蘇紫珍

（福州第一技師學(xué)院，福建 福州 350108）

0 引言

工業(yè)機(jī)器人已成為制造業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級(jí)，生產(chǎn)力提升的代表。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年12月中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量從2015年的32996套增加到了237068套，達(dá)到7倍多的增長(zhǎng)量，2021年，我國(guó)各領(lǐng)域?qū)⑹褂贸^(guò)100萬(wàn)臺(tái)的工業(yè)機(jī)器人，與此同時(shí)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的供需矛盾也隨之突顯。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，機(jī)器人應(yīng)用人才需求量將超過(guò)20萬(wàn)，并且每年以超過(guò)20%的速度增長(zhǎng)[1]。技工院校作為高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)基地的重要組成部分，應(yīng)加快人才培養(yǎng)模式改革，創(chuàng)新教學(xué)模式，努力提高培養(yǎng)質(zhì)量，為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供人才保障。

1 工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)較為緩慢

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)基本處于起步階段，又由于生產(chǎn)型的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格較高，且占地面積較大，教學(xué)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所無(wú)法同時(shí)容納太多臺(tái)設(shè)備，學(xué)校只能購(gòu)置少量的實(shí)體工業(yè)機(jī)器人以供學(xué)生實(shí)操練習(xí)。因此，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備無(wú)法滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)，專業(yè)建設(shè)中還需加快設(shè)備的添置進(jìn)度。

1.2 專業(yè)教師的教學(xué)能力比較弱

主要師資是原先機(jī)電專業(yè)教師轉(zhuǎn)型為工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教師，或是畢業(yè)之后進(jìn)入技工院校從事專業(yè)課程教學(xué)。部分教師由于欠缺系統(tǒng)的教學(xué)理論學(xué)習(xí)和專業(yè)技能實(shí)踐，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不能把握教學(xué)重難點(diǎn)，教學(xué)方法運(yùn)用不當(dāng)，教學(xué)評(píng)價(jià)手段不科學(xué)等問(wèn)題較為突出。因此，專業(yè)教師在專業(yè)技能和教學(xué)能力水平方面都亟待提升。

1.3 理實(shí)一體化的課程體系不夠完善

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程體系中的專業(yè)知識(shí)較多，具體包括計(jì)算機(jī)控制、電子技術(shù)、機(jī)械學(xué)、工程力學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，知識(shí)覆蓋面廣且理論知識(shí)復(fù)雜抽象，對(duì)技工院校的教學(xué)提出了挑戰(zhàn)。目前，多數(shù)學(xué)校采用常規(guī)的理論加實(shí)訓(xùn)的方式開(kāi)展教學(xué)，理論知識(shí)部分，由于內(nèi)容涉及三維空間位置的計(jì)算和想象，對(duì)技工院校學(xué)生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)難度還是比較大，學(xué)生經(jīng)常無(wú)法深入思考學(xué)習(xí)。實(shí)訓(xùn)部分，由于設(shè)備工位不足，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與工作崗位契合度不高等原因，實(shí)訓(xùn)課無(wú)法有效開(kāi)展。因此，便造成了學(xué)生的理論知識(shí)不扎實(shí)、實(shí)訓(xùn)操作技能水平不高，無(wú)法達(dá)到企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才的需求。

2 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)教學(xué)改革基礎(chǔ)

技工院校理實(shí)一體化教學(xué)模式能夠有效地將理論和實(shí)踐有機(jī)融合，對(duì)于技能人才的培養(yǎng)有著重大意義[2]。筆者所在院校目前已建立工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地，配備了以ABB IRB120工業(yè)機(jī)器人為核心的多功能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)及與該工作站相似匹配的虛擬仿真平臺(tái)，致力于推動(dòng)“教，學(xué)，做一體化”教學(xué)改革。本文以工業(yè)機(jī)器人碼垛任務(wù)的項(xiàng)目教學(xué)為例，探索基于工作過(guò)程的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)一體化教學(xué)實(shí)踐。

3 基于工作過(guò)程的一體化教學(xué)實(shí)踐

工業(yè)機(jī)器人碼垛項(xiàng)目任務(wù)采用在線示教的方式編寫碼垛的作業(yè)程序并驗(yàn)證任務(wù)程序的有效性。機(jī)器人碼垛的動(dòng)作主要分為抓取工件、判斷放置位置、放置工件等一系列子任務(wù)，最終碼垛結(jié)果為圓柱塊碼兩層。學(xué)生前續(xù)課程已學(xué)習(xí)機(jī)器人基本操作的示教編程。

3.1 設(shè)計(jì)思路

基于工作過(guò)程的一體化教學(xué)以學(xué)生為中心，通過(guò)項(xiàng)目任務(wù)的引導(dǎo)，學(xué)生主動(dòng)完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課堂以視頻展示工作情景導(dǎo)入工作任務(wù)，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的主動(dòng)性，通過(guò)營(yíng)造實(shí)際工作情景氛圍來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，形成自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)，學(xué)生在完成工作任務(wù)中體驗(yàn)成功，產(chǎn)生動(dòng)力，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)積累的習(xí)慣，進(jìn)而發(fā)展自主學(xué)習(xí)的能力[3]。

3.1.1 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與能力目標(biāo)：了解工業(yè)機(jī)器人的碼垛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、分類及機(jī)械部件，掌握碼垛單元的控制流程。能夠運(yùn)用模擬仿真軟件對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行模擬仿真，完成立體碼垛單元控制程序簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)與調(diào)試；情感與素養(yǎng)目標(biāo)：形成敏、嚴(yán)、專、精的精神，形成團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成愛(ài)崗敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。

3.1.2 教學(xué)方法

講授法。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)演示教學(xué)，讓學(xué)生加深對(duì)機(jī)器人碼垛工作站的直觀認(rèn)識(shí)，切入點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容的項(xiàng)目任務(wù)。在教師的引導(dǎo)下，觀察碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，分析其運(yùn)動(dòng)軌跡及控制流程；任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)碼垛任務(wù)的工作流程，確定工件的碼垛方法及控制流程方案，進(jìn)行模擬仿真，確定任務(wù)分配及實(shí)施。

3.2 教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程根據(jù)課堂實(shí)施流程、教師和學(xué)生的活動(dòng)角度以及各環(huán)節(jié)的意義目的進(jìn)行，具體如表1所示。

表1 課堂設(shè)計(jì)表

3.3 教學(xué)評(píng)價(jià)

通過(guò)將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、技工院校學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)以及一體化教學(xué)目標(biāo)三者有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建以任務(wù)過(guò)程評(píng)價(jià)為主，任務(wù)結(jié)果評(píng)價(jià)為輔的教學(xué)評(píng)價(jià)模式。任務(wù)過(guò)程評(píng)價(jià)主要包含職業(yè)素養(yǎng)評(píng)價(jià)（占比20%）和任務(wù)中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的成績(jī)（占比40%），任務(wù)結(jié)果評(píng)價(jià)主要是理論知識(shí)成績(jī)（占比10%）和專業(yè)技能水平評(píng)價(jià)（占比30%）。評(píng)價(jià)方式有教師評(píng)價(jià)和學(xué)生互評(píng)，兩項(xiàng)評(píng)價(jià)權(quán)重各占50%。其中，職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能水平評(píng)價(jià)通過(guò)教師評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行，具體包含學(xué)習(xí)態(tài)度、操作規(guī)范、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和職業(yè)核心能力；任務(wù)節(jié)點(diǎn)成績(jī)和理論知識(shí)成績(jī)由學(xué)生互評(píng)的方式產(chǎn)生。

3.4 教學(xué)反思

（1）教材的選擇存在局限性。目前，教學(xué)中多以實(shí)訓(xùn)設(shè)備配套的工業(yè)機(jī)器人操作編程教材為主，內(nèi)容還是以工業(yè)機(jī)器人的理論基礎(chǔ)知識(shí)和工業(yè)機(jī)器人常規(guī)操作及編程方法為主，具有普遍適用性，但是基于項(xiàng)目任務(wù)式一體化教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，需要教材以項(xiàng)目任務(wù)為單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)包含一體化課程任務(wù)描述、學(xué)生學(xué)情分析、知識(shí)技能、教學(xué)活動(dòng)策劃、任務(wù)實(shí)施和評(píng)價(jià)考核等，同時(shí)應(yīng)具有很強(qiáng)的引導(dǎo)性和知識(shí)應(yīng)用性，大部分教材仍無(wú)法滿足相關(guān)要求。（2）數(shù)字化教學(xué)資源比較缺乏。教學(xué)資源分為硬件資源和軟件資源，目前大部分院校還處于建設(shè)實(shí)訓(xùn)基地增加硬件設(shè)備階段，仍然需要投入大量經(jīng)費(fèi)，而教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)需要既懂工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程又精通課件制作技術(shù)，更是處于探索期，缺乏高質(zhì)量的教學(xué)資源，連帶教學(xué)的硬件資源利用不夠充分[4]。

4 提高教學(xué)質(zhì)量的策略

加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)條件建設(shè)?；诠ぷ鬟^(guò)程的一體化教學(xué)需要配套一定的教學(xué)環(huán)境，例如分組圍桌教學(xué)的桌椅、加裝虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的多媒體教室等。也可通過(guò)校企合作等方式共建共享實(shí)訓(xùn)基地，努力做到教學(xué)環(huán)境與企業(yè)工作環(huán)境相吻合，教學(xué)過(guò)程與工作過(guò)程相一致。

創(chuàng)新教學(xué)方法手段。一是教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，包括詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)實(shí)施過(guò)程和教學(xué)評(píng)價(jià)方案等，教學(xué)設(shè)計(jì)中要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的技能學(xué)習(xí)和工匠精神，形成團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成愛(ài)崗敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。二是教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，專業(yè)課程緊密對(duì)接工作崗位，在教學(xué)項(xiàng)目中結(jié)合技能競(jìng)賽和職業(yè)技能等級(jí)證書，探索崗課賽證融通。三是在教學(xué)評(píng)價(jià)的創(chuàng)新，進(jìn)一步探索基于工作過(guò)程的考核，通過(guò)任務(wù)計(jì)劃和實(shí)施過(guò)程情況評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果。

組建模塊化教學(xué)團(tuán)隊(duì)。2019年8月，教育部等四部門關(guān)于《深化新時(shí)代職業(yè)教育“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)改革實(shí)施方案》中提出：“建設(shè)高素質(zhì)“雙師型”教師教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，實(shí)施團(tuán)隊(duì)合作的教學(xué)組織新方式、行動(dòng)導(dǎo)向的模塊化教學(xué)新模式”[5]。加強(qiáng)專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)，尤其是“雙師型”隊(duì)伍的建設(shè)是推進(jìn)一體化教學(xué)模式改革和提高課堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在，因此需要鼓勵(lì)專業(yè)教師進(jìn)入技術(shù)性崗位實(shí)踐鍛煉，堅(jiān)持不懈地推動(dòng)教師專業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)論

基于工作過(guò)程的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)一體化教學(xué)是對(duì)接企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的教學(xué)模式，實(shí)踐表明，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生先通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)的模擬，然后在設(shè)備上進(jìn)行實(shí)操驗(yàn)證，同時(shí)以任務(wù)過(guò)程評(píng)價(jià)為主的教學(xué)評(píng)價(jià)模式，不僅能有效激發(fā)學(xué)生的興趣，還能客觀反映學(xué)生對(duì)技能掌握的情況。