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第1篇

關鍵詞：工業(yè)機器人 實訓室建設

工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本都有十分重要的意義。工業(yè)機器人的應用水平已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。

工業(yè)機器人應用涉及到多門學科知識， 學生不僅要掌握理論知識， 還要具備工程技術應用能力。而實訓環(huán)節(jié)對于學生鞏固理論知識， 特別是培養(yǎng)其解決實際工程問題的能力、工程應用能力、創(chuàng)新能力至關重要。 高職院校應充分利用現(xiàn)有資源， 積極與企業(yè)開展校企合作，創(chuàng)建更加貼合實際工程應用的工業(yè)機器人實訓室，為學生提供解決實際工程問題及提高創(chuàng)新能力的條件和機會。

一、工業(yè)機器人實訓室布局

工業(yè)機器人實訓室歸屬于本校自動化生產(chǎn)設備應用專業(yè)，為了讓教學更加貼近真實的工作任務，自動化生產(chǎn)設備應用專業(yè)教學團隊與合作企業(yè)華中數(shù)控工業(yè)機器人有限公司，共同制定專業(yè)人才培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容、教學要求，使教學內(nèi)容與實際工作崗位任務相符，并以此為依據(jù)建設規(guī)劃工業(yè)機器人實訓室，經(jīng)過雙方的研究和探討，該實訓室被劃分為多媒體教學、基礎實驗、維護維修、工程應用等四個功能區(qū)域。實訓室布局如圖1。

圖1 實訓室布局圖

二、 工業(yè)機器人實訓室硬件設施

為開展工業(yè)機器人應用項目的教學，并考慮到實際工業(yè)生產(chǎn)中最有代表性的機器人類型，實訓室中工業(yè)機器人類型選用華中數(shù)控工業(yè)機器人有限公司生產(chǎn)的4臺輕載式六自由度多關節(jié)機器人、4臺桁架機器手，臺灣益眾科技有限公司的2足行走機器人、競速機器人、樂高趣味組合機器人用于基礎教學;選用華中數(shù)控提供的4臺六軸機器人本體、4臺桁架機械手本體、及配圖控制器用于維護維修教學;選用華中數(shù)控提供的3臺立式加工中心并配置1臺6六自由度多關節(jié)機器人組成1個自動加工單元用于工程應用實驗教學。同時，上述兩家公司還配套教學所需的各種輔助設備，包括末端執(zhí)行裝置（如機械手、吸盤、專用夾具等），電氣控制、傳感設備等。

三、工業(yè)機器人實訓室軟件設施

除了硬件設施供學生提升實操能力、工程應用能力之外，還要注重軟件設施的建設。實訓室除操作系統(tǒng)以外，還安裝了AutoCAD、UG、CATIA等三維軟件，用于三維建模，為運動仿真提供數(shù)字模型。為了克服機器人數(shù)量不足，降低機器人及各種輔助設備的損耗，實訓室還配套華中數(shù)控研制的模擬仿真軟件，包括離線編程功能和仿真功能，用于構建虛擬機器人的工作環(huán)境，以及虛擬機器人工作過程的仿真。

四、工業(yè)機器人實訓室實訓項目設置

工業(yè)機器人技術實訓項目是與華中數(shù)控工業(yè)機器人有限公司按照企業(yè)實際工作任務來進行設計、歸納、總結得到的，實行教學內(nèi)容模塊化。為了實現(xiàn)教學、演示等功能，在多媒體教學區(qū)中，還需配置多媒體及配套設備、電腦及配套設備、網(wǎng)絡傳輸所需的服務器、 交換機及配圖設備等。

（一）工業(yè)機器人基礎培訓模塊

1.模塊一：機器人操作 （16課時）

項目內(nèi)容：1）工業(yè)機器人系統(tǒng)介紹;2）安全操作規(guī)范，緊急情況處置;3）使用示教器操作機器人，修改位置點;4）調(diào)用系統(tǒng)中的例行程序;5）程序備份和系統(tǒng)備份方法介紹，實踐;6）機器人零位更新方法介紹，實踐;7）手動模式下的機器人操作;8）益眾機器人參數(shù)設置及操作實踐。

2.模塊二：機器人基礎編程 （40課時）

項目內(nèi)容：

1）手動模式下的機器人操作;2）工業(yè)機器人坐標系統(tǒng);3）編程語言介紹及其基本指令;4）I/O 信號介紹及配置;5）機器人系統(tǒng)重啟指令介紹;6）程序保存，系統(tǒng)備份;7）機器人系統(tǒng)配置及安裝;8）校正方式介紹;9）操作實踐。

（二）工業(yè)機器人維護維修培訓模塊

1.模塊一：機器人維護維修 （80課時）

項目內(nèi)容：1）機器人中各電氣模塊功能及原理介紹。包括電源系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，總線與I/O 系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，安全面板 和 SMB 板;2）機器人電氣知識簡介，電路圖講解;3）機器人中各電氣模塊維護保養(yǎng)注意事項;4）機器人安全面板、主機箱中的指示燈狀態(tài)介紹;5）機器人故障代碼介紹;6）機器人不同啟動方式的原理及介紹;7）故障排除實踐;8）機器人本體硬件結構介紹;9）日常機械維護保養(yǎng)知識介紹及實踐;10）各軸電機、電纜更換步驟講解及實踐;11）機器人齒輪箱、平衡裝置更換方法講解與實踐;12）機器人精校準方法介紹與實踐。

（三）工業(yè)機器人工程應用培訓模塊

1.模塊一：機器人離線編程系統(tǒng)的學習 （40課時）

項目內(nèi)容：1）創(chuàng)建工作站;2）創(chuàng)建系統(tǒng);3）創(chuàng)建幾何體和機械裝置;4）創(chuàng)建工具、工件坐標系、路徑點、軌跡;5）利用創(chuàng)建的組件和數(shù)據(jù)進行離線編程和仿真;6）使用相關組件模擬現(xiàn)場動態(tài)效果;7）機器人的可選項的使用，包括外軸（轉臺、 導軌）;輸送鏈追蹤;8）學習離線編程系統(tǒng)的實用功能。包括信號分析器;文件傳輸。

2.模塊二：自動化加工單元的學習（32課時）

項目內(nèi)容：1）學習系統(tǒng)技術資料、自動化加工單元的組成和工作原理;2）裝配工藝設計;3）制定安裝順序和工作計劃;4）加工單元工作程序編寫及導入;5）加工單元的組裝聯(lián)調(diào);6）加工單元穩(wěn)定性調(diào)整;7）加工單元驗收。

五、小結

通過校企合作的方式建設工業(yè)機器人實訓室，使教學內(nèi)容更加貼近實際工作崗位的內(nèi)容， 降低企業(yè)二次培訓的時間和費用，促進了學校和企業(yè)的無縫連接。同時，也促進教師教學工作、 科研工作的開展， 激發(fā)教師教學改革的熱情，提升學生實操能力、工程應用能力、創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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第2篇

關鍵詞：工業(yè)機器人；人才培養(yǎng)；崗位能力分析

一、機電一體化專業(yè)開設的必要性

在世界經(jīng)濟復蘇乏力的背景下，中國經(jīng)濟增速出現(xiàn)回落，2015年增長幅度為6.9%，國際環(huán)境仍然復雜嚴峻，對制造加工型企業(yè)的自動化改造是保證企業(yè)降低成本、緩解用工不足壓力的有效途徑之一。同時，工業(yè)機器人的大規(guī)模應用是現(xiàn)代化企業(yè)自動化改造的重要手段，我國“世界工廠”的地位也決定了我國必將成為工業(yè)機器人的最大市場。未來三年，中國工業(yè)機器人處于國家政策紅利、工業(yè)轉型升級需求釋放、人口紅利減弱、市場需求增長的機遇疊加期[1]。這也意味著這一領域技能人才缺口之大。機械、汽車、電子、電氣控制、機電一體化等專業(yè)都是傳統(tǒng)的工科類專業(yè)，企業(yè)對相關人才的需求已經(jīng)由單一型人才發(fā)展到復合型、應用型人才[2]，而工業(yè)機器人專業(yè)正是多種學科的綜合應用，對培養(yǎng)相關專業(yè)學生的綜合應用能力有著重要的意義。新專業(yè)的開設因為是面向工業(yè)現(xiàn)場的實用型人才培養(yǎng)，緊密結合國家《中國制造2025》計劃，且為增加校企合作辦學，為展開實用型科研課題的研究打下基礎，正因為其是新興事物，因此在相關領域哪怕有一點成果都是開創(chuàng)性的，有益于成績?nèi)〉靡约皩W校知名度的提升。重慶市農(nóng)業(yè)機械化學校（以下簡稱學校）依托機電一體化專業(yè)開設工業(yè)機器人應用與維護專業(yè)方向，符合重慶市推進機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策導向，能更好地服務地方經(jīng)濟。

二、專業(yè)發(fā)展前景

工業(yè)機器人作為一種高技術含量的設備，在使用過程中其設計、制造、安裝、調(diào)試、操作、維護等工作需要大量的專業(yè)技術人員[3]。隨著我國工業(yè)機器人生產(chǎn)廠家、應用行業(yè)的增多和裝機量的爆發(fā)式增長，工業(yè)現(xiàn)場嚴重缺乏該類人才。從崗位需求來看，工業(yè)機器人專業(yè)的學生可以在企事業(yè)單位從事以下三個方面工作：制造工業(yè)機器人產(chǎn)品；銷售工業(yè)機器人；利用工業(yè)機器人設備進行生產(chǎn)等。第一種需要完成工業(yè)機器人的設計、零部件生產(chǎn)、裝配、安裝、調(diào)試和售后服務等工作；第二種主要工作是機器人銷售、專業(yè)的技術咨詢服務；第三種主要包括工業(yè)機器人設備操作和設備的維護保養(yǎng)。從技術層面來看，工業(yè)機器人技術是機械加工與裝配、電工電子、計算機編程、傳感器技術、電機傳動技術、網(wǎng)絡通信等技術的結合體，學生通過這些技術的培養(yǎng)成為復合型技能人才，將具備發(fā)展?jié)摿蛷V闊的就業(yè)前景。

三、專業(yè)職業(yè)能力崗位分析

（一）工業(yè)機器人操作、維護崗。崗位工作任務：根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)進行工業(yè)機器人編程、調(diào)試以達到生產(chǎn)需要；負責上料和裝夾；負責備件管理；負責機器人操作及程序錄入、日常點檢與數(shù)據(jù)維護、完成生產(chǎn)任務；負責產(chǎn)品質(zhì)量控制及提升；負責工業(yè)機器人故障處理和設備維護保養(yǎng)工作；負責建立工業(yè)機器人操作資料檔案；參與工業(yè)機器人生產(chǎn)技術改進工作；負責工業(yè)機器人現(xiàn)場8S工作。崗位能力要求：機電基礎知識，精通ABB、庫卡（KUKA）、發(fā)那科（FANUC）、安川電機(YASKAWA)、國產(chǎn)機器人等至少1種機器人示教編程、仿真編程與調(diào)試能力；簡單英文操作界面的識讀能力；工業(yè)機器人本體與控制器的維護能力；二氧化碳保護焊、弧焊、點焊焊接不同金屬材料的參數(shù)和焊接姿態(tài)的設定能力；焊接圖、機械圖的識讀能力；熟悉各種機械加工制造；熟練運用office辦公軟件；量具的使用能力；工裝夾具調(diào)整技能。職業(yè)素養(yǎng)要求：勤奮好學，愛崗敬業(yè)，吃苦耐勞，認真負責，積極上進。

