高职院校一体化课程研究——以《工业机器人拆装与维护》为例

何冬康 李骏鹏 类志杰 关来德

柳州职业技术学院 机电工程学院 广西柳州市 545006

1 引言

《工业机器人拆装与维护》课程是工业机器人专业教学系统的一门重要内容，它涵盖了工业机器人基础应用、传感器拆装技术、人工智能、机械设计等方面的基础知识[1]。通过本专业的学习，学生可以熟练地使用工业机器人的结构原理，安装和调试机器人，安装和调试机器人，并能在工业机器人的安装调试过程中，为机器人的安装调试提供帮助。《工业机器人拆装与维护》是一门综合性的专业课程，旨在培养学生在安装、调试、操作的同时，能够对其进行软件和硬件的维护，通过课程地学习，从而形成一支专业化的工作队伍。为进一步深化专业技术创新、深化课程改革，推动装备制造业技术人才的培养，高职院校将开设《工业机器人拆装与维护》的理—实一体化教学。通过本课程的学习，着重培养学生的专业实践能力和全面的职业素养，提高了学生的专业技术，推动了学校的教学改革，提高了学校的整体实力。积极探索以已有技能竞赛为参照的教学模式，以竞赛方式有效地提高教育教学效果。

随着新一轮的技术革命和产业升级变革的来临，在制造业的智能化、转型升级的大背景下，培养适合于其需要的工业机器人专业人才，是当前高等职业院校教育改革的当务之急。《工业机器人拆装与维护》是一门涉及工程数学、机械、电气、电子、自动化、传感器、计算机、通信技术等多个专业的新兴课程。为了取得良好的教学效果，必须对本专业的教育目标、课程的总体定位、教学理念、教学内容、考核评价等有深入的了解，并根据学校的实际教学情况进行教学设计。

工业机器人是在工业环境中广泛使用的一种通用术语，通过人工示教和编程来实现自动操作，可以代替人工进行某些重复、危险的工作。工业机器人具有精度高、稳定性好、可靠性高、效率高等特点，在各个领域得到了广泛的应用，尤其在汽车行业应用得比较广泛。20 世纪末期，由于劳动力成本低、机械化程度低，导致工业机器人在我国的推广使用并不普遍。近几年，由于人力资源的增加，以及机器人的研发技术的进步，使得中国制造2025 的核心之一就是“智能制造”。目前，我国的工业机器人行业发展很快，拥有核心技术的企业已经很多，但由于缺少专门的人才，使得机器人的利用率受到很大的限制。当前市面上的机械拆装教学训练装备比较单一，不能与工业装备紧密结合，难以取得预期的效果。

高职院校技能竞赛是高职院校专业技术竞赛活动的重要组成部分，是高职院校专业技术竞赛活动的重要载体。职业技术学院可以通过举办技能大赛来发挥教育与教学的作用，并利用已有的课程来实施，并通过组织学生参加比赛来提高学习积极性。以技能大赛为载体，在专业教学中引入竞赛元素，深化产教结合，不断优化人才培养方式。

2 课程整体设计

目前，不同类型的高职院校在实践教学中存在着很大的差异，在教学内容上没有统一的规范和标准。随着高职院校在课程方面的大力发展，高校实习基地的建设也出现了许多问题[2]。首先，没有长期计划的实习基地。我们都知道，科技在进步，工业装备在快速地更新。如果不对设备进行长期的规划，培训基地将会在八年或更短的时间里就跟不上市场的发展，从而影响到人才的培养。其次，实习基地的职能定位不明确，实践基地的作用应以最大限度的满足教育用途，而不是一味的“高大上”、模仿企业的流水线，造成实践基地利用率低下的问题。同时，要考虑到社会培训、科研平台、校企合作、全国职业院校职业技术竞赛技能培训、产业技术培训等功能模块。第三，实践基地的建立和课程体系的建立不相适应，“一体化”教学改革的理念在不同的高职院校中得到了广泛的推广，从单一的课程体系转变为以工作流程为中心的教学模式[3]。但是，目前我国职业院校中大部分实训基地都是按照学科体系进行的。设备种类、数量都有了很大的提高，但是大多都采取了“作业分散化”的方式，这就造成了教学实践中的诸多困难，严重的直接影响了实训活动的开展。实践基地的建设是一个系统工程，需要进行科学、周密的顶层设计，并严格按照培养目标、课程体系进行规划。

