何冬康 李駿鵬 類志杰 關來德

柳州職業(yè)技術學院 機電工程學院 廣西柳州市 545006

1 引言

《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程是工業(yè)機器人專業(yè)教學系統(tǒng)的一門重要內容，它涵蓋了工業(yè)機器人基礎應用、傳感器拆裝技術、人工智能、機械設計等方面的基礎知識[1]。通過本專業(yè)的學習，學生可以熟練地使用工業(yè)機器人的結構原理，安裝和調試機器人，安裝和調試機器人，并能在工業(yè)機器人的安裝調試過程中，為機器人的安裝調試提供幫助?！豆I(yè)機器人拆裝與維護》是一門綜合性的專業(yè)課程，旨在培養(yǎng)學生在安裝、調試、操作的同時，能夠對其進行軟件和硬件的維護，通過課程地學習，從而形成一支專業(yè)化的工作隊伍。為進一步深化專業(yè)技術創(chuàng)新、深化課程改革，推動裝備制造業(yè)技術人才的培養(yǎng)，高職院校將開設《工業(yè)機器人拆裝與維護》的理—實一體化教學。通過本課程的學習，著重培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力和全面的職業(yè)素養(yǎng)，提高了學生的專業(yè)技術，推動了學校的教學改革，提高了學校的整體實力。積極探索以已有技能競賽為參照的教學模式，以競賽方式有效地提高教育教學效果。

隨著新一輪的技術革命和產業(yè)升級變革的來臨，在制造業(yè)的智能化、轉型升級的大背景下，培養(yǎng)適合于其需要的工業(yè)機器人專業(yè)人才，是當前高等職業(yè)院校教育改革的當務之急?！豆I(yè)機器人拆裝與維護》是一門涉及工程數(shù)學、機械、電氣、電子、自動化、傳感器、計算機、通信技術等多個專業(yè)的新興課程。為了取得良好的教學效果，必須對本專業(yè)的教育目標、課程的總體定位、教學理念、教學內容、考核評價等有深入的了解，并根據(jù)學校的實際教學情況進行教學設計。

工業(yè)機器人是在工業(yè)環(huán)境中廣泛使用的一種通用術語，通過人工示教和編程來實現(xiàn)自動操作，可以代替人工進行某些重復、危險的工作。工業(yè)機器人具有精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、效率高等特點，在各個領域得到了廣泛的應用，尤其在汽車行業(yè)應用得比較廣泛。20 世紀末期，由于勞動力成本低、機械化程度低，導致工業(yè)機器人在我國的推廣使用并不普遍。近幾年，由于人力資源的增加，以及機器人的研發(fā)技術的進步，使得中國制造2025 的核心之一就是“智能制造”。目前，我國的工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展很快，擁有核心技術的企業(yè)已經(jīng)很多，但由于缺少專門的人才，使得機器人的利用率受到很大的限制。當前市面上的機械拆裝教學訓練裝備比較單一，不能與工業(yè)裝備緊密結合，難以取得預期的效果。

高職院校技能競賽是高職院校專業(yè)技術競賽活動的重要組成部分，是高職院校專業(yè)技術競賽活動的重要載體。職業(yè)技術學院可以通過舉辦技能大賽來發(fā)揮教育與教學的作用，并利用已有的課程來實施，并通過組織學生參加比賽來提高學習積極性。以技能大賽為載體，在專業(yè)教學中引入競賽元素，深化產教結合，不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)方式。