（二）工業(yè)機器人裝配、調(diào)試崗。崗位工作任務：負責協(xié)助銷售人員做好客戶、經(jīng)銷商的技術支持工作；負責以工業(yè)機器人為核心的自動化單元機械和電氣安裝；負責生產(chǎn)現(xiàn)場工業(yè)機器人本身參數(shù)設置、程序編制、工裝夾具的調(diào)試、工藝參數(shù)設置、聯(lián)鎖信號的設定、故障排除；負責生產(chǎn)過程質(zhì)量控制，質(zhì)量問題的分析及改進；負責反饋現(xiàn)場問題，并能給出合理化建議；負責現(xiàn)場客戶的應用培訓和產(chǎn)品驗收；負責項目后期問題處理。崗位能力要求：機電基礎知識，精通ABB、庫卡（KUKA）、發(fā)那科（FANUC）、安川電機(YASKAWA)、國產(chǎn)機器人等至少1種機器人配置、示教、編程與調(diào)試；能閱讀中英文工業(yè)機器人技術資料；能識讀機械、焊接、電氣圖紙；具備一定的電氣電子基礎，了解低壓配電及電機驅(qū)動；熟悉工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，工業(yè)機器人周邊設備及周邊設備的連接和調(diào)試；熟悉工業(yè)機器人與PLC通信相關參數(shù)配置及PLC編程；熟悉機器人點焊、弧焊、二氧化碳保護焊、涂膠、搬運、碼垛、滾邊、裝配、噴涂、磨削、去毛刺、上下料等典型應用；能完成工業(yè)機器人培訓的教學任務；善于處理人際關系。職業(yè)素養(yǎng)要求：良好的溝通能力、協(xié)調(diào)組織能力、團隊合作精神、吃苦耐勞、有責任心，積極主動。

（三）機器人銷售、服務崗。崗位工作任務：負責客戶的開拓、客戶需求分析、提出相應銷售解決方案、維護好客戶關系、進行商業(yè)談判、標書的制作、參與招標、合同的簽訂、合同的跟進；產(chǎn)品、行業(yè)、競爭對手信息收集整理和合理利用；制定項目的跟進安排并付諸實施，并完成銷售額；維護公司產(chǎn)品品牌形象。崗位能力分析：數(shù)控、自動化、機電一體化、計算機、市場營銷等專業(yè)，機器人專業(yè)畢業(yè)更佳；熟悉機器人的應用；語言表達能力強，善于了解并分析客戶需求；招投標的專業(yè)知識；商務談判能力；承壓能力；協(xié)調(diào)組織能力；熟練運用office辦公軟件。職業(yè)素養(yǎng)要求：開拓精神，吃苦耐勞，文明禮貌，團隊合作精神。

（四）機器人教師崗。目前就業(yè)市場上提供了大量從事兒童與青少年科技教育崗位，主要為樂高積木機器人系列。崗位工作任務：建立學生有關檔案；編寫教案，高質(zhì)量完成教學任務；課后總結，提升授課技巧；負責學生上課期間的安全；維護與學生的良好關系，與家長溝通學習情況。崗位能力分析：樂高積木機器人的裝配、編程、調(diào)試；具有較強的中文表達能力，普通話標準；動手能力強；編程能力；熟練運用office辦公軟件能力；團隊管理能力。職業(yè)素養(yǎng)要求：有愛心、耐心、責任心，創(chuàng)新意識，親和力。從以上分析可以看出，崗位不同側重點不同、深度不同，且涉及到的知識和技能范疇大，除了要傳統(tǒng)的機電技能外，還需要很多新知識支撐。學校要培養(yǎng)出滿足企業(yè)需要的員工，需要定好位，購置適當?shù)脑O備，推進師資建設、教育教學資源建設。

四、專業(yè)培養(yǎng)規(guī)格

培養(yǎng)從事工業(yè)機器人模擬、編程、操作、裝配、調(diào)試、銷售、教學及自動化生產(chǎn)系統(tǒng)維護維修與管理等工作的應用型技術人才。

五、專業(yè)實訓室建設

學校在原有機電一體化和機械加工實訓室基礎上新建工業(yè)機器人創(chuàng)新實訓室，該實訓室包括2套ABB六自由度工業(yè)機器人本體，3套江蘇匯博工業(yè)機器人本體，2套工業(yè)機器人電氣系統(tǒng)拆裝平臺，1臺工業(yè)機器人機械拆裝平臺，自動化生產(chǎn)線控制模塊；機器人夾具包括：搬運碼垛夾具、寫字夾具、雙交位夾具、真空吸盤、噴槍；機器人配套訓練工具：平面碼垛模塊、寫字平臺、模擬焊接激光筆、模擬拋光工具、涂膠模塊、仿機床上下料模塊、立體倉庫模塊，一批樂高積木；專用的計算機實訓室軟件：工業(yè)機器人離線編程軟件、PLC編程軟件。

六、課程體系

第3篇

關鍵詞：工業(yè)機器人；虛擬仿真技術；信息化教學

先進的制造工業(yè)中，工業(yè)機器人作為發(fā)展的重要手段，具有不可替代性，同時衡量了這個國家的制造水平與科技水平。目前，我國處于工業(yè)技術轉型并且加快發(fā)展的關鍵時期，機器人產(chǎn)業(yè)作為工業(yè)機器人的重點部分，正是我國工業(yè)生產(chǎn)降低成本、免受環(huán)境制約等重要發(fā)展的良好選擇。近年來，工業(yè)機器人行業(yè)得到了快速的發(fā)展，市場對其的需求量非常大。工業(yè)機器人的發(fā)展帶動了機器人領域的發(fā)展。但是在機器人領域發(fā)展中，缺失技術水平高、綜合能力強、素質(zhì)比較高的專業(yè)人才，產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到瓶頸時，專業(yè)人才缺失，無疑會對發(fā)展造成巨大影響。所以，多個國內(nèi)的中專與大專院校也開展了工業(yè)機器人專業(yè)，為國家重點培養(yǎng)目前緊缺型人才。但是由于和發(fā)達國家相比較，我國工業(yè)機器人的人才培養(yǎng)起步較晚，各院校對于專業(yè)的發(fā)展、實訓課程的建設等還處于探索階段，再加上每個學校對工業(yè)機器人昂貴設備的投入差距，導致專業(yè)發(fā)展良莠不齊。因此，通過虛擬的仿真技術，能夠提升教學在實操訓練中的質(zhì)量[1]。例如美國ABB機器人公司研發(fā)的RobotStudio仿真軟件，界面相互交錯，操作易懂便利，能夠?qū)嶋H的工作環(huán)境進行模擬，滿足老師與學生們在教學過程中實驗的要求，解決了實操困難的重要問題。

1虛擬仿真技術在信息化教學中的作用

1.1能夠有效減少教學成本，提高操作安全性。因我國目前在機器人教學實驗中建設成本比較昂貴，光是工業(yè)機器人一臺設備就要四五十萬，一個實訓室的建設至少要200萬以上。所以這對實訓場地和資金的要求都比較高。而如果使用虛擬仿真軟件，雖然前期投入有點大，但是從長期考慮，這不僅能夠在一定程度上滿足學生的實訓要求，而且還降低了教學成本的投入，最重要的是能夠滿足一個學生一臺機器的操作訓練，確保每一個學生在學習中均能享受到相同的教學效果與訓練，同時能夠避免操作訓練中機器人產(chǎn)生碰撞等危險情況產(chǎn)生，保證了操作課程中的安全性與準確性。1.2能夠激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生主動學習的意識。工業(yè)機器人RobotStudio仿真軟件能夠有效構建虛擬三維實訓場景，模擬真實場景，有利于學生提前熟悉實際操作的環(huán)境與內(nèi)容。由于其交互性強，學生能夠快速掌握操作的技巧，對學習過程中出現(xiàn)的問題進行驗證，并得到直觀的結果，因此極大地激發(fā)了學生的學習創(chuàng)造力，培養(yǎng)了學生學習的主觀能動性。1.3能夠搭建實際的操作情境，實現(xiàn)實際工作環(huán)境的無縫對接工業(yè)機器人RobotStudio仿真軟件能夠模擬仿真焊接、碼垛、搬運、噴涂、裝配等多種現(xiàn)場的工作，學生可脫離現(xiàn)場條件的束縛模擬搭建實際崗位情境，通過仿真操作可了解實際崗位要求，培養(yǎng)自身提前適應崗位的能力，實現(xiàn)實訓教學內(nèi)容與實際工作崗位能力的無縫對接。

2RobotStudio仿真軟件在信息化教學中的應用實例

在仿真軟件教學中采用任務驅(qū)動法，將學生分成若干個小組，分組讓機械手在機器人工作臺上繪制三角形或矩形的場景，從而進行模擬。仿真過程分為布局基本工作站、建立機器人虛擬系統(tǒng)及工件坐標、建立并調(diào)試示教路徑、再現(xiàn)示教路徑四個部分[2]，如圖1所示。第一，機器人使用的工具為畫筆，合理導入工作臺模型。第二，依據(jù)布局來設置機器人系統(tǒng)，建立機器人虛擬操控器，讓機器人具備電器操控特點，并且在工作臺中設立三個工作坐標點。第三，使用機器人“手動線性”進行操作，利用設定好的定位來調(diào)整機器人位置，之后確定教學，手動線性對話的設計如圖2所示。使用MvoeJ與MoveL指令展開教學編程，直線軌跡指令如圖3所示。第四，把教學路徑和虛擬控制器進行同步，啟動仿真軟件同時實現(xiàn)教學路徑圖。下圖4為直線軌跡與教學再現(xiàn)的實現(xiàn)成果。利用工業(yè)機器人虛擬仿真軟件RobotStudio為學生提供現(xiàn)場化教學的同時還能重現(xiàn)仿真教學，讓學生們能更容易理解工業(yè)機器人的概念，把握其在工作中的基本需求，掌握程序指令使用的調(diào)節(jié)與編程，更了解工業(yè)機器人的使用方式[3]，為將來的工作打下堅固的基礎的同時，還更加了解工業(yè)機器人的實際操作過程。另外，通過軟件的仿真，也能讓學生熟悉工業(yè)機器人的模擬操作，避免在實際操作過程中因為誤操作而撞壞昂貴的設備，導致不必要的損失。

3虛擬仿真技術在使用過程中存在的問題及解決策略

3.1存在問題。3.1.1與現(xiàn)場設備的實際操作還是存在一定的差距。但虛擬仿真畢竟不是真實的設備，它也代替不了真實的設備，它和現(xiàn)場實際操作存在著一定程度的差距，比如在軟件操作中學生最容易忽視的就是安全意識，通過軟件操作，很容易忽視安全意識，容易麻痹大意，還有很容易忽視工業(yè)機器人的安全操作規(guī)程，等等。因此，遇到這樣的問題，同學們就會欠缺解決突發(fā)事件的能力。3.1.2難以滿足所有不同型號設備的教學需求。一些學校設立的工業(yè)機器人操作實驗室，因日常教學與比賽的原因，會建設類型不同的工業(yè)機器人教學訓練室，在利用仿真軟件過程中，只能使用某一個單一型號的教學軟件，它難以兼顧不同品牌的機器人。3.2解決策略。3.2.1虛實結合，有效開展信息化教學。教師在教學過程中，不能一味地只追求信息化教學，要把仿真虛擬技術和實際機器操作有效地結合起來，并把它們之間的差異表述明確，研究透徹，給學生樹立良好的學習習慣，也向同學們強調(diào)實際操作的重要性。要讓學生嚴格按照實際操作規(guī)范進行訓練，具備較強的安全操作認知，讓學生們順利實現(xiàn)虛擬操作和實際操作之間的融合。3.2.2以點概面，建設工業(yè)機器人專業(yè)的信息化課程體系。RobotStudio仿真機器人軟件在使用過程中，不能和其他的仿真軟件進行兼容，成為了面臨的最大問題。對于這個問題，必須設立一個統(tǒng)一的虛擬仿真操作教學課程，以該軟件作為學習基礎，提高學生對其他品牌機器人的理解和操作能力。因此，老師要通過數(shù)據(jù)化資源平臺努力建設不同品牌的仿真機器人教學課程，并且在不同的虛擬仿真機器人軟件中進行操作之前，均需要了解其特點，同時對其進行歸納與總結，拓寬學生對知識的認知面[4]。

