《工业机器人操作与编程》项目化教学设计 Project Teaching Design of Industrial Robot Operation and Programming

马文静 MA Wen-jing

摘要： 《工业机器人操作与编程》课程是高职院校工业机器人技术、机电一体化技术及电气自动化专业的核心课程之一，根据企业对工业机器人类人才的用工要求，结合高职院校学生的专业认知规律，在该专业课教学中，以工作过程为导向，以项目化教学为手段，旨在培养学生掌握机器人操作编程有关的理论知识、岗位技能和操作技能的综合能力，以满足社会对高端技能型人才的需求。

Abstract： Industrial Robot Operation and Programming is one of the core courses of industrial robot technology， mechatronics technology and electrical automation in higher vocational colleges. According to the employment requirements of enterprises for human talents of industrial machines， combined with the professional cognitive law of students in higher vocational colleges， the teaching of this professional course is guided by the working process and by means of project-based teaching， It aims to cultivate students' comprehensive ability to master theoretical knowledge， post skills and operation skills related to robot operation programming， so as to meet the social demand for high-end skilled talents.

關键词： 机器人;项目化;设计;发动机

Key words： robot;project;design;engine

中图分类号：G64                  文献标识码：A                   文章编号：1674-957X（2021）22-0253-02

0  引言

《工业机器人操作与编程》是工业机器人技术、机电一体化技术及电气自动化专业的核心课程之一，它是一门基于职业和工作分析，以工作过程为导向，通过对工业机器人技术员所从事的工业机器人的操作与实际工作任务的编程等典型工作任务所需要的知识和能力进行分析而设置的专业学习领域。以工业机器人系统的操作与编程应用为载体，将工业机器人的调试与维护有机融合、理论与实践一体化、综合性较强的专业课程，该课程在机电类专业的人才培养计划中占据核心地位。本课总48课时，分为三个项目：物料搬运机器人、纸箱码垛机器人和汽车装配机器人。每个项目又包含三个任务，三个任务由简单到复杂，层层递进，难度逐渐增加，使学生有一个循序渐进的学习过程[1]。当学生能够独立完整地完成汽车发动机装配任务时，说明学生已初步具备工业机器人的理论知识、岗位技能和操作技能的综合能力。

1  项目化教学设计

1.1 设计思路

项目化教学设计的思路是基于工作过程的项目化教学。课程的项目化教学以企业中典型的工作项目为教学载体，以“项目驱动”为主要教学形式，以技能项目训练为主线，以评价考核任务完成情况为激励学生学习的手段，从而达到最终的教学目标[2]。

通过走访企业、专家咨询及问卷调查等方式，了解企业一线的需要。通过岗位分析，明确人才培养目标，分析典型工作项目及对应的职业能力，确定学习领域，制定人才培养方案，进而确定本课程的课程标准。再结合技能大赛的要求和“1+X”证书的标准，选取符合要求的项目作为教学载体，设计由简单到复杂，层层递进，难度阶梯式增加的工作任务。通过本课程的学习，一方面为学生取得职业资格证书做了充足的准备，另一方面为技能大赛培养了种子选手，为学生后续的就业实习打下良好的专业基础[3]。项目化教学设计思路图见图1。

1.2 课程目标设计

本课程的培养目标是：能够系统掌握工业机器人专业知识，具备完成工业机器人的操作、工业机器人零点标定、工具坐标系与基座标系的测定、工业机器人的试教编程与离线编程、工业机器人的程序运行调试等工作任务的能力，同时培养学生具有严谨的工作态度和较强的质量意识[4]。具体目标如下：

①知识目标：

1）能描述工业机器人的基本结构、功能，解释相关术语及其含义，描述各种坐标系及其作用。2）能使用smartPAD手动操作机器人。3）能描述工业机器人的零点标定及工具坐标系与基座标系的测定方法并进行相关操作。4）能描述工业机器人的变量类型及使用原则。5）能够根据具体控制要求编写工业机器人的程序。

②素质目标：

1）培养学生良好的职业道德和行为规范;2）培养学生勇于创新、敬业、乐业的工作作风;3）培养学生较强的自我管理、自我约束能力;4）培养学生良好的环保意识、质量意识、安全意识和社会责任感。

③能力目标：

1）培养学生自学能力、工具应用、资料检索、写作表达等能力。2）培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。3）培养学生具有展示自己专业水平的能力，组织和协调能力。

1.3 课程内容设计

本课程共分3个项目，每个项目都包含3个任务。以项目三汽车装配机器人为例进行说明，汽车装配机器人项目围绕汽车主要部件的装配展开，该项目中选取了三个典型的工作任务：机器人涂胶汽车玻璃、机器人拼装汽车车架、机器人装配汽车发动机。任务一机器人涂胶汽车玻璃是一种平面轨迹的设计，按照玻璃的外轮廓，应用基本运动指令，完成涂胶轨迹。任务二机器人拼装汽车车架是一种空间轨迹的设计，按照先装拼装车身再拼装车顶的顺序，应用位移指令完成空间轨迹。任务三机器人装配汽车发动机，发动机是汽车的核心部件，前置式发动机位于汽车头部，其位置空间比较狭窄，精确度要求较高，用机器人装配前置式发动机时，要求学生使用子程序及逻辑指令，在空间轨迹的基础上设计局限空间的轨迹。三个任务从平面装配到空间装配再到局限空间装配，由簡单到复杂，层层递进，难度阶梯式增加，使学生有一个循序渐进的学习过程。教学过程中选择突出学生为主体的教学方法与教学手段，激发学生的学习兴趣。课程的内容、要求及学时安排详见表1。

1.4 考核评价标准

本课程的学生学业考核方案是过程性考核和期末终结性考核相结合评价方式，以过程考核为主，过程考核主要是每个教学项目的考核，教师对资讯、决策、计划、实施、检查、评价各环节进行过程性考核[5]，根据学生实际完成的情况进行评价。过程考核评分标准见表2，课程考核方案标准见表3。

2  项目化教学实践效果

项目化教学设计及考核方式的应用，打破了传统的教学模式，构建了以工作任务为中心的新课程结构，通过《工业机器人操作与编程》课程项目化教学的实施，调动了学生学习的积极性和主动性，培养了学生的创新能力、实践能力和协作能力。学生职业资格证书的通过率为100%。学生的综合技能得到了很大的提高，从学生参与实习的用人单位的反馈信息看，学生上岗后应变能力较强，能快速工作岗位。

参考文献：

[1]姜大源.中国职业教育改革与发展的认识基础与课程体系创新[J].中国职业技术教育，2009（5）：23-26.

[2]王寿斌.高职课程项目化考核的研究与实践[J].中国职业技术教育，2009（35）：47-49.

[3]戴士弘.高职教改课程教学设计案例集[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4]陈宇鹏.基于项目化教学的高职社会工作实务课程设计与实践[J].职教论坛，2011（6）：61-64.

[5]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].清华大学出版社，2007.