《工业机器人技术与应用》课程在工业机器人、机电一体化等专业中的一门重要课程，同时也是《工业机器人拆装与维护》课程的基础。《《工业机器人拆装与维护》课程主要针对工业机器人的基本组成与设计思路，运用工业机器人进行软硬件的维护，并结合实际工作需要，为工业机器人的安装调试、工业机器人自动化生产线应用开发等工作提供理论基础和实践技能。本课程旨在培养学生对工业机器人及其他软硬件系统的基本原理及安装调试等实践操作基础，并对工业机器人行业的发展状况有一个初步的了解，掌握和解决工业机器人问题的能力，为走上相关工作岗位奠定基础。在这门课程中，同学们将以团队的形式，运用工业机器人的机械平台，并运用工业机器人的编程技术，来提高他们的专业技能[4]。《工业机器人拆装与维护》的总体设计分为三种场景：工业机器人绘图工作站维护、码垛搬运工作站维护、工业机器人焊接工作站维护，三种场景中工作站复杂程度逐渐增加，因此工作的复杂程度逐渐增加。同时，为了提高学生的核心技能，教师的参与度也要逐步下降。本文以工业机器人焊接工作站的维修与学习场景为实例，对其进行了研究。

3 一体化课程体系构建与实践

针对《工业机器人拆装与维护》课程的人才需求，建立了基于专业技能的专业技能模块库，以满足职业技能的需要。通过对企业的调查，找出需要的人才。采用问卷调查、企业实地调研、电话访问、网上咨询等形式对行业和企业进行调研，对社会需求、行业需求、行业发展现状进行分析。组织实务专家面谈，对职位及事业发展阶段进行梳理。根据各个岗位的职业能力发展规律，制定职业生涯发展的道路，确定不同的发展方向，并按照职业教育的发展规律，建立专业技能等级体系[5]。以行业第一线职业岗位的能力需求为逻辑起点，通过对接国家职业技能和专业教学标准，借鉴企业技术培训体系认证标准，按照岗位→典型工作任务→分析具体工作任务→职业能力模块库等步骤，形成职业能力的模块库。

以大数据为基础，高校学生的生涯发展状况。结合多家本地大型汽车生产企业、工业机器人维修行业协会的资料，对人才的需求情况进行了分析；组织实习专家访谈，根据不同职位的员工，如学徒、班组长、技术总监、技术经理、公司管理人员、业内专家等，对工作及事业发展的过程进行了梳理，形成《工业机器人拆装与维护》课程学生的职业技能标准[6]。对接工业机器人维修工相关标准，分析形成《工业机器人拆装与维护》课程中不同层次人才定位的学习内容。

4 教学实施

教学实施的总体上可划分为“课前、课中、课后”。在课前，老师会利用课堂资源，包括视频、案例、PPT、学习通网络资源、课前作业等。学生可以通过网络自主学习，并完成课堂前的学习任务。课堂前的作业包括了“客观题”，在完成了网上的作业之后，系统会自动计算出学生的答案。在课堂上，老师采用“创造情境”、“任务驱动”、“行动导向”的教学策略，对项目进行简短的描述，将学生分组，分配任务，包括所要学习的知识和技能，因为课程内容涉及到的机械结构、系统布局、功能设计、软件模拟等多个领域，所以根据专业的知识或技能模块分成不同的子任务进行教学活动可以达到较好的教学效果。学生们在完成自己的项目和任务时，会遇到事先设定好的知识，也会有一些技巧上的困难。在课堂上，老师可以通过“收集、规划、决策、执行、测试、评价”六个步骤来指导学生的自主学习和协作学习。在课后，老师要根据小组的完成情况，安排课外作业和扩展作业，使学生能够加强所建立的知识系统，深入思考下一步的问题。在此基础上，通过项目任务情境、多媒体展示、软件仿真、实训操作等多种教学手段，使学生进入适合“顺应”、“同化”的“文化背景”，以项目任务为核心，学生为主体，充分发挥学生的创造力，达到知识与实践的统一。

《工业机器人拆装与维护》是工业机器人技术专业的一门重要基础课，内容类似于《工业机器人应用基础》。针对目前就业市场的需要，高职院校毕业生将承担机电一体化、电气控制技术等“接近机器人”专业的学生进行理论教学与实习；同时，也为今后的工业机器人技术专业的学生提供了基础的基础知识，如：运动控制、动力控制、在线编程、系统集成、系统维护等。由此可见，《工业机器人拆装与维护》在“近机械系”和“工业机器人”专业中的应用是十分重要的。为了确保《工业机器人拆装与维护》课程的教学质量，使学生能够熟练掌握机器人的基本原理和实际操作能力，本文就《工业机器人拆装与维护》的开设进行了简要的介绍。