4結語

虛擬仿真軟件可以進行機器人教學和場景再現(xiàn)等教學操作，讓學生們對虛擬仿真操作具有更強的理解能力，對教學也具有直觀的認知，了解并且熟悉機器人訓練操作方式，提高學生的學習速度，同時還能確保學生們理解掌握其中的重點，突破教學難題。此外，利用這種教學方式，能夠確保學生們的安全，同時還能避免在實際操作過程中對機器人造成的損失與破壞。實操教學和仿真教學相互結合，提升了教學的整體效果。

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第4篇

（臺州職業(yè)技術學院 浙江 臺州 318000）

摘要：在“工業(yè)機器人安裝與調(diào)試”學習領域課程開發(fā)過程中，確定該課程應使學生具備工業(yè)機器人安裝、工業(yè)機器人調(diào)試、工業(yè)機器人編程操控以及工業(yè)機器人檢修維護等能力。深入企業(yè)調(diào)研，明確典型工作崗位，分析課程所對應的典型工作任務；從高職學生的基本情況出發(fā)，對典型工作任務進行提煉形成行動領域；按行動領域所承載的知識、能力的相互關系構建學習領域；按照每個學習情境對應一個完整的工作過程的原則構建學習情境；最后按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步法實施教學。在教學過程中盡可能為學生提供類似企業(yè)的真實工作環(huán)境、國家或行業(yè)標準、任務單和計劃書等資料。

關鍵詞 ：高職；工業(yè)機器人安裝與調(diào)試；課程開發(fā)；學習情境

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）04-0086-05

工業(yè)機器人（Industrial Robots）簡稱IR，是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術制定的原則綱領行動。工業(yè)機器人具有高效、可靠的優(yōu)點，在自動化生產(chǎn)線中應用日益廣泛，如在汽車工業(yè)中完成焊接、搬運、噴涂和裝配等工作。此外，我國的民營企業(yè)也逐漸認識到了工業(yè)機器人的優(yōu)勢，對工業(yè)機器人的采用量逐年增加。但這些企業(yè)存在著裝機量不高、人才流動性強和培訓不到位等問題，因而對工業(yè)機器人應用維護人才需求較大和要求較高，高職院校有必要加強對這方面人才的培養(yǎng)力度。

課程開發(fā)原則和流程

（一）課程開發(fā)原則

作為臺州職業(yè)技術學院機電一體化技術專業(yè)的核心課程，“工業(yè)機器人安裝與調(diào)試”的開設原則是以企業(yè)實際需要為根本出發(fā)點，通過教師進入企業(yè)實地調(diào)研，總結典型工作任務，完成調(diào)研報告，最終確定工業(yè)機器人課程教學內(nèi)容及范圍。包括：工業(yè)機器人及柔性自動化生產(chǎn)線的安裝，辨識電器原理圖，根據(jù)需要編寫程序和調(diào)試代碼以及各種故障的診斷和維修。以項目化實訓為主線，以學生親歷實踐為導向，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的綜合職業(yè)能力。通過課程的學習，讓學生具備常規(guī)工業(yè)機器人及柔性自動化生產(chǎn)線安裝調(diào)試和故障診斷與維修能力，適應未來社會對工業(yè)機器人領域人才的需求。

（二）課程開發(fā)流程

“工業(yè)機器人安裝與調(diào)試”課程開發(fā)的整體流程包括：教師深入工業(yè)機器人研發(fā)或應用型企業(yè)調(diào)研，通過走訪、參觀、座談、研討等形式，了解與本課程相關人才的社會需求情況，相關行業(yè)對本課程開發(fā)的要求及企業(yè)的典型工作任務的信息，為確定課程定位，制定課程開發(fā)方案，培養(yǎng)適應社會發(fā)展需求的高素質(zhì)技術技能型人才提供依據(jù)。從高職學生的實際情況出發(fā)，遵從學生認知規(guī)律，與企業(yè)實踐專家一起對典型工作任務進行提煉形成行動領域。按行動領域所承載的知識、能力的相互關系構建學習領域，制定出課程方案和課程標準。并在實踐專家指導下設計符合工作過程的學習情境。最后，按照六步法進行課程的實施和評價。整個課程開發(fā)流程如圖1所示。

課程開發(fā)過程

（一）企業(yè)調(diào)研

交通運輸裝備制造業(yè)與特色裝備制造業(yè)是臺州市兩大傳統(tǒng)優(yōu)勢主導產(chǎn)業(yè)。臺州地區(qū)現(xiàn)有汽車、摩托車及配件生產(chǎn)企業(yè)3 000多家，不乏吉利、吉奧、錢江等汽車行業(yè)知名龍頭企業(yè)。我們利用假期先后走訪了溫嶺市風云機器人有限公司、浙江安露清洗機有限公司、吉利集團、浙江吉奧汽車有限公司等企業(yè)。了解就業(yè)崗位的主要工作任務，企業(yè)對高職從事工業(yè)機器人及自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試工作畢業(yè)生的專業(yè)技能、社會能力和職業(yè)素養(yǎng)的具體要求，并與企業(yè)實踐專家探討工業(yè)機器人及自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程開設的有關情況。首先，我們擬定了調(diào)研方案，選定樣本為企業(yè)經(jīng)理、一線的維修工、車間和部門領導以及畢業(yè)生等，采取訪談和問卷調(diào)研相結合的方式。擬定調(diào)研方案之后，調(diào)研與工業(yè)機器人安裝調(diào)試及維修有關崗位，包括崗位名稱、級別、人數(shù)、崗位職責，然后了解所有這些崗位畢業(yè)生是如何在崗位之間調(diào)動的，以此獲得畢業(yè)生崗位升遷的一般路線圖。獲得具體崗位之后，確定畢業(yè)生在這個崗位上從事的具體工作項目，在此基礎上，再一次向企業(yè)和畢業(yè)生征詢意見，重點了解對學生職業(yè)素質(zhì)和社會能力培養(yǎng)的具體要求，了解畢業(yè)生對擬開設課程知識學習的具體建議。主要形成四項調(diào)研成果：該課程培養(yǎng)的學生典型就業(yè)崗位、課程培養(yǎng)目標，企業(yè)要求和崗位工作項目。

典型工作崗位分析 通過調(diào)查分析確定工業(yè)機器人及自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試典型工作崗位包括：工業(yè)機器人及柔性自動化生產(chǎn)線操作工、維修工、電氣工程師、編程調(diào)試工程師、自動化生產(chǎn)線班組長、車間主任或項目經(jīng)理。

課程培養(yǎng)目標 以就業(yè)為導向確定課程培養(yǎng)目標：學生以獨立或小組合作的形式，通過教師指導或借助各種資料，制定工業(yè)機器人的安裝和調(diào)試作業(yè)計劃，在規(guī)定時間內(nèi)完成上述計劃、實施、檢查并進行評價反饋。在實施計劃的過程中，使用工具、設備和材料等要符合勞動安全和環(huán)境保護規(guī)定，對已完成的任務進行記錄、存檔和評價反饋。

企業(yè)要求 通過調(diào)研，歸納出企業(yè)對工業(yè)機器人及自動化生產(chǎn)線安調(diào)和維修人員的要求是：要具有良好的職業(yè)態(tài)度；具備各種常用工具和專用工具使用技能；具備一定的電工知識，熟識常見的電氣線路圖；能夠掌握工業(yè)機器人行業(yè)前沿技術知識動態(tài)；對設備具有保養(yǎng)、操作、維護能力；對專用維修檢測儀器的數(shù)據(jù)能夠分析，能夠運用數(shù)據(jù)流分析判斷故障產(chǎn)生的原因，能夠制定相應的維修計劃并實施，能夠向領導匯報情況；具有一定的寫作能力與獲取信息的能力；具有團結協(xié)作、組織協(xié)調(diào)能力和繼續(xù)學習能力；了解工業(yè)機器人及自動化生產(chǎn)線整體和各模塊的工作原理，了解各個模塊間的通訊，能夠具備根據(jù)任務的簡單變化修改相應控制程序的能力。

崗位工作項目 企業(yè)調(diào)查顯示，工業(yè)機器人安裝和調(diào)試人員主要從事的工作包括新建生產(chǎn)線的安裝和調(diào)試、定期維護和保養(yǎng)、綜合故障診斷和維修、生產(chǎn)線功能的擴展和研發(fā)、生產(chǎn)線質(zhì)量控制和檢驗等。

（二）典型工作任務描述

在企業(yè)實地走訪調(diào)研基礎上，提煉“工業(yè)機器人安裝與調(diào)試”典型工作任務，如下頁表1所示。

（三）崗位能力分析

通過崗位分析，“工業(yè)機器人安裝與調(diào)試”課程應培養(yǎng)學生三方面的能力，即知識能力、社會能力和方法能力。

知識能力 了解工業(yè)機器人技術的基本概念和基本理論；了解工業(yè)機器人系統(tǒng)的組成及工作原理；學會商業(yè)談判、合同簽訂并根據(jù)技術要求設計工作計劃和行動方案的方法；學會與工業(yè)機器人有關的英語；學會根據(jù)工業(yè)機器人的機械結構，制定機械和電器元件的拆裝順序；掌握氣動元件、傳感器、電動元件、PLC裝置在工業(yè)機器人中的作用并繪制相應的電路圖；掌握工業(yè)機器人的模塊化組裝、調(diào)試、控制與維護的基本方法；掌握工業(yè)機器人的編程語言，編寫較簡單的調(diào)試程序；掌握工業(yè)機器人常見故障診斷和維護方法。

社會能力 養(yǎng)成積極思考問題、主動學習的習慣；培養(yǎng)良好的團隊合作精神，樂于助人；培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和規(guī)范、安全、環(huán)保、成本和質(zhì)量意識；養(yǎng)成勇于克服困難的精神，具有較強的忍耐力；養(yǎng)成及時完成階段性工作任務的習慣。

方法能力 能夠根據(jù)任務需要查閱相關資料、制定工作計劃的能力，解決實際問題的能力，獨立學習新知識、新技術的能力，評估總結工作結果的能力；能夠正確閱讀工業(yè)機器人部件裝配圖、零件圖和技術文件，進行機械部件裝配；能夠正確閱讀工業(yè)機器人的電氣原理圖、電氣安裝圖，完成電氣裝配；能夠編寫適用于不同工作任務的工業(yè)機器人調(diào)試程序；能夠使用工業(yè)機器人安裝與調(diào)試常用的機械工具，電子工具和相關儀器儀表；能夠及時詳細地記錄工業(yè)機器人安裝與調(diào)試過程的工作日記、總結工作經(jīng)驗以供日后使用；能夠檢測和處理工業(yè)機器人的各種常見故障，并作相應檢查維修工作記錄；能夠在工作過程中使用相關專業(yè)英語進行簡單的交流。