2 課程整體設計

目前，不同類型的高職院校在實踐教學中存在著很大的差異，在教學內容上沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標準。隨著高職院校在課程方面的大力發(fā)展，高校實習基地的建設也出現(xiàn)了許多問題[2]。首先，沒有長期計劃的實習基地。我們都知道，科技在進步，工業(yè)裝備在快速地更新。如果不對設備進行長期的規(guī)劃，培訓基地將會在八年或更短的時間里就跟不上市場的發(fā)展，從而影響到人才的培養(yǎng)。其次，實習基地的職能定位不明確，實踐基地的作用應以最大限度的滿足教育用途，而不是一味的“高大上”、模仿企業(yè)的流水線，造成實踐基地利用率低下的問題。同時，要考慮到社會培訓、科研平臺、校企合作、全國職業(yè)院校職業(yè)技術競賽技能培訓、產業(yè)技術培訓等功能模塊。第三，實踐基地的建立和課程體系的建立不相適應，“一體化”教學改革的理念在不同的高職院校中得到了廣泛的推廣，從單一的課程體系轉變?yōu)橐怨ぷ髁鞒虨橹行牡慕虒W模式[3]。但是，目前我國職業(yè)院校中大部分實訓基地都是按照學科體系進行的。設備種類、數(shù)量都有了很大的提高，但是大多都采取了“作業(yè)分散化”的方式，這就造成了教學實踐中的諸多困難，嚴重的直接影響了實訓活動的開展。實踐基地的建設是一個系統(tǒng)工程，需要進行科學、周密的頂層設計，并嚴格按照培養(yǎng)目標、課程體系進行規(guī)劃。

《工業(yè)機器人技術與應用》課程在工業(yè)機器人、機電一體化等專業(yè)中的一門重要課程，同時也是《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程的基礎。《《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程主要針對工業(yè)機器人的基本組成與設計思路，運用工業(yè)機器人進行軟硬件的維護，并結合實際工作需要，為工業(yè)機器人的安裝調試、工業(yè)機器人自動化生產線應用開發(fā)等工作提供理論基礎和實踐技能。本課程旨在培養(yǎng)學生對工業(yè)機器人及其他軟硬件系統(tǒng)的基本原理及安裝調試等實踐操作基礎，并對工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展狀況有一個初步的了解，掌握和解決工業(yè)機器人問題的能力，為走上相關工作崗位奠定基礎。在這門課程中，同學們將以團隊的形式，運用工業(yè)機器人的機械平臺，并運用工業(yè)機器人的編程技術，來提高他們的專業(yè)技能[4]。《工業(yè)機器人拆裝與維護》的總體設計分為三種場景：工業(yè)機器人繪圖工作站維護、碼垛搬運工作站維護、工業(yè)機器人焊接工作站維護，三種場景中工作站復雜程度逐漸增加，因此工作的復雜程度逐漸增加。同時，為了提高學生的核心技能，教師的參與度也要逐步下降。本文以工業(yè)機器人焊接工作站的維修與學習場景為實例，對其進行了研究。

3 一體化課程體系構建與實踐

針對《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程的人才需求，建立了基于專業(yè)技能的專業(yè)技能模塊庫，以滿足職業(yè)技能的需要。通過對企業(yè)的調查，找出需要的人才。采用問卷調查、企業(yè)實地調研、電話訪問、網(wǎng)上咨詢等形式對行業(yè)和企業(yè)進行調研，對社會需求、行業(yè)需求、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進行分析。組織實務專家面談，對職位及事業(yè)發(fā)展階段進行梳理。根據(jù)各個崗位的職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律，制定職業(yè)生涯發(fā)展的道路，確定不同的發(fā)展方向，并按照職業(yè)教育的發(fā)展規(guī)律，建立專業(yè)技能等級體系[5]。以行業(yè)第一線職業(yè)崗位的能力需求為邏輯起點，通過對接國家職業(yè)技能和專業(yè)教學標準，借鑒企業(yè)技術培訓體系認證標準，按照崗位→典型工作任務→分析具體工作任務→職業(yè)能力模塊庫等步驟，形成職業(yè)能力的模塊庫。

以大數(shù)據(jù)為基礎，高校學生的生涯發(fā)展狀況。結合多家本地大型汽車生產企業(yè)、工業(yè)機器人維修行業(yè)協(xié)會的資料，對人才的需求情況進行了分析；組織實習專家訪談，根據(jù)不同職位的員工，如學徒、班組長、技術總監(jiān)、技術經(jīng)理、公司管理人員、業(yè)內專家等，對工作及事業(yè)發(fā)展的過程進行了梳理，形成《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程學生的職業(yè)技能標準[6]。對接工業(yè)機器人維修工相關標準，分析形成《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程中不同層次人才定位的學習內容。

