)機(jī)器人；循環(huán)迭代課程體系；信息化教學(xué)；校企合作；項(xiàng)目化教學(xué)

“中國(guó)制造2025”的提出，令工業(yè)機(jī)器人受到前所未有的關(guān)注。根據(jù)工信部的發(fā)展規(guī)劃，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的裝機(jī)量在2020年將達(dá)到至少100萬臺(tái)，與此相匹配的相關(guān)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(xué)生對(duì)該專業(yè)至少有73.5%的崗位需求是可以勝任的。例如，負(fù)責(zé)系統(tǒng)集成、安裝調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)工程師，以及售后服務(wù)工程師、系統(tǒng)維護(hù)工程師和操作工人等。[2]

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為一個(gè)新興專業(yè)，知識(shí)系統(tǒng)性需求日益凸顯。許多院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的課程體系建設(shè)還處在探索階段，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的教材體系不獨(dú)立。許多教材都是由工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)廠家進(jìn)行編寫，導(dǎo)致對(duì)使用客戶定位必然不準(zhǔn)，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(xué)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(huì)的主流，這對(duì)技術(shù)型員工的多元化知識(shí)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(guó)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(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)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(duì)本土企業(yè)調(diào)研和對(duì)文獻(xiàn)[2]和[5]的分析，高職學(xué)生可以勝任的崗位主要是機(jī)器人及其自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)備組裝、操作和維護(hù)，從而把高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定位為以電氣技術(shù)為基礎(chǔ)，以自動(dòng)化控制為核心，以機(jī)器人的應(yīng)用為主要目標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)是控制器小型化、高度集成化。尤其是一些國(guó)際大牌廠家，機(jī)器人本身的生產(chǎn)也是由機(jī)器人完成的，所以，導(dǎo)致機(jī)器人本體及其控制器的拆裝不太適用于教學(xué)，同時(shí)，實(shí)際應(yīng)用中通常都是由工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)廠家完成對(duì)機(jī)器人的初步調(diào)試，大多數(shù)自動(dòng)化生產(chǎn)廠家完成的是對(duì)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)線集成、調(diào)試和售后，而維護(hù)則是由使用廠家完成。因此，在培養(yǎng)定位上應(yīng)以系統(tǒng)集成為主，輔以維護(hù)和操作。通過調(diào)研崗位，并結(jié)合高職學(xué)生的特點(diǎn)，在技能點(diǎn)上確定需要完成的職責(zé)任務(wù)，例如工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)及其測(cè)量，機(jī)器人仿真、離線程序編制，機(jī)器人的外圍設(shè)備安裝與調(diào)試等。崗位要求包括會(huì)繪制三維圖、電氣原理圖、機(jī)械安裝圖，并能編寫設(shè)備操作說明書、維護(hù)說明書。除此之外，更要注重學(xué)生責(zé)任心、團(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)

課程體系是培養(yǎng)目標(biāo)的具體化和依托。以能力開發(fā)為本，讓學(xué)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(biāo)，同時(shí)，應(yīng)注重學(xué)生在未來技術(shù)革命中的參與設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力。[6]沒有一種人才培養(yǎng)模式是各個(gè)專業(yè)通用的，針對(duì)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(diǎn)，但在注重校企合作、遵循職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律進(jìn)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(chǔ)，以崗位需求為根本，采取學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程體系方案是一個(gè)合適的選擇。

課程體系設(shè)計(jì)上不僅包括必須的專業(yè)理論和實(shí)踐應(yīng)用，更多的需要包含電腦知識(shí)、英語、經(jīng)濟(jì)頭腦、溝通和展示技能。教師以團(tuán)隊(duì)形式研發(fā)學(xué)習(xí)場(chǎng)景，需要符合以下特征：出乎學(xué)生意料、接近企業(yè)實(shí)情、有關(guān)聯(lián)性、結(jié)構(gòu)性清晰、相互補(bǔ)充和跨年級(jí)，從而保證教學(xué)過程的靈活性。要帶來創(chuàng)新性的解決方案，提高學(xué)習(xí)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(tuán)體授課。

采用開放性考核機(jī)制，將考核變?yōu)槎螌W(xué)習(xí)的過程。在這個(gè)過程中，最重要的是學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力考核。通過理論考核檢查學(xué)生的基本知識(shí)水平和解決問題的能力，再輔以對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)理論考核進(jìn)行自我檢驗(yàn)，學(xué)生通過自我檢測(cè)找出錯(cuò)誤的原因和對(duì)應(yīng)的解決方法，而教師通過事后與學(xué)生交流來檢驗(yàn)其掌握的水平和理解能力，并對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解和解釋，從而提高學(xué)生的表達(dá)能力和與人交際的能力。因此，在設(shè)計(jì)考察時(shí)就不能再僅僅是一份理論試卷，而應(yīng)是形成項(xiàng)目前期理論分析、項(xiàng)目執(zhí)行、項(xiàng)目檢驗(yàn)和項(xiàng)目交流的一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，并通過每次的任務(wù)疊加而形成迭代，使學(xué)生在鞏固前期技能的同時(shí)，新的技能也得到提升。

三、課程改革

高職教學(xué)始終以實(shí)踐能力為主，在校企合作的基本框架下，除課外實(shí)訓(xùn)基地外，更要保障校內(nèi)的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所建設(shè)。工業(yè)機(jī)器人有其特殊性，單純控制機(jī)器人的空間軌跡動(dòng)作只是所有課程的第一步，而針對(duì)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成這個(gè)方向，學(xué)生更要看懂圖紙進(jìn)行施工、電氣設(shè)備安裝、機(jī)器人系統(tǒng)的安裝和調(diào)試。因此，結(jié)合學(xué)校數(shù)控加工和機(jī)械制造設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，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(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行設(shè)置，課程的中心只有一個(gè)：工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線。

將學(xué)習(xí)過程分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段主要掌握電工電子的基本應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)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(shí)訓(xùn)課程改革，使學(xué)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(duì)圖紙的理解能力，也使他們對(duì)未來的學(xué)習(xí)內(nèi)容有了一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。在第二個(gè)階段，針對(duì)工業(yè)機(jī)器人上常見的終端工具（例如吸盤、抓手等）進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，借助三維繪圖軟件將其設(shè)計(jì)出來，并通過3D打印技術(shù)將其實(shí)物化，配合PLC技術(shù)課程和氣動(dòng)控制課程，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端工具的控制，為后期的工業(yè)機(jī)器人場(chǎng)景應(yīng)用提供基礎(chǔ)。前兩個(gè)階段在設(shè)計(jì)上，主要以專業(yè)基礎(chǔ)課程為主，而在第三個(gè)學(xué)習(xí)階段則以綜合應(yīng)用為主，將知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)系統(tǒng)化。教學(xué)上淡化細(xì)節(jié)性知識(shí)，增加系統(tǒng)性知識(shí)，尤其是要將獲取信息、解決問題的能力，獨(dú)立工作能力，責(zé)任心和團(tuán)隊(duì)合作能力作為教學(xué)目標(biāo)。

其主要方式是將之前所繪制的生產(chǎn)線零部件進(jìn)行組合，并于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所按實(shí)際的布局進(jìn)行1：1仿真設(shè)置，從而在方便學(xué)生對(duì)機(jī)器人編程進(jìn)行理解的同時(shí)，也從另一個(gè)角度或者層面對(duì)之前所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固。由于仿真的存在，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人控制中較為難以理解的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)軌跡，仿真軟件會(huì)將坐標(biāo)系的變化顯示出來，遠(yuǎn)比操作實(shí)體機(jī)器人進(jìn)行觀察更加直接和明顯，便于學(xué)生的理解。同時(shí)，軌跡也可以在仿真軟件中進(jìn)行展示，通過這種方式也更容易讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)程序編輯的不足，同時(shí)，完成對(duì)軌跡的優(yōu)化。然后，將仿真軟件中的程序直接導(dǎo)出，在實(shí)體環(huán)境下展示教學(xué)，這種方式加快了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程，降低了出錯(cuò)的概率，對(duì)實(shí)體工業(yè)機(jī)器人也是一種保護(hù)。最后，再融入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信方面的內(nèi)容，讓工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線成為具備一定信息化處理能力的自動(dòng)生產(chǎn)線，使得實(shí)訓(xùn)室的生產(chǎn)線更貼合企業(yè)。

在這些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備上，通過校企合作的方式，由教師深入企業(yè)實(shí)踐完成前期調(diào)研，將企業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)化后引入到實(shí)訓(xùn)中，使得學(xué)習(xí)更貼近企業(yè)實(shí)際，學(xué)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(yīng)貫穿始終。綜合課程的復(fù)雜度往往需要多個(gè)不同學(xué)科的教師進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，因此，在課程的設(shè)計(jì)上要充分利用信息化手段，從基礎(chǔ)微課視頻教學(xué)入手，重點(diǎn)是在項(xiàng)目的自我檢驗(yàn)上進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)，通過信息化，學(xué)生間可以相互進(jìn)行實(shí)操點(diǎn)評(píng)，通過觀察發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

每學(xué)期將不同年級(jí)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)周安排在同一個(gè)時(shí)間段，因所實(shí)訓(xùn)對(duì)象一致，他們可以通過合作完成項(xiàng)目。這樣，不僅培養(yǎng)了高年級(jí)學(xué)生的責(zé)任感，使他們體會(huì)到了做師傅的艱辛。而低年級(jí)學(xué)生在這個(gè)環(huán)節(jié)中，也在知識(shí)或者技能點(diǎn)上有了引導(dǎo)者，同時(shí)，也鍛煉了他們與陌生人的交際能力。

高職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程體系構(gòu)建中，以行動(dòng)為導(dǎo)向，把企業(yè)的生產(chǎn)流程復(fù)制到職業(yè)學(xué)校的教學(xué)中，新的教學(xué)方案以行動(dòng)進(jìn)行分類，由生產(chǎn)流程推導(dǎo)出的行動(dòng)領(lǐng)域，形成獲取信息、決策、計(jì)劃、實(shí)施、評(píng)價(jià)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(jí)之間的隔閡，提高了學(xué)生的系統(tǒng)性知識(shí)和技能。

[1]胡紅生，王娟，孫江,等.機(jī)器換人產(chǎn)業(yè)背景下的地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式[J].實(shí)驗(yàn)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(jī)器人技術(shù)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(jī)器人技術(shù)專業(yè)教材體系開發(fā)研究與實(shí)踐[J].工業(yè)和信息化教育,2016（10）：22-26.

[4]沈言錦.“中國(guó)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(jī)器人技術(shù)專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)[J].江蘇教育（職業(yè)教育版），2015（1）：73-75.

[6]馬長(zhǎng)世.德國(guó)“雙元制”為何在我國(guó)難“生根”[J].職業(yè)技術(shù)教育,2013,（24）：74-77.

[7]陳小艷，沈潔.高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，30（5）：21-22.

[責(zé)任編輯 趙文清]

湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)項(xiàng)目“基于MOOCS視閾下高職自動(dòng)化O2O教學(xué)模式”（項(xiàng)目編號(hào)：20161216）

余攀峰，男，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要研究方向?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化；洪凱，男，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械制造、中德職業(yè)教育比較；孫敏，女，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要研究方向?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化。

G712

A

1674-7747（2017）18-0014-02