（四）學習情境設計

學習情境是在典型工作任務基礎之上，由專任教師和企業(yè)專家共同開發(fā)設計用于教學的“情形”和“環(huán)境”，是對典型工作任務進行教學化處理的結果。德萊弗斯（S E Dreyfus）等人研究發(fā)現(xiàn)：“人的職業(yè)成長遵循從初學者到專家的邏輯發(fā)展規(guī)律，其發(fā)展過程分為初學者、高級初學者、有能力者、熟練者和專家五個階段”。職業(yè)教育教學的根本任務是通過一定科學合理的方法把初學者帶入更高級的階段。因此，對于教學情境的選擇和設計應充分考慮上述因素，以工作任務為導向，符合職業(yè)發(fā)展過程和學生認知規(guī)律，突出職業(yè)能力訓練，使學生掌握工業(yè)機器人安裝和調(diào)試的核心技能。通過前期企業(yè)調(diào)研，得到了企業(yè)工業(yè)機器人安裝和調(diào)試的典型工作任務，對典型工作任務進行提煉后形成行動領域從而構建相應的學習領域。

臺州職業(yè)技術學院機電一體化技術專業(yè)學生在學習“工業(yè)機器人安裝和調(diào)試”課程之前已經(jīng)具備一定的機械設計、液壓和氣動技術、PLC編程以及常見電機及其控制方法的基礎，但是缺少對機器人的認知。故在設計學習情境時以積木式機器人為載體，先安排16課時讓學生對原有知識進行溫故知新，同時了解工業(yè)機器人的相關定義，了解企業(yè)自動化生產(chǎn)線改造的過程和方法，學習機器人安裝和調(diào)試的基本原理、手段和方法，提高學生學習興趣和探索新知識的熱情。然后，從關節(jié)（直角坐標）兩種典型的工業(yè)機器人入手（應用場合包括焊接、噴涂、搬運、立體倉庫等），作為進階情境，實現(xiàn)工業(yè)機器人基本的空間定位和目標識別功能，學會根據(jù)任務需要設計末端執(zhí)行機構的方法。最后，以關節(jié)機器人為核心的柔性生產(chǎn)線作為高級學習情境，該情境又細分為七個子任務，即供料單元安裝和調(diào)試、防護單元安裝和調(diào)試、輸送單元安裝和調(diào)試、加工單元安裝和調(diào)試、視覺單元安裝和調(diào)試、生產(chǎn)線的整體聯(lián)調(diào)以及故障診斷和維修維護。最終實現(xiàn)由一部工業(yè)機器人和其他部件構成的柔性制造系統(tǒng)能同時監(jiān)管三臺加工中心的加工任務，并實施自動上下料及相關的自動化模式。

PLC與機器人控制器、加工中心的嵌入控制實現(xiàn)獨立總線控制，并運用觸摸屏及相應模塊實現(xiàn)顯示、控制、操作于一體的應用。電氣控制與機器人操作分布在不同的區(qū)域，實現(xiàn)控制與操作分開。完成必要的設備改造和基礎設施修造工作。提供自動化的零件料倉和其他輔助機械手，直至加工中心區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無人車間。

基于工作過程的學習情境設計充分體現(xiàn)了從初學者到專家的邏輯發(fā)展規(guī)律，具體學習情境設計如圖2所示。

課程教學實施

“工業(yè)機器人安裝與調(diào)試”課程的實施遵循項目教學、任務驅(qū)動，理論教學和實踐教學一體，以及做中學原則。以工作過程為導向，以培養(yǎng)學生的技能和綜合職業(yè)素質(zhì)為核心。每個學習情境都按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步法實施教學。在教學實施過程中，除了融入企業(yè)元素的學訓一體化的工業(yè)機器人實踐性教學基地，滿足技能訓練的要求外，還提供必要的資源，包括學生工作頁、學習指南、課程參考書、廠家提供的安裝和調(diào)試說明書和手冊以及常見故障診斷維護方法、多媒體教學資料等。其中，學生工作頁中融入任務單、資訊單、案例單、信息單、計劃單、決策單、實施單、檢查評價單和教學反饋單等欄目。以工業(yè)機器人機械結構的裝調(diào)教學為例加以說明，其實施過程如表2所示。

在整個實施過程中，我們遇到并成功解決了三個問題：（1）設備數(shù)量難以滿足教學需求的問題。由于工業(yè)機器人及其柔性生產(chǎn)線價格昂貴，因此，能夠提供給學生實訓的設備數(shù)量相當有限，這就需要解決僧多粥少的局面。通過合理安排實訓項目，學生分組輪換等手段解決。如學生在進行工業(yè)機器人電氣系統(tǒng)的安裝和調(diào)試項目時，可將該項目分為電氣元件的識別、電源模塊的安裝和調(diào)試、驅(qū)動模塊的安裝和調(diào)試、控制模塊的安裝和調(diào)試，將學生分組后在這四個子任務中輪換。另外，可通過購買其他類型的機器人輔助教學設備分擔壓力。（2）設備保修和教學實施的問題。在實施工業(yè)機器人及柔性生產(chǎn)線故障診斷和維修維護任務時，為了使學生深入理解掌握維護維修的方法，必須全面了解工業(yè)機器人及配套設備的結構，包括外部可見的和內(nèi)部不可見部分，如內(nèi)部傳動機構、減速系統(tǒng)等構造。受工業(yè)機器人廠家的保養(yǎng)準則限制以及笨重的零部件給檢測造成的潛在風險，對于內(nèi)部結構往往以圖片講解為主，學生無法獲得直觀的體驗。可從二手市場采購形同或相似型號的工業(yè)機器人給學生拆裝，幫助其了解工業(yè)機器人的內(nèi)部結構和維護相關知識?；蛘咭牍I(yè)機器人模擬軟件構建虛擬的工作環(huán)境輔助教學。（3）社會評價無法貫穿學期教學過程的問題。本課程不是傳授單一技能，而是在學完了各相關專業(yè)課的基礎上，用工業(yè)機器人安裝與調(diào)試這個載體，將其進行綜合。所以，評價體系應該圍繞各相關專業(yè)知識和技能的綜合運用水平，使學生明確感受到對一個系統(tǒng)的掌握和成就感。教學評價采取多種方式，包括自我評價、學生評價、教師評價和社會評價，同時設計了相應的評價表，以更好地反饋教學信息，指導教學質(zhì)量不斷改進。在以上四種評價中，當屬社會評價比較難以實施，兼職教師授課的時間有限，無法自始至終貫穿整個學期的教學過程。我們通過遠程視頻聯(lián)接的方法，讓兼職教師參與指導學生的工作過程，參與學生成果的評價。學生亦可由視頻系統(tǒng)向兼職教師提問，隨時進行交流。

以工業(yè)關節(jié)機器人為核心的柔性生產(chǎn)線的安裝和調(diào)試課程在高職院校中開設和實施為數(shù)不多，可借鑒的經(jīng)驗甚少。我們立足臺州，服務地方經(jīng)濟，通過前期大量企業(yè)實地走訪調(diào)研、與企業(yè)實踐專家和課程開發(fā)專家一起制定了切實可行符合高職院校學生認知規(guī)律的課程標準，開發(fā)了基于工作過程、任務驅(qū)動的學習情境，并在課程實施過程中靈活調(diào)整，及時更新、補充、修改教學內(nèi)容，實現(xiàn)課程的動態(tài)反饋，完成課程內(nèi)容的閉環(huán)控制。通過課程學習，學生取得了多項實質(zhì)性成果。

參考文獻：

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第5篇

 

關鍵詞：CDIO；工業(yè)機器人技術基礎；教學改革；

 

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），以工程項目為載體，培養(yǎng)學生的工程能力、個人的學術知識和運用知識解決問題等能力。它是麻省理工學院(MIT)和瑞典皇家工學院等四所大學從2000年開始經(jīng)過四年研究創(chuàng)立的教育理念。CDIO工程教育模式近年來逐漸在職業(yè)教育中被廣泛運用[1-2]。工業(yè)機器人技術專業(yè)是近幾年在職業(yè)教育院校中新興的專業(yè)，缺乏教學經(jīng)驗的積累。為了更好的實現(xiàn)“面向工程應用”的教學目標，借鑒成功的教學方法是一種有效途徑。

高等職業(yè)教育中的教學改革

高等職業(yè)教育作為高等教育體系中的一種類型，肩負著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設、服務和管理第一線需要的高素質(zhì)的技術應用型和職業(yè)技能型高等專業(yè)人才的使命[3]。參照《國務院關于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》中的指導思想，高職教育改革以服務發(fā)展為宗旨，以促進就業(yè)為導向，適應經(jīng)濟新常態(tài)和技術技能人才成長成才需要，完善產(chǎn)教融合、協(xié)同育人機制，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構建教學標準體系。教學體系要緊貼崗位實際工作過程，不斷更新課程內(nèi)容，根據(jù)實際需要調(diào)整課程結構。依據(jù)職業(yè)教育服務產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟，培養(yǎng)學生個體的多樣性，深化多種模式的課程改革，創(chuàng)新教學方式方法[4]。

《工業(yè)機器人技術基礎》是一門機電一體化、工業(yè)機器人技術等專業(yè)的專業(yè)基礎課程，應用性很強。由于《工業(yè)機器人技術基礎》是一門新的課程，缺乏教學經(jīng)驗的積累。因此，本課程需要在企業(yè)調(diào)研的基礎上，參照有效的CDIO教學模式進行設計、引進企業(yè)的機器人應用工業(yè)案例。既要兼顧理論教學又要突出實踐應用。高職學生特點則是實踐操作興趣濃厚，理論學習相對薄弱。鑒于諸多因素，在課程設計上就要兼顧理論學習與實際操作。因此在這門課程教學設計基本思路是把知識點、技能點的學習融入到每個具體的工作任務中，以CDIO的模式展開，實現(xiàn)理論與實踐結合，以學生關注的點為基礎，在傳授知識過程中注重工程應用能力培養(yǎng)，強化學生的自學能力與分析問題解決問題的能力。具體做法是：

1.             任務驅(qū)動、項目教學

課程教學過程中把知識點、技能點的學習融入到每個具體的工作任務中，每個任務按照“任務導入—任務分析—相關知識—任務實施”來具體展開。任務的選擇強調(diào)源于生活和工程實際，注重內(nèi)容的典型性、實用性，理論知識的選擇上以“適合、夠用”為原則使教學內(nèi)容直觀、具體、形象，易于接受，有利于樹立學生獨立解決問題的自信心。

例如在講到工業(yè)機器人的手臂結構的時候，本單元的重點學習目標是要理解工業(yè)機器人組成以及零件的相互關系。對于學生來說一些基本的零件結構是他們熟悉的，但伺服電機和齒輪減速器是完全陌生的。所以在授課時我們以認識機器人的零件組成作為問題的出發(fā)點，以工業(yè)應用中的小案例、用三維軟件進行結構展示為方法展開教學，這樣很容易被學生接受。

2.         情境式教學

本課程改變了傳統(tǒng)的將理論與實訓分開的教學模式，在教學中設計了6個學習情境，每個情境都以相應的工業(yè)案例為主線，配合Solidwoks、SimaticVS、EpsonRC等仿真軟件的使用，按照“資訊決策計劃實施檢查評價”的流程授課，使學員能夠在“學中做、玩中學”，可以有效地激發(fā)學生的學習興趣和問題解決能力。這里以工業(yè)機器人的視覺為例。

任務：怎么樣讓工業(yè)機器人智能化程度更高。

任務分析：問題1：工業(yè)機器人怎么發(fā)現(xiàn)零件的位置？問題2：怎么精準的抓取這些零件？

要想解決上述問題，就需要了解工業(yè)機器人視覺工作原理。這樣就引發(fā)了學生對視覺的組成、作用以及視覺系統(tǒng)各部分的工作原理等相關基本知識學習的興趣。

在教學過程中，理解工業(yè)機器人視覺的工作原理后，對工業(yè)機器人視覺的作用進行分析，此時會用到工業(yè)案例法，并對此案例經(jīng)行反復研究，最后再利用視覺仿真軟件SimaticVS構建視覺系統(tǒng)，在電腦上仿真，驗證搭建的系統(tǒng)是否符合技術要求。

3.         小班互動式教學

以項目為導向任務驅(qū)動的教學模式勢必要求課堂人數(shù)要小班制才能達到更好的教學效果。本課程全部采用不超過24人的小班制教學，全程在實訓室進行，主要以“邊講邊練”并根據(jù)授課內(nèi)容靈活以“先講后練”和“先練后講”等方式增加課堂師生互動。

4.         承擔項目的能力訓練

除了課堂教學外，我們還以學期項目的形式，讓學生在學期最初的時候就可以結合所學課程的知識內(nèi)容，自主選題開展學期項目。三五個同學為一組可以自主選擇指導老師。整個過程從資料收集，題目申報，項目實施，項目匯報等讓學生充分參與和主導整個項目，擴展學生的知識面和工程認識，提高學生對工程項目的整個流程的認知。通過團隊形式完成整個項目也有利于合作精神的培養(yǎng)。

課程評估

（1) 考核和評價：

以能力為主的評價機制，課程考核方式采用過程性評價與目標性評價相結合；理論與實踐相結合；技能與作業(yè)態(tài)度相結合；采用筆試、操作相結合；學生之間自評、互評相結合?？己藢W生能力，綜合評價學生。學習效果評價。理論教學采取期末閉卷考試的辦法。平時成績占60％（含實訓），期末成績占40％。

（2) 教師的教學技能：

教師通過深入企業(yè)走訪和承擔工業(yè)機器人相關的企業(yè)培訓等途徑，了解最近機器人及企業(yè)的需求，引進企業(yè)工業(yè)機器人的應用案例，促使教學與生產(chǎn)實際結合，實現(xiàn)工程應用的目的。以培養(yǎng)學生的自學能力和良好習慣為線索，把自學能力作為邏輯思維能力、計算能力、空間想象能力、分析與解決問題能力等一切能力的基礎能力貫穿教學的全過程。特點是有效地廢除了注入式、滿堂灌的教學方法,滿足不同層次學生的求知欲望。課前布置自學題目，組織好學生的自學及小組討論——上課組織學生發(fā)言討論——老師點評指導——進行全課總結，布置下章節(jié)自學題目。

課程質(zhì)量監(jiān)控體系

我院設立了專門的教學監(jiān)管體系（學校+企業(yè)），督導組會不定期地進行課堂教學的抽查與監(jiān)管。作為平臺課程實行了教考分離制度，促進學生能力的提高。更重要的是經(jīng)過項目化訓練的畢業(yè)生，在工作崗位上表現(xiàn)出色普遍受到企業(yè)的好評，這是對我們課程質(zhì)量好壞最客觀的評價。

通過教學實踐，CDIO教學模式在《工業(yè)機器人技術基礎》課程已初見成效，主要體現(xiàn)在學生在學習過程中表現(xiàn)出了很高積極性，在學期項目實施中取得了技能的提升，具有一定的項目策劃、組織、實施、協(xié)調(diào)的能力。我院學生多次參加各類競賽并獲得獎項，在2015年蘇南全球創(chuàng)客大賽中表現(xiàn)突出。

依據(jù)十三五規(guī)劃高職建設指導思路，進行平臺基礎課程的教學改革。以高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)目標，確立“以技能為核心，在學中做，在做中學，學練合一”的教學模式，充分利用現(xiàn)代教育技術，逐步建立網(wǎng)絡教學資源，使學生掌握工業(yè)機器人的基本理論、分析機器人應用工業(yè)應用案例的基本方法和進行實驗驗證的初步技能，形成“教、學、做”一體化的具有高職特色的課程。持續(xù)與企業(yè)緊密合作，緊隨企業(yè)技術的需求更新案例項目。

結束語

CDIO教學模式應用在《工業(yè)機器人技術基礎》課程中，是學院借鑒新加坡南洋理工工程化、模塊化的成功案例，利用CDIO教育模式對《工業(yè)機器人技術基礎》新的課程教學進行改革，是高等職業(yè)教育的課程改革的一部分。通過CDIO教學模式的應用，等到了老師與學生的高度認可。

參考文獻：

[1]      顧佩華,包能勝.等CDIO在中國高等工程教育研究:2012.03:34-40

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[4]      徐兵.學期項目運行模式的構建實踐,高等工程教育研究,2014(2):122-125

丁慎平，講師，研究方向：工業(yè)機器人技術，郵箱：dspa@qq.com

第6篇

摘 要：本文介紹了理實一體化課程弧焊機器人操作與編程精品教材的開發(fā)與建設過程。教材開發(fā)與課程開發(fā)密不可分，教材與課程的開發(fā)都應基于企業(yè)崗位的需求與人才培養(yǎng)目標。精品教材的打造更是修訂與使用多次循環(huán)的結果。

關鍵詞 ：理實一體化課程 弧焊機器人操作與編程 精品教材 課程開發(fā) 立體化資源

課 題：北京市職業(yè)院校教師素質(zhì)提高工程·優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)計劃項目資助。

一、開發(fā)理實一體化課程弧焊機器人操作與編程教材的必要性

大型焊接結構及新型結構材料的應用對焊接技術提出了很高的要求，反過來也促進了焊接技術與焊接工藝的發(fā)展，促進了焊接生產(chǎn)的機械化和自動化?；『笝C器人、點焊機器人、自動焊接生產(chǎn)線在我國制造業(yè)中應用越來越廣泛。雖然，國內(nèi)關于機器人方面的專著、教材已經(jīng)有很多，但普遍是偏向理論與研究，不能滿足實際操作與應用的需要，更沒有適合高職層次的以弧焊機器人操作與編程為主的教材。目前企業(yè)的弧焊機器人操作與編程人員的培養(yǎng)只能依靠各種機器人生產(chǎn)廠家的培訓或產(chǎn)品使用手冊，缺乏相關的系統(tǒng)學習與理論指導，因此，開發(fā)以操作為主，兼顧基本理論的高職弧焊機器人操作方面的教材是十分必要的。

二、教材開發(fā)方法與過程

該教材的開發(fā)以培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)為基礎，以職業(yè)能力為本位；以企業(yè)需求為基本依據(jù)，以就業(yè)為導向；適應企業(yè)技術發(fā)展，體現(xiàn)教學內(nèi)容的先進性和前瞻性。

1.進行企業(yè)調(diào)研明確設置課程的必要性

在進行課程開發(fā)之前，我們針對北京在制造業(yè)中的焊接技術應用情況進行了企業(yè)調(diào)研，如航天一院211廠、航天二院699廠、航天二院283廠、北京中麗制機工程有限公司、北京地鐵車輛廠、北京重型電機廠等。通過對企業(yè)專家工人訪談，提取典型工作任務，分析崗位職業(yè)能力，按照人才培養(yǎng)目標、就業(yè)崗位要求，在課程體系中設置了旨在培養(yǎng)技能應用、職業(yè)素質(zhì)及社會、方法能力的核心課程，如焊接結構生產(chǎn)、焊接方法與設備、弧焊機器人操作與編程等。

該課程的設置主要圍繞自動焊接中弧焊機器人的基本操作與編程內(nèi)容。通過該課程學習，使學生掌握工業(yè)機器人的應用，如搬運、碼垛及弧焊機器人的自動焊接技術和焊接工藝知識和配套設備的使用能力。同時通過焊接工藝與自動化技術的系統(tǒng)學習，使學生具備理論基礎的應用能力，奠定可持續(xù)發(fā)展的基礎。

2.根據(jù)課程目標確定教學內(nèi)容與教學項目

依據(jù)焊接技術及自動化專業(yè)對焊接機器人操作與編程高端技能型人才的培養(yǎng)目標要求，課程內(nèi)容主要包含工業(yè)機器人的基本概念、分類及應用，弧焊機器人的基本操作與編程等。為實現(xiàn)理實一體化教學，教學項目的設計要基于工作過程。該課程共包含六個項目，每個項目包含1～2個工作任務，項目內(nèi)容編排按照學習目標，知識準備、任務實施、教學評價、學后感言及思考與練習。實現(xiàn)以源于企業(yè)的真實工作任務為載體，以學生為主體，通過“教學訓做評”一體化教學，培養(yǎng)學生機器人操作與編程的能力；滿足現(xiàn)代制造企業(yè)機器人相關工作崗位對高端技能型人才的專業(yè)技術能力、職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。

3.立體化教學資源的開發(fā)與建設

為激發(fā)學生的學習興趣，加強學習效果，與該教材配套開發(fā)了多種立體化教學資源。如設備圖片，實時錄像及二、三維動畫，仿真軟件及網(wǎng)絡教學環(huán)境等。仿真訓練還可以提高設備安全性，使用離線編程軟件，進行計算機仿真操作，如機器人選型、機器人操作、機器人編程及典型焊接接頭的焊接仿真訓練，使學生在虛擬環(huán)境下完成機器人操作的基本訓練，以便在實際環(huán)境實訓時提高設備的安全性。以網(wǎng)絡教學平臺為學生提供自主學習之便，將課程資料如課程標準、技術資料、電子教案、多媒體課件、習題、自我檢測及課程問卷等全部上網(wǎng)，學生可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)自主學習。

三、教材特色

教材的編寫貫徹先進的教學理念，以技能訓練為主線，相關知識為支撐，重點培養(yǎng)學生的操作能力。教材特色與創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是構建基于工作過程的教材體系結構，以學生為中心，實現(xiàn)理實一體化教學。該教材打破了傳統(tǒng)教材的章節(jié)體系結構，采用了更加適合于職業(yè)技能型人才培養(yǎng)的基于工作過程的項目和任務的內(nèi)容體系結構。將學習任務及要求在“工作任務書”中進行描述；將完成任務必需的理論知識和操作方法在每一任務的“知識準備”中進行陳述；將教學組織和實施方法在“任務實施”中進行建議；將每一項目的教學效果在“教學評價”和“學后感言”中進行總結和反思；將新技術、新知識在“知識拓展”中進行介紹。這樣的教材體系結構便于實現(xiàn)以學生為中心，進行理實一體化教學，學生邊學邊練，通過學習可以掌握機器人弧焊崗位所要求的操作技能。