《工业机器人拆装与维护》是一门完整的课程，它遵循了学生的思维方式，由简单到复杂，让学生在获得成功的同时，也感受到了成功的喜悦。教学过程采取“以行动为中心，以工作任务为动力”的教学模式，使学生在实践中、在实践中学习[7]。老师是引导者，在学生熟悉了基础软件的使用、外部硬件的构成和调试方式后，老师只负责分配任务、监督、检查、打分、重点讲解、小组讨论、工业机器人拆装等。速度快、质量好的小组得分高，其余的组依次递增，这样大多数同学之间就会产生竞争，气氛也会变得很好。本课程是由26 个人组成，分成13 个小组，在分组时，首先要了解学员的特征和过去的表现，然后再由强弱组合，互相帮助。任务分为普通任务和扩展任务，一些完成速度快的同学可以完成扩展任务，这是一种加分项，既能调动学生的学习热情，又能增加课堂上的工作量。利用学校引入的“学习通”云平台，将预习、课堂作业、课外作业、小组作业、在线测验、网上作业等，学生们通过下载的 APP 登录到云平台进行作业，操作起来很方便。在题库设置上教师会尽可能地用选择题、判断题进行考核，让同学们更好地使用自己的手机。完成了所有的大项目，再进行一次阶段性的实战考核，这是为了测试学生的能力，也是为了激发他们的积极性，如果成绩不好，可以在下一个项目中继续努力[8]。此外，将会有一个小组的报告，每一个小组都会向大家汇报自己的小组情况，展示自己的成果，交流经验，特别是关于故障诊断和排故、编程思路的经验。课程成绩由考勤、实训室6S、课堂表现、平时任务、实操考试、理论考试、项目汇报等多个方面组成。

5 考核方法与评价指标

本课程以理论学习与工程实践相结合的方法，实施教学质量监控与管理。考试的形式包括笔试、表达能力、技能操作、项目报告等，通过评分，得出学生平时的总分和期末总分，然后根据权重，得出学生在这门课上的总分。日常表现是指教师在课堂上对学生的学习态度。在课程中的表现、学生的出勤率、实际操作能力、完整而详尽的评估规则等的综合评价，此部分占总成绩的40%。期末考试是对学生的理论知识掌握情况、项目完成情况、实践操作能力、报告撰写情况等的综合评价，此部分占总成绩的60%。

6 教学效果与反思

《工业机器人拆装与维护》是一门应用性非常强的课程，课题内容丰富，可以满足学生的需要，能够让学生在学习中愉快地获得知识，通过“学习通”云平台上理论知识的安排，提升了学生的理论知识水平，为课堂教学提供了有效的指导。老师在遇到一般问题时，重点说明，能更好地引起学生的注意。学生之间互相学习，大家互相交流，一起进步。但是，在实践中，我们也发现了一些问题，比如，一个班级里，有两到三个学习能力较差并且不够自觉的学生，虽然老师在努力地教导，但他们的表现并不尽如人意，所以，针对此情况需要调整相应地教学策略。针对实训设备问题，由于一些实训平台因为频繁使用而存在一些功能老化的问题，或者不同教学团队在使用工具调试设备时，对设备情况不够熟悉的情况，从而影响团队的工作效率和工作热情，对此情况需要完善设备登记表的管理。

7 总结

高等职业技术教育在我国高等教育中占有举足轻重的地位，在我国高等职业教育中占据着半壁江山，有着不可替代的重要作用。当前，我国正处在经济转型、产业升级、以机器代替人的时代，由此可见工业机器人的发展将会非常迅速。

《工业机器人拆装与维护》是高等职业教育机器人技术专业的一门重要基础课程。因此，《工业机器人拆装与维护》的教学内容、平台选择和教学任务的实施将是整个教学的重点。本文介绍了《工业机器人拆装与维护》的教学内容，并结合实际教学中的实际情况，介绍了该专业的应用技术，并在一定程度上解决了该专业的教学资源不足，并为其它专业的教学资源开发提供了新的途径。以工业机器人零部件装配为例，按照工程实践项目的知识要求，将课程内容分为若干个独立的课题，遵循课程资源开发的原则，通过课堂教学、实践教学、学习通等资源的同步教学，将知识点整合到具体的工作页中，通过教学工作页向学生分发，采用“理论教学和实践教学相结合”的教学模式对学生进行教学。此外，将具体的工程实例项目导入到教学中，让学生能够亲身体验到最新的工业机器人技术，并进一步了解和运用其原理。在此基础上，应结合不同的教学方法和教学特征，进行有针对性的教学。能在一定程度上掌握有关工业机器人的软硬件知识，为日后的职业发展奠定良好的基础。