4 教學實施

教學實施的總體上可劃分為“課前、課中、課后”。在課前，老師會利用課堂資源，包括視頻、案例、PPT、學習通網(wǎng)絡資源、課前作業(yè)等。學生可以通過網(wǎng)絡自主學習，并完成課堂前的學習任務。課堂前的作業(yè)包括了“客觀題”，在完成了網(wǎng)上的作業(yè)之后，系統(tǒng)會自動計算出學生的答案。在課堂上，老師采用“創(chuàng)造情境”、“任務驅動”、“行動導向”的教學策略，對項目進行簡短的描述，將學生分組，分配任務，包括所要學習的知識和技能，因為課程內容涉及到的機械結構、系統(tǒng)布局、功能設計、軟件模擬等多個領域，所以根據(jù)專業(yè)的知識或技能模塊分成不同的子任務進行教學活動可以達到較好的教學效果。學生們在完成自己的項目和任務時，會遇到事先設定好的知識，也會有一些技巧上的困難。在課堂上，老師可以通過“收集、規(guī)劃、決策、執(zhí)行、測試、評價”六個步驟來指導學生的自主學習和協(xié)作學習。在課后，老師要根據(jù)小組的完成情況，安排課外作業(yè)和擴展作業(yè)，使學生能夠加強所建立的知識系統(tǒng)，深入思考下一步的問題。在此基礎上，通過項目任務情境、多媒體展示、軟件仿真、實訓操作等多種教學手段，使學生進入適合“順應”、“同化”的“文化背景”，以項目任務為核心，學生為主體，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力，達到知識與實踐的統(tǒng)一。

《工業(yè)機器人拆裝與維護》是工業(yè)機器人技術專業(yè)的一門重要基礎課，內容類似于《工業(yè)機器人應用基礎》。針對目前就業(yè)市場的需要，高職院校畢業(yè)生將承擔機電一體化、電氣控制技術等“接近機器人”專業(yè)的學生進行理論教學與實習；同時，也為今后的工業(yè)機器人技術專業(yè)的學生提供了基礎的基礎知識，如：運動控制、動力控制、在線編程、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)維護等。由此可見，《工業(yè)機器人拆裝與維護》在“近機械系”和“工業(yè)機器人”專業(yè)中的應用是十分重要的。為了確保《工業(yè)機器人拆裝與維護》課程的教學質量，使學生能夠熟練掌握機器人的基本原理和實際操作能力，本文就《工業(yè)機器人拆裝與維護》的開設進行了簡要的介紹。

《工業(yè)機器人拆裝與維護》是一門完整的課程，它遵循了學生的思維方式，由簡單到復雜，讓學生在獲得成功的同時，也感受到了成功的喜悅。教學過程采取“以行動為中心，以工作任務為動力”的教學模式，使學生在實踐中、在實踐中學習[7]。老師是引導者，在學生熟悉了基礎軟件的使用、外部硬件的構成和調試方式后，老師只負責分配任務、監(jiān)督、檢查、打分、重點講解、小組討論、工業(yè)機器人拆裝等。速度快、質量好的小組得分高，其余的組依次遞增，這樣大多數(shù)同學之間就會產生競爭，氣氛也會變得很好。本課程是由26 個人組成，分成13 個小組，在分組時，首先要了解學員的特征和過去的表現(xiàn)，然后再由強弱組合，互相幫助。任務分為普通任務和擴展任務，一些完成速度快的同學可以完成擴展任務，這是一種加分項，既能調動學生的學習熱情，又能增加課堂上的工作量。利用學校引入的“學習通”云平臺，將預習、課堂作業(yè)、課外作業(yè)、小組作業(yè)、在線測驗、網(wǎng)上作業(yè)等，學生們通過下載的 APP 登錄到云平臺進行作業(yè)，操作起來很方便。在題庫設置上教師會盡可能地用選擇題、判斷題進行考核，讓同學們更好地使用自己的手機。完成了所有的大項目，再進行一次階段性的實戰(zhàn)考核，這是為了測試學生的能力，也是為了激發(fā)他們的積極性，如果成績不好，可以在下一個項目中繼續(xù)努力[8]。此外，將會有一個小組的報告，每一個小組都會向大家匯報自己的小組情況，展示自己的成果，交流經(jīng)驗，特別是關于故障診斷和排故、編程思路的經(jīng)驗。課程成績由考勤、實訓室6S、課堂表現(xiàn)、平時任務、實操考試、理論考試、項目匯報等多個方面組成。