二是符合專業(yè)人才培養(yǎng)目標和課程標準，以真實工作任務為載體，循序漸進學習理論知識、掌握專業(yè)技能、培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)，滿足企業(yè)對高端技術技能型人才的崗位需求。該教材經(jīng)歷了從講義校本教材教材出版的積累和完善過程，以編者多年的企業(yè)經(jīng)歷及對機器人焊接崗位人才要求的調(diào)研，以企業(yè)實際案例為基礎，依據(jù)該專業(yè)對弧焊機器人應用方面高端技術技能型人才的培養(yǎng)目標，廣泛征求了企業(yè)專家和同類學校教師的意見，以企業(yè)應用廣泛、銷量世界排名第一的ABB機器人為例，介紹其基本操作與編程方法，以達到觸類旁通的目的，在實際操作中學會工業(yè)機器人的基本理論。

從認識工業(yè)機器人、手動操縱機器人、工業(yè)機器人編程、典型接頭焊接與編程、工業(yè)機器人的離線編程等方面，由淺到深、由簡單到復雜、由局部到全部，使學生按照認知規(guī)律，理解工業(yè)機器人的結構和工作原理，掌握機器人操縱與編程的方法。項目內(nèi)容涵蓋了工業(yè)機器人及弧焊應用的主要內(nèi)容，每個任務在相關的理論知識陳述之后，安排學生動手操縱機器人，并使學生在掌握理論、提高技能的同時逐步建立規(guī)范的工作意識。

三是填補了國內(nèi)高職層次弧焊機器人操作類教材的空白，提升了焊接技術及自動化專業(yè)畢業(yè)生的應用層次。該教材的出版填補了國內(nèi)高職層次弧焊機器人操作教材的空白。學生通過學習可以掌握先進的機器人焊接技術，從而提升了畢業(yè)生的應用層次。

四是與企業(yè)技術人員共同開發(fā)，使教材的內(nèi)容與使用更符合企業(yè)的崗位要求。

四、教材使用效果

作為專業(yè)核心課程教材，在學校2006級焊接技術及自動化專業(yè)學生作為講義使用；根據(jù)使用情況經(jīng)過修訂編寫出校本教材在2007級和2008級學生中使用；經(jīng)過再修訂于2011年4月正式出版，出版教材已作為學校2009級以后學生的教學用書。該教材在2013年經(jīng)過遴選被評為北京市高等教育精品教材。

使用該教材進行教學，使學生在“做中學，學中做”， 將教、學、訓、做、評融于項目之中，達到理論與實踐一體化，課堂與實訓地點一體化，任務內(nèi)容和工作內(nèi)容一體化。學生經(jīng)過學習，能夠熟練掌握弧焊機器人的操作與編程方法，將學生培養(yǎng)成走出校門就能滿足企業(yè)對弧焊機器人操作與編程人員的崗位需求。通過使用該教材進行教學，學校焊接技術及自動化專業(yè)的畢業(yè)生已在首都航天機械廠、北京中麗制機工程有限公司、北京地鐵車輛有限公司等企業(yè)從事機器人焊接崗位工作，為北京制造業(yè)輸送了掌握先進機器人焊接技術的高端技能型人才。

第7篇

［關鍵詞］課程體系建設；職業(yè)（行業(yè)）標準；智能焊接技術

隨著“中國制造2025”的持續(xù)深入推進，以軌道交通、工程機械為典型代表的焊接制造行業(yè)機器人焊接比重不斷提升，進而對智能焊接專業(yè)人才需求大大增加，因此，探索如何培養(yǎng)高素質(zhì)技術技能型智能焊接人才非常必要。目前，我國已形成涵蓋大專、本科、研究生等多層次的焊接高等教育體系，如何確立高職智能焊接人才培養(yǎng)規(guī)格、課程體系結構，課程教學內(nèi)容如何與職業(yè)（行業(yè)）標準相融合，使該類型的人才培養(yǎng)滿足智能焊接制造的需求，支撐行業(yè)的轉型升級，其意義重大[1]。本文以智能焊接技術專業(yè)為載體，探索了職業(yè)標準、行業(yè)標準與專業(yè)教學標準對接的路徑，形成了職業(yè)（行業(yè)）標準對接專業(yè)課程體系建設的經(jīng)驗和方法。通過職業(yè)標準融入專業(yè)課程體系的重構和人才培養(yǎng)方案的修訂，探索人才培養(yǎng)的新模式。同時通過對智能焊接專業(yè)技術崗位（群）工作任務及職業(yè)能力分析，科學確定專業(yè)人才培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)規(guī)格，創(chuàng)新職業(yè)院校課程標準和職業(yè)技能標準對接的課程建設理念，綜合優(yōu)化專業(yè)的課程設置和教學內(nèi)容，實現(xiàn)學歷教育與技能等級教育的深度融合。研究結果為其他專業(yè)（群）課程體系建設和課程及教材的開發(fā)提供借鑒。

一、建設目標

通過對專業(yè)崗位（群）典型工作任務及職業(yè)能力的分析，明確智能焊接技術專業(yè)必備的專業(yè)知識和核心技能，理清職業(yè)標準和行業(yè)標準融入課程內(nèi)容的途徑和方法，開展智能焊接技術專業(yè)對接職業(yè)（行業(yè)）標準的課程體系建設與實踐，探索職業(yè)標準、行業(yè)標準與專業(yè)教學標準對接的路徑，形成職業(yè)（行業(yè)）標準對接專業(yè)課程體系建設的經(jīng)驗和方法；同時以GB/150等國內(nèi)標準和ISO15609、EN287、ISO9606、ASME等與焊接領域相關的國際標準等為突破口，重構課程體系基礎技能模塊，理清軌道交通、工程機械等焊接制造行業(yè)的智能焊接從業(yè)人員應具備的知識、能力和素質(zhì)，逐步把機器人焊接相關標準GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732等融入機器人焊接高端模塊，形成以崗位為主導、標準為主線的“一高兩基”課程體系和核心課程建設思路。創(chuàng)新職業(yè)院校課程標準和職業(yè)技能標準對接的課程建設理念，總結課程體系建設的內(nèi)在規(guī)律及建設方法、途徑和實施策略，形成可復制、可推廣的課程體系建設模式，為其他專業(yè)（群）課程體系建設與課程開發(fā)提供借鑒和參考。

二、建設思路

通過對包括軌道交通、工程機械在內(nèi)的焊接制造行業(yè)的調(diào)研，解決專業(yè)定位問題；按照GB/T29824（工業(yè)機器人用戶編程指令）、GB/T19867.4（激光焊接工藝規(guī)程）、CWA1.5（弧焊機器人從業(yè)人員資格認證規(guī)范）、ISO10218（機器人與機器人裝置）、ISO14732（金屬材料機械化和自動化焊接操作工技能評定）、ISO15609（國際焊接工藝規(guī)程及評定）、ISO9606（國際焊工資格認證標準）等國內(nèi)外標準要求，解決典型工作崗位及其能力要求的問題?；跈C器人弧焊操作員、機器人激光焊接操作員等新崗位的人才需求，按照手工焊接技術—焊接工藝技術—機器人焊接技術的技術升級路徑，借鑒工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)理論，協(xié)同典型企業(yè)（中車集團、迪森〈常州〉鍋爐有限公司等），重構“智能焊接高端技術技能課程模塊（一高）、焊接操作基礎技能課程模塊、焊接工藝基礎技能課程模塊（兩基）”的“一高兩基”課程體系。具體為：根據(jù)《焊工國家職業(yè)技能標準》、TSGZ6002《特種設備焊接操作人員考核細則》、EN287（國際焊工資格考試）標準要求，把以持證項目為教學內(nèi)容的技能類課程作為專業(yè)課程體系的基礎結構（基礎技能課程模塊）[2]，根據(jù)ISO15609等標準要求，將焊接工藝編制、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和現(xiàn)場生產(chǎn)管理作為專業(yè)課程體系的工藝結構（焊接工藝基礎技能課程模塊），根據(jù)GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732標準要求，以機器人焊接操作、編程、工藝以及質(zhì)量檢驗作為課程體系的高端結構（智能焊接高端技術技能課程模塊）。校企共同制訂課程標準，重組課程教學內(nèi)容，重整課程項目，解決教學內(nèi)容更新以對接產(chǎn)業(yè)升級對人才需求升級的問題。根據(jù)國內(nèi)外標準和職業(yè)資格要求，將符合軌道交通、工程機械等焊接制造的焊工持證項目作為課程主體內(nèi)容，以焊接方法為主線，由易到難排序教學內(nèi)容，解決技能類課程建設問題；按照軌道交通、工程機械等焊接制造標準、工藝流程，設計培養(yǎng)學生工藝評定、工藝編制、質(zhì)量檢驗和現(xiàn)場生產(chǎn)管理能力的教學項目，解決技術類課程開發(fā)問題。校企行合作，按照TSGZ6002、CWA1.5、ISO14732的要求，建設集特種設備焊工培訓考核，機器人弧焊操作員培訓考核，國際焊工培訓考核以及技術服務于一體的智能焊接實訓平臺，產(chǎn)教深度融合，時刻保持教學內(nèi)容與生產(chǎn)需求對接，解決專業(yè)教育與行業(yè)需求一致性問題。

三、建設路徑與方法

1.對相關專業(yè)課程體系建設及焊接專業(yè)對接職業(yè)（行業(yè)）標準的課程體系建設等方面進行回顧和梳理，分析本研究所需的理論支撐以及在本研究中的具體運用[3]，在此基礎上明確本研究的研究內(nèi)容、思路和方法。2.從智能焊接專業(yè)人才需求現(xiàn)狀和專業(yè)（群）的人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析，開展廣泛的職業(yè)崗位調(diào)研，進行崗位（群）工作任務及職業(yè)能力分析，梳理本專業(yè)的職業(yè)崗位能力，明確智能焊接專業(yè)人才必備的專業(yè)知識和核心技能，將本專業(yè)的職業(yè)技能面向培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格等專業(yè)人才培養(yǎng)關鍵要素，結合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展對職業(yè)人才的具體崗位需求，進行綜合梳理和科學定位，以高技術技能人才的育訓并重新理念，將職業(yè)（行業(yè)）標準貫通，綜合優(yōu)化專業(yè)的課程設置和教學內(nèi)容，實現(xiàn)學歷教育與技能等級教育的深度融合。3.從智能焊接專業(yè)課程體系建設實際出發(fā)，理清職業(yè)標準和行業(yè)標準融入課程內(nèi)容的路徑和方法，探索職業(yè)標準和行業(yè)標準與專業(yè)教學標準對接的途徑和實施策略，開展課程體系與教學內(nèi)容建設。以《焊工國家職業(yè)技能標準》為基礎，將ISO9606、EN287等國內(nèi)外標準融入，培養(yǎng)手工焊接技能扎實的學生，并結合“1+X”技能等級標準、機器人焊接相關行業(yè)資格標準、國際標準進行專業(yè)課程體系建設、課程開發(fā)和教材建設，培養(yǎng)能進行機器人焊接操作、能進行機器人焊接編程、能制訂機器人焊接工藝以及能進行機器人焊接質(zhì)量檢驗的“四能”智能焊接人才，使人才培養(yǎng)更具有職業(yè)特征，更能做到與產(chǎn)業(yè)需求相一致。4.基于實證研究的結果，通過智能焊接技術專業(yè)對接職業(yè)（行業(yè)）標準的課程體系建設與實踐，探索職業(yè)標準、行業(yè)標準與專業(yè)教學標準對接的路徑，總結課程體系建設的內(nèi)在規(guī)律及建設方法、途徑和實施策略，形成可復制、可推廣的經(jīng)驗，為其他專業(yè)（群）課程體系建設和實際應用提供借鑒。

四、建設成效

1.創(chuàng)新了職業(yè)標準融入課程體系的途徑和方法，構建了“一高兩基”專業(yè)課程體系。根據(jù)TSGZ6002、EN287標準要求，把以持證項目為教學內(nèi)容的傳統(tǒng)手工技能類課程作為專業(yè)課程體系的基礎結構（基礎技能課程模塊），根據(jù)ISO15609等標準要求，以焊接工藝編制、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和現(xiàn)場生產(chǎn)管理作為專業(yè)課程體系的工藝結構（焊接工藝基礎技能課程模塊），根據(jù)GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732標準要求，以機器人焊接操作、編程、工藝以及質(zhì)量檢驗作為課程體系的高端結構（智能焊接高端技術技能課程模塊），構建“一高兩基”的專業(yè)課程體系，滿足焊接制造崗位對從業(yè)者手工焊接能力、機器人焊接能力以及焊接工藝制訂能力的需求。（見文末圖2）2.創(chuàng)新了以標準為主線的課程開發(fā)模式，建設優(yōu)質(zhì)“項目化”課程和教材。以軌道交通、工程機械等焊接制造行業(yè)標準要求為主線，根據(jù)焊接方法的分類特征，按照持證項目技能等級，從簡單的平焊到復雜的全位置焊，再到機器人編程及焊接遞進，開發(fā)技能類課程；根據(jù)技術類崗位能力需求，以典型生產(chǎn)案例為載體，設計教學項目，并把能力要求分擔到多門課程中，開發(fā)技術類課程，校企合作建設教學做一體化教材。3.創(chuàng)新職業(yè)標準和行業(yè)標準相結合的實訓中心建設模式，打造“多位一體”實訓平臺。省產(chǎn)教深度融合智能焊接實訓平臺包含省人社廳認定的焊工高級技師統(tǒng)一鑒定機構、省市場監(jiān)督管理局認定的特種設備焊工考試中心，與中國焊接協(xié)會共建的全國機器人焊接培訓基地，與德國手工業(yè)協(xié)會共建的中德國際焊接技術培訓考試中心。作為第三方培訓與鑒定機構，為企業(yè)進行焊工培訓及考核，同時利用平臺資源集聚優(yōu)勢，更有利于校企合作，提高教學團隊對標準的理解與應用，為教學內(nèi)容的持續(xù)更新提供條件。

五、結語

智能焊接技術專業(yè)經(jīng)過幾年的改革探索與實踐，形成了職業(yè)（行業(yè)）標準對接專業(yè)課程體系建設的經(jīng)驗和方法，探索了職業(yè)標準、行業(yè)標準與專業(yè)教學標準對接的路徑。創(chuàng)新了職業(yè)標準融入課程體系的途徑和方法，構建了“一高兩基”專業(yè)課程體系，滿足了焊接制造崗位對從業(yè)者手工焊接能力、機器人焊接能力以及焊接工藝編制能力的需求；創(chuàng)新了以標準為主線的課程開發(fā)模式，建設了一批優(yōu)質(zhì)“項目化”課程和教材；創(chuàng)新了職業(yè)標準和行業(yè)標準相結合的實訓中心建設模式，打造了“多位一體”實訓平臺。同時通過對智能焊接專業(yè)技術崗位（群）工作任務及職業(yè)能力分析，科學確定專業(yè)人才培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)規(guī)格，創(chuàng)新了職業(yè)院校課程標準和職業(yè)技能標準對接的課程建設理念，總結了課程體系建設的內(nèi)在規(guī)律及建設方法、途徑和實施策略，形成了可復制、可應用、可推廣的經(jīng)驗。同時教學中采用行動導向教學法與任務驅(qū)動教學法相結合組織教學，體現(xiàn)“以學生為主”“理實一體”“學中做、做中學”的理念，使學生獲得與企業(yè)相似工作崗位要求相一致的職業(yè)能力，教學質(zhì)量顯著提升，培養(yǎng)的人才深受用人單位的好評。

參考文獻：

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第8篇

[關鍵詞]工程訓練中心 實踐教學改革 創(chuàng)新

為全面貫徹我國高等教育中對在校大學生的素質(zhì)教育，提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，太原理工大學工程訓練中心從2001年6月份開始，秉承“求實創(chuàng)新、服務地方”的辦學宗旨，充分發(fā)揮、利用以及整合百年老校的教學資源，堅持常規(guī)的金工實習和電子工藝實習向現(xiàn)代化工程實踐教學方向轉化、由操作技能實訓向局域網(wǎng)下的技術集成方向轉化、由操作技能實訓向技能與管理相結合的方向轉化、由操作技能實訓向技能與創(chuàng)新實踐相結合的方向轉化以及工程訓練的教學過程與面向市場的教學產(chǎn)品相結合、與相應學科的創(chuàng)新實驗基地相結合，工程訓練中心的教育教學改革實現(xiàn)完整的育人功能，堅持以人為本、育人至上、艱苦奮斗、勤儉辦學、注重過程、追求實效的建設理念，堅持走自我改造、自我完善的內(nèi)涵式發(fā)展道路，將以前單純從事金工教學的的實習工廠，改造成了門類齊全、結構合理、全國可比、具有地方特色的綜合性的國家級實驗教學示范中心。

一、中心實踐教學改革方法與手段

中心經(jīng)過幾年的實踐與建設，目前已具有濃厚文化氛圍的優(yōu)良實習環(huán)境，具有涵蓋基礎訓練、綜合訓練和創(chuàng)新訓練的完善的教學體系，建立了以學生為中心的服務、開放型的管理體制，以及初具規(guī)模的“八五七”教學體系，即滿足學生實訓的八個基礎教學車間、五條教學示范生產(chǎn)線和七個大學生創(chuàng)新實踐基地，充分發(fā)揮了工程訓練中心這個實踐教學的有益平臺。

（一）深化教學理念改革

中心首先從教學內(nèi)涵上進行改革，由原來單純的金工實習變成了綜合性的工程實訓。在每個工種的實訓中，通過多媒體教學手段，介紹大工程背景，講解典型課件，演示試件范例，不僅使學生掌握本工種的加工背景、加工工藝應用范圍，還要了解本工種與其他工種的關系。以大工程意識、創(chuàng)新意識和工程實踐綜合能力的培養(yǎng)為主線，注重培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)和非技術素質(zhì)。

（二）深化教學體系改革

緊緊圍繞學生實訓的目標，對中心的實訓體系進行改革，可使得學生在校學習的四年中，一直有機會在工程訓練中心進行實踐鍛煉。大一學生工業(yè)認識實訓、大二學生工程實踐實訓、大三學生創(chuàng)新實踐實訓、大四學生進行畢業(yè)工程設計。同時，為充分發(fā)揮和利用工程訓練中心這個硬件平臺，開設了三門實踐創(chuàng)新選修課，舉辦五條教學示范生產(chǎn)線的專題講座，播放講解相應的社會化大企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)線教學片為學生參考學習。

（三）實踐教學手段改革

調(diào)動一切積極因素，通過自制教具、自制產(chǎn)品模具來激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。各個工種充分發(fā)揮和利用多媒體教學手段激發(fā)學生的學習興趣。

（四）實踐教學產(chǎn)品的改革

在實踐教學過程中，使學生的實訓產(chǎn)品盡可能與社會化的產(chǎn)品相結合。培養(yǎng)學生的質(zhì)量意識、責任意識、成本經(jīng)濟意識和安全意識等。

（五）改進實訓文化氛圍

中心通過創(chuàng)辦《工訓簡報》、中心網(wǎng)站等方式，使參加實訓的學生切身感受到工程實訓的文化氣息無處不在，隨時隨地接收工程知識的熏陶。《工訓簡報》用于通報中心工作重點，展示實踐教學成果，總結實踐教學新經(jīng)驗，為師生開辟學習交流園地；中心創(chuàng)辦的網(wǎng)站，在每個教學車間配備的觸摸屏和投影儀上可以直觀地學習和了解中心創(chuàng)新實踐教學的最新內(nèi)容和最新成果以及發(fā)展動向，使更多學生多渠道了解中心的創(chuàng)新實踐內(nèi)容，自由選擇和加入創(chuàng)新實踐活動之中，達到提高學生實踐動手能力和整體綜合素質(zhì)、提升辦學質(zhì)量的目的。

（六）校校聯(lián)合，校企聯(lián)合，共建學生創(chuàng)新實踐基地

中心分別與北京大學、北京博創(chuàng)科技有限公司以及中國教學儀器總公司聯(lián)合成立了ROFISH和ROBOT以及機械創(chuàng)新設計制作三個智能控制和慧魚實訓基地，這三個實踐基地以提高學生實踐動手能力為宗旨，實行全天候開放，隨時接待學生來訪，并積極開展各項機器人知識培訓、進行機器人制作指導和機器人相關項目的研發(fā)。在全校范圍選拔優(yōu)秀學生組成機器人團隊，參加國際國內(nèi)的大學生競賽活動，在競賽中檢驗和促進學生的實踐動手和研發(fā)能力。

（七）走出去請進來，挖潛力練內(nèi)功

在中心教職員工中立標兵、樹形象，在各個工種選拔技術能手、首席指導師傅，在工作中給與大力支持，在生活上給與相應補助，同時在全校范圍內(nèi)招聘已退休的老教授組成中心的實踐教學指導督導組，對中心的實踐教學全過程進行督導和指導，確保實踐教學各項指標的貫徹和落實。與國內(nèi)先進院?；ヅ晒歉山涣鲗W習，中心陸續(xù)接待了來自日本橫濱大學、北京工業(yè)大學、西安電子科技大學、中國石油大學、湖南大學、華北電力大學、華南理工大學等國內(nèi)外幾十所院校的專家學者來我中心做客交流。中心也派出人員多次在省和華北地區(qū)的有關工程訓練中心的會議上做典型發(fā)言進行交流。同時，中心積極發(fā)揮人員和設備潛力，向其他高校開放運行，近幾年共接待了來自省內(nèi)的太原科技大學、太原大學、晉中學院等6所院校近兩千余人次的學生來中心進行實訓，在省內(nèi)外起到了示范輻射作用。

二、中心實踐教學改革取得的成果

中心上下積極參與實踐教學改革，成果豐碩。近幾年，中心獲得了教育部教學成果二等獎一項、中心教師在各種刊物34篇、出版實踐教學教材兩部、獲得各種教學產(chǎn)品和教具專利五項，特別是參與創(chuàng)新實踐制作的師生近幾年來制作的各類機器人參加了國際國內(nèi)的機器人大賽獲得冠軍十項、亞軍四項的優(yōu)異成績，工程訓練中心機器人團隊并獲得了山西省五四青年獎狀。

三、中心實踐教學改革中遇到的問題和工作體會

1.評為國家級實驗教學示范中心后，壓力加大，工作量加大，投入產(chǎn)出不成比例。

教育部加大了對國家級實驗教學示范中心的要求和檢查力度，每年都要對中心工作進行年度總結報告，并且每年都需要中心參加多次國家級聯(lián)席會議和交流會議，每次會議都需要總結發(fā)言，并且在會后領回來多重任務。其中教育部給與中心的投入數(shù)額有限，省里的配套資金難以落實到位，許多實踐教學改革的成果大打折扣。

2.教育部的實踐教學任務與所在學校的政策脫節(jié)，教師積極性難以保證。

教育部對國家級實驗教學示范中心的檢查內(nèi)容包括實驗教學體系、內(nèi)容的改革，編寫教材、開設創(chuàng)新性實驗的數(shù)量、教學儀器設備的改造和設計制作等，上述這些檢查的項目并未列入學校對教師的考核標準之內(nèi)，得不到工作量的計算。這些工作量大繁瑣，不是靠突擊可以完成的，必須堅持長期教學工作的積累，也不是個別人能夠完成的，要由全體參加實訓教學的指導教師們集體努力。所以必須有政策支持和支撐，否則難以維持國家級示范中心的健康有序發(fā)展。

四、結束語

第9篇

關鍵詞：機器人；實踐教學；創(chuàng)新能力；實踐能力

中圖分類號：G4

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198（2013）05-0151-02

1引言

創(chuàng)新是人類社會發(fā)展的強大推動力，實踐是創(chuàng)新的源泉，工程實踐是創(chuàng)新的基礎，沒有工程實踐能力就談不上創(chuàng)新能力。因此，探索創(chuàng)新教學改革的新思路、新方法，滿足在創(chuàng)新理論、創(chuàng)新教育方面的急需，提高學生的創(chuàng)新思維和能力，已經(jīng)對目前教學體系改革提出了更高的要求。在高校教育教學改革過程中，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、實踐動手能力等綜合素質(zhì)，已經(jīng)成為當前教學改革的核心目標。我校工程訓練中心（簡稱工訓中心）從2007年開始，針對專業(yè)特點和高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求，在全校各個專業(yè)中不同程度地引入了機器人創(chuàng)新實踐教學環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力。本文以我校工訓中心機器人創(chuàng)新實踐教學為研究平臺，為學生提供機器人創(chuàng)新套件為實踐手段，從根本上提高了學生的創(chuàng)新實踐能力，全方位適應社會發(fā)展的要求。

2機器人創(chuàng)新實踐教學內(nèi)容簡介

2.1課程目的與任務

機器人創(chuàng)新實踐教學是一門新的課程，它是以機器人為硬件開發(fā)平臺，通過硬件擴展和軟件開發(fā)而展開的教和學的活動。在機器人開發(fā)學習過程中，存在著軟件編程、硬件擴展和維護、人機關系等若干需要處理的任務，學生只有掌握其硬件結構、工作原理和軟件編程，才能提高它的應用能力。加強機器人教育教學內(nèi)容是提高機器人應用水平的需要，也有助于為機器人創(chuàng)新實踐創(chuàng)建良好的環(huán)境，避免重模仿輕創(chuàng)新，避免強調(diào)固有知識的學習而忽視了學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。該實踐課程時間歷時4天，28學時，邊做邊學，學生將動手實施一系列由淺入深的項目或比賽。該課程以團隊形式運行，每小組2個學生，同時分成幾個大組。每小組擁有一套課程平臺包括機器人，創(chuàng)新模塊和電腦等。課程的目的：（1）系統(tǒng)訓練創(chuàng)新能力和實踐能力；（2）讓學生自主學習工科基礎知識。

2.2教學內(nèi)容及過程

機器人技術是一門綜合性很強的學科，它涉及機械、數(shù)學、電子、傳感器、計算機、自動控制、通信和人工智能等學科，是光機電為一體的典型應用。機器人教學沒有統(tǒng)一的教材和固定的教學模式，其教學過程也是一個綜合實踐的過程。學校在工程實訓環(huán)節(jié)中增加了機器人知識內(nèi)容的講解和實踐，以興趣小組的組織形式加以提高和鞏固，使學生的學習能適應未來信息發(fā)展的要求，也為原有的實驗教學模式增添了新的活力。機器人極具人性化，它的智慧和功能靠學生的程序設計來實現(xiàn)。通過項目制作過程中遇到的問題來設計真實和富有挑戰(zhàn)性的問題來引導學生思考、探究。學生在動手組裝、擴展和編程控制機器人的過程中獲取有用的知識，能夠很好地發(fā)揮學生的動手能力、協(xié)作能力和自主學習能力。教學過程中由于器材及場地的局限性，通常需要學生統(tǒng)籌安排、就地取材、精心設計，學習體會和構思新創(chuàng)意，極大地挖掘想象空間與創(chuàng)造力，追求設計方案的科學完美。機器人學習其實就是探究性學習，每一次上課學生們都會完成自己和教師共同討論和設計的目標，根據(jù)這一目標由學生自己進行創(chuàng)新性探究。創(chuàng)造源于最初的突發(fā)奇想，學生必須做出不斷的嘗試，不斷的調(diào)試與改善，大膽地投入新的元素，注重每一個細節(jié)，將機器人調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)。

2.3教學模式

要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，就應該建立與之相適應的課堂教學模式。在機器人教學過程中，我們運用新的教學方法、采用新的教學模式、應用新的教學手段來進行機器人課堂教學，促進了教學思想、教學過程、結構模式的根本變革，讓課堂充滿了生機和活力。經(jīng)過幾年的深入實踐教學研究，探索出能充分體現(xiàn)師生互動思想的教學模式：創(chuàng)設情境歸納猜測交流驗證總結深化。

（1）創(chuàng)設情境。在教學過程中，教師應用現(xiàn)代教學手段，創(chuàng)設特定的情境，這特定的情境可以是問題情境，比如先給大家放一段機器人滅火的錄像，讓大家思考機器人是如何避開障礙物找到火源的，提出啟發(fā)性的問題；也可以是有利于學生對所學內(nèi)容理解的虛擬情境。為了提高學生的創(chuàng)新意識，教師最好將創(chuàng)新性目標體現(xiàn)在創(chuàng)設情境中，使學生明確需要探究目標的前提下，認真觀察思考獲取感性認識，然后提出問題。

（2）歸納猜測。首先，針對提出的問題提出假設；其次，搜集關于支持假設的資料，然后進行整理和歸納；第三，獨立或合作進行探究；第四，形成自己或小組的認識或結論。教師在整個歸納猜測過程中，要為學生的探究活動提供工具和相應的幫助，運用先進的教育手段，為學生提供豐富的信息。

（3）交流驗證。各個小組派出代表口頭匯報并作對應的演示自己小組的創(chuàng)新作品，匯報包括作品的名稱、作用、創(chuàng)新點以及制作作品過程中遇到哪些問題是如何解決的等等；然后進行小組或班級交流討論，交流方式可以是口頭的，也可以通過操作演示。交流驗證過程中，要充分調(diào)動學生積極發(fā)表自己的見解，提出質(zhì)疑、爭辯，最后得出問題的結論。

（4）總結深化。首先對所探究的問題進行小結；其次，積累經(jīng)驗，為以后解決新的問題打下良好的基礎。心理學研究證明：人的綜合素質(zhì)要想內(nèi)化到個體素質(zhì)中，需要經(jīng)過反復訓練。教師在總結深化階段要幫助學生對所學知識內(nèi)容進行梳理，使學生能夠達到較深刻的理解。教師應該根據(jù)每個學生的特點和學習水平設計不同的課題，這樣可以改變不同學習水平的學生要求整齊劃一的弊端，不僅提高各個學生的學習效果，而且會讓每位學生都具有成就感。

3能力培養(yǎng)目標

3.1培養(yǎng)學生科學研究創(chuàng)新能力

學生在熟悉機器人硬件后，就可以通過設計、搭建、軟件編程實現(xiàn)機器人的自動控制了，整個過程由學生小組成員獨立完成，這樣學生的學習就由被動轉為主動學習，從而提高了獨立分析問題和解決問題的能力。學生可以自主選擇知識，結合理論知識進行實踐操作。學生經(jīng)過分析研究，可以運用多種不同的方式去設計外形各異的機器人，通過不同的算法去編程，很好地發(fā)揮個人潛能，培養(yǎng)了學生的策劃設計能力、實踐動手能力和綜合創(chuàng)新能力，為創(chuàng)新教育打下了良好的基礎。此外，在機器人套件搭建創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)中，從擬定需搭建項目、外形的設計、選擇需要的器材、開始搭建模型到編制驅(qū)動程序，都是學生獨立實施并完成，更加有助于培養(yǎng)他們獨立開展科研創(chuàng)新的能力。

3.2培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力

機器人搭建項目小組依靠相互協(xié)作與積極配合來完成創(chuàng)新作品項目，同學間互相交流和學習，有利于集思廣益，激發(fā)靈感，開闊思路，鍛煉學生個人的團隊精神和協(xié)作能力。

3.3培養(yǎng)學生設計作品和軟件編程能力

通過教師在上課時適當?shù)囊龑В瑢W生能夠設計出任何可以想到的機電產(chǎn)品或模型，通過親自動手搭建以及軟件驅(qū)動模型，達到提高學生分析問題和解決問題能力的目的。

3.4培養(yǎng)學生實踐動手能力

當前高校畢業(yè)的大學生普遍缺乏工程實踐動手能力。由于存在教育理念、辦學方向、培養(yǎng)模式等一些因素的影響，現(xiàn)在學生側重于理論知識的學習，而忽視實踐動手能力的培養(yǎng)，造成高校畢業(yè)生創(chuàng)新能力、實踐能力、綜合素質(zhì)等達不到用人單位的標準。通過機器人實踐教學以及機器人比賽等項目的鍛煉，學生能夠從純理論的學習過渡到理論聯(lián)系實際，從而提高學生的動手實踐能力。

4機器人創(chuàng)新實踐教學成果

近年來，我校工訓中心推行教學改革，創(chuàng)立了開放性的機器人自主學習實驗教學課程體系，為學生營造了自主創(chuàng)新學習的良好氛圍，取得了可喜的成績。2009年1月在創(chuàng)新訓練課程的建設與實踐獲得“內(nèi)蒙古工業(yè)大學教學成果”二等獎；2008年獲得第九屆“中國智能機器人大賽”一項一等獎、兩項二等獎；2009年第十屆“中國智能機器人大賽”中獲得一項一等獎、一項二等獎；2010年在第十一屆“中國智能機器人大賽”中，我校學生在足球、滅火、搜救、游世博、吸塵五項比賽中獲得五項一等獎；2011年在中國機器人大賽暨robocup公開賽robocup中型組項目比賽中分別獲得一、二、三等的好成績；同年11月在第十二屆“中國智能機器人大賽”中國際賽制機器人滅火比賽、國際賽制類人機器人擂臺賽等八項比賽中獲得數(shù)個一、二、三等獎的好成績；2012年中國機器人大賽robocup公開賽中獲得一、二、三等獎；連續(xù)三年參加2010、2011年、2012年亞太大學生機器人大賽，獲得了不錯的成績。通過比賽獲獎，學生們樹立了自信心，增強了團隊意識，學會了團結協(xié)作，對于交流合作的重要意義有了較深入的理解，為他們未來工作奠定了基礎。從機器人創(chuàng)新實驗室走出去的很多學生綜合能力得到了很好的提升，有的學生得到了保送研究生的資格，有的在參加比賽時就被企業(yè)看中，比賽完簽約的學生也有很多，找到了自己人生的目標和定位。

5結束語

機器人創(chuàng)新實踐教學課程通過講座、實踐、討論、參加全國性的比賽等實踐活動，系統(tǒng)地訓練了學生的創(chuàng)新能力和實踐能力；使學生對如何完成一個項目有了全面而具體的了解；實現(xiàn)了工科新生一開始就接觸工程知識、真實的工程問題，學生初步了解了工程師應具有的素質(zhì)-知識-能力；有助于培養(yǎng)學生的工程意識和專業(yè)興趣，對學生盡早制定職業(yè)規(guī)劃和促成學生主動學習起到了積極的推動作用。

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