5 考核方法與評價指標

本課程以理論學習與工程實踐相結合的方法，實施教學質量監(jiān)控與管理?？荚嚨男问桨üP試、表達能力、技能操作、項目報告等，通過評分，得出學生平時的總分和期末總分，然后根據(jù)權重，得出學生在這門課上的總分。日常表現(xiàn)是指教師在課堂上對學生的學習態(tài)度。在課程中的表現(xiàn)、學生的出勤率、實際操作能力、完整而詳盡的評估規(guī)則等的綜合評價，此部分占總成績的40%。期末考試是對學生的理論知識掌握情況、項目完成情況、實踐操作能力、報告撰寫情況等的綜合評價，此部分占總成績的60%。

6 教學效果與反思

《工業(yè)機器人拆裝與維護》是一門應用性非常強的課程，課題內容豐富，可以滿足學生的需要，能夠讓學生在學習中愉快地獲得知識，通過“學習通”云平臺上理論知識的安排，提升了學生的理論知識水平，為課堂教學提供了有效的指導。老師在遇到一般問題時，重點說明，能更好地引起學生的注意。學生之間互相學習，大家互相交流，一起進步。但是，在實踐中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如，一個班級里，有兩到三個學習能力較差并且不夠自覺的學生，雖然老師在努力地教導，但他們的表現(xiàn)并不盡如人意，所以，針對此情況需要調整相應地教學策略。針對實訓設備問題，由于一些實訓平臺因為頻繁使用而存在一些功能老化的問題，或者不同教學團隊在使用工具調試設備時，對設備情況不夠熟悉的情況，從而影響團隊的工作效率和工作熱情，對此情況需要完善設備登記表的管理。

7 總結

高等職業(yè)技術教育在我國高等教育中占有舉足輕重的地位，在我國高等職業(yè)教育中占據(jù)著半壁江山，有著不可替代的重要作用。當前，我國正處在經(jīng)濟轉型、產業(yè)升級、以機器代替人的時代，由此可見工業(yè)機器人的發(fā)展將會非常迅速。

《工業(yè)機器人拆裝與維護》是高等職業(yè)教育機器人技術專業(yè)的一門重要基礎課程。因此，《工業(yè)機器人拆裝與維護》的教學內容、平臺選擇和教學任務的實施將是整個教學的重點。本文介紹了《工業(yè)機器人拆裝與維護》的教學內容，并結合實際教學中的實際情況，介紹了該專業(yè)的應用技術，并在一定程度上解決了該專業(yè)的教學資源不足，并為其它專業(yè)的教學資源開發(fā)提供了新的途徑。以工業(yè)機器人零部件裝配為例，按照工程實踐項目的知識要求，將課程內容分為若干個獨立的課題，遵循課程資源開發(fā)的原則，通過課堂教學、實踐教學、學習通等資源的同步教學，將知識點整合到具體的工作頁中，通過教學工作頁向學生分發(fā)，采用“理論教學和實踐教學相結合”的教學模式對學生進行教學。此外，將具體的工程實例項目導入到教學中，讓學生能夠親身體驗到最新的工業(yè)機器人技術，并進一步了解和運用其原理。在此基礎上，應結合不同的教學方法和教學特征，進行有針對性的教學。能在一定程度上掌握有關工業(yè)機器人的軟硬件知識，為日后的職業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎。