高職機(jī)電一體化專業(yè)機(jī)器人方向課程體系研究

黃交宏

摘 要： 針對(duì)部分高職院校機(jī)電一體化專業(yè)機(jī)器人方向課程體系存在的崗位聯(lián)系少、局限性大的不足，提出了以機(jī)器人為載體，建立“機(jī)械技術(shù)學(xué)習(xí)鏈”、“嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)鏈”、“自動(dòng)化學(xué)習(xí)鏈”和“專業(yè)技能訓(xùn)練鏈”的“三學(xué)習(xí)一訓(xùn)練”的鏈?zhǔn)秸n程體系。教學(xué)實(shí)踐表明，該課程體系能有效結(jié)合機(jī)器人相關(guān)崗位需求，提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞： 高職機(jī)電一體化 專業(yè)機(jī)器人 課程體系

一、引言

隨著裝備制造業(yè)自動(dòng)化水平的提高，越來越多的生產(chǎn)廠家使用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)品加工。以數(shù)控設(shè)備為核心的制造業(yè)正在轉(zhuǎn)型，機(jī)器人逐步成為行業(yè)應(yīng)用的熱點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人是一種專門為工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手，能在程序的控制下完成各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和操作。目前，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)焊接、搬運(yùn)物料、部件噴漆、表面拋光等多道工序，完成高精度的定位，適合汽車流水線、金屬制品加工、倉儲(chǔ)搬運(yùn)等工業(yè)領(lǐng)域。自2005年開始，我國的工業(yè)機(jī)器人用量以每年25%以上的速度增長(zhǎng)。到2013年，中國已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)之一。

工業(yè)機(jī)器人在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，催生了相關(guān)崗位的人才需求。工業(yè)機(jī)器人制造廠家需要大量人才從事機(jī)器人生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、營銷和技術(shù)服務(wù)。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用企業(yè)需要大量人才從事機(jī)器人的維護(hù)保養(yǎng)和編程操作。為滿足機(jī)器人相關(guān)市場(chǎng)的技能型人才需求，部分高職高專院校在機(jī)電一體化專業(yè)的核心課程中加入“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用”課程，開設(shè)機(jī)器人的專業(yè)方向。但是很多學(xué)校局限于原專業(yè)的體系結(jié)構(gòu)，課程改革力度不大，學(xué)生不能緊密圍繞機(jī)器人的應(yīng)用編程和維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，造成所學(xué)的知識(shí)與機(jī)器人應(yīng)用維護(hù)崗位脫節(jié)的現(xiàn)象。因此，優(yōu)化高職院校機(jī)電一體化專業(yè)機(jī)器人方向的課程體系成為人們開展高職教學(xué)研究的熱點(diǎn)，有效地結(jié)合江蘇無錫地區(qū)的機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)學(xué)生的崗位需求建立合理的課程體系，旨在為學(xué)生快速適應(yīng)機(jī)器人相關(guān)工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。

二、專業(yè)建設(shè)總體思路

作為無錫地方高職院校的工科專業(yè)之一，機(jī)電一體化專業(yè)秉承“地方高校地方辦，辦好高校為地方”的建設(shè)理念，為無錫地區(qū)企業(yè)培養(yǎng)機(jī)器人應(yīng)用方向的高素質(zhì)技能型人才。在建設(shè)思路上，把機(jī)電一體化專業(yè)與無錫地區(qū)裝備制造業(yè)對(duì)接、專業(yè)課程體系與機(jī)器人崗位需求對(duì)接、課程內(nèi)容與工作崗位的任務(wù)對(duì)接、教學(xué)的過程與崗位活動(dòng)過程對(duì)接。在專業(yè)建設(shè)過程中，緊密圍繞企業(yè)的用人需求和崗位技能需求，按需求設(shè)置專業(yè)課程，重視學(xué)生在知識(shí)、技能、素質(zhì)全方面提高，培養(yǎng)從事機(jī)器人生產(chǎn)、調(diào)試、安裝、維護(hù)、保養(yǎng)和營銷的技能型人才。在理論教學(xué)和技能培養(yǎng)上，建立“以電控為主、以機(jī)械為輔”、“以機(jī)器人應(yīng)用為核心”的課程體系。

三、課程體系

在教學(xué)過程中，我們以機(jī)器人為專業(yè)課程載體開展“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)工作，在崗位基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練之上，建立“機(jī)械技術(shù)學(xué)習(xí)鏈”、“嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)鏈”、“自動(dòng)化學(xué)習(xí)鏈”、以“機(jī)器人編程示教集訓(xùn)”為核心的專業(yè)技能訓(xùn)練鏈，構(gòu)建“三學(xué)習(xí)一訓(xùn)練”的鏈?zhǔn)秸n程體系。

1.基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)與訓(xùn)練

該模塊旨在強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電一體化崗位的基本素質(zhì)。模塊的主要課程包括：思政課、心理素質(zhì)培養(yǎng)課、職業(yè)生涯規(guī)劃課、體育課、高等數(shù)學(xué)、英語及專業(yè)英語課、信息技術(shù)基礎(chǔ)課。思政課進(jìn)行學(xué)生愛國主義教育，幫助學(xué)生建立正確的世界觀和方法論，培養(yǎng)學(xué)生遵紀(jì)守法的思想意識(shí)。心理素質(zhì)培養(yǎng)課側(cè)重學(xué)生健康心理素質(zhì)的培養(yǎng)，有助于形成正常的職業(yè)心理素質(zhì)，以適應(yīng)工作崗位需求。職業(yè)生涯規(guī)劃課程幫助學(xué)生規(guī)劃人生，開展專業(yè)相關(guān)的職業(yè)規(guī)劃教育。學(xué)校每個(gè)學(xué)期都開設(shè)體育課，鼓勵(lì)學(xué)生積極鍛煉身體，擁有健康合格的身體素質(zhì)。高等數(shù)學(xué)和信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技能，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。通過英語及專業(yè)英語課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生獲得大學(xué)英語通用能力三級(jí)證書，掌握熟練閱讀機(jī)電英語專業(yè)文獻(xiàn)、機(jī)電設(shè)備英文資料的能力，更好地適應(yīng)合資、外資企業(yè)機(jī)電工作崗位的需求。

2.機(jī)械技術(shù)學(xué)習(xí)鏈

機(jī)械技術(shù)學(xué)習(xí)鏈旨在傳授機(jī)械原理、液壓與氣動(dòng)、機(jī)制工藝方面的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械方面的基本技能和職業(yè)素質(zhì)。學(xué)生以小型智能機(jī)器人為載體，分解與裝配，學(xué)習(xí)工程圖紙的讀與繪，掌握公差與配合的基礎(chǔ)知識(shí)，了解機(jī)器人基本機(jī)械結(jié)構(gòu)和原理。在此基礎(chǔ)上，以工業(yè)機(jī)器人為載體，學(xué)習(xí)機(jī)器人液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成和原理，了解復(fù)雜結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)方式，學(xué)習(xí)機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)，掌握機(jī)械加工工藝的編制方法。通過理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的緊密配合，開展以“液壓與氣動(dòng)”、“機(jī)械零件與典型機(jī)構(gòu)”為核心的機(jī)械技術(shù)學(xué)習(xí)鏈的教學(xué)，讓學(xué)生打下扎實(shí)的機(jī)械基礎(chǔ)。機(jī)械技術(shù)學(xué)習(xí)鏈中主要課程的開設(shè)情況如表1所示。

3.嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)鏈

機(jī)器人控制器采用CPU完成各類復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，屬于嵌入式系統(tǒng)的典型應(yīng)用。因此，培養(yǎng)機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用能力，有助于他們更好地適應(yīng)機(jī)器人裝調(diào)與維護(hù)崗位。嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)鏈主要包含電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子測(cè)量、C語言、傳感與檢測(cè)、FPGA應(yīng)用、單片機(jī)應(yīng)用等課程，情況如表2所述。

嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)鏈以機(jī)器人為載體開展教學(xué)活動(dòng)。首先，學(xué)生動(dòng)手裝配調(diào)試小型智能機(jī)器人（比如智能車）的電路單元，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的硬件電路原理和調(diào)試方法。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生使用C語言完成智能機(jī)器人的軟件開發(fā)和升級(jí)調(diào)試，掌握嵌入式軟件開發(fā)的一般過程和規(guī)范。在教學(xué)過程中，始終圍繞機(jī)器人載體進(jìn)行，融合機(jī)械基礎(chǔ)、電工電子、傳感器、C語言、單片機(jī)、FPGA應(yīng)用等多門課程的知識(shí)和技能。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生完成基于多傳感器的智能循線機(jī)器人的裝調(diào)任務(wù)，提交制作的作品，完成以電路控制為核心的嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)鏈的教學(xué)過程。教學(xué)實(shí)踐表明：以小型智能機(jī)器人為項(xiàng)目載體開展教學(xué)，知識(shí)涉及范圍廣，動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)多，寓教于樂，有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，有良好的教學(xué)效果。

4.自動(dòng)化學(xué)習(xí)鏈

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用涉及電工技術(shù)、工廠電氣控制、PLC技術(shù)及應(yīng)用、交流伺服、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、觸摸屏應(yīng)用與組態(tài)開發(fā)等多門自動(dòng)化類課程的知識(shí)和技能。所以以工業(yè)機(jī)器人為載體，進(jìn)行合適的模塊分解，開展“邊講邊練，理實(shí)一體”教學(xué)，完成以電氣控制為核心的自動(dòng)化學(xué)習(xí)鏈?zhǔn)菍I(yè)課程體系的重點(diǎn)部分。在自動(dòng)化學(xué)習(xí)鏈的課程中，工廠電氣控制、PLC技術(shù)及應(yīng)用和電工電子裝配是維修電工（中級(jí)）考證的相關(guān)課程。這些課程的任課教師都具有五年以上的自動(dòng)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)聘請(qǐng)企業(yè)的能工巧匠擔(dān)任實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)。自動(dòng)化學(xué)習(xí)鏈的主要課程情況如表3所述。

5.專業(yè)技能訓(xùn)練鏈

在機(jī)電一體化專業(yè)的課程體系中，技能訓(xùn)練部分超過總課時(shí)的50%，構(gòu)成專業(yè)技能訓(xùn)練鏈。這些技能訓(xùn)練項(xiàng)目主要包括：工程制圖實(shí)訓(xùn)、零件拆裝與測(cè)繪、電工技能實(shí)訓(xùn)、電子裝配實(shí)訓(xùn)、電氣繪圖訓(xùn)練、維修電工實(shí)訓(xùn)、小型智能產(chǎn)品裝調(diào)實(shí)訓(xùn)、自動(dòng)線裝調(diào)實(shí)訓(xùn)和機(jī)器人編程示教集訓(xùn)。在上述實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，機(jī)器人編程示教集訓(xùn)培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人崗位核心技能，安排在第四學(xué)期，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月。該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以機(jī)器人工業(yè)搬運(yùn)、工業(yè)弧焊為例，采用仿真操作與實(shí)物操作相結(jié)合的方式，培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機(jī)器人的操作技能和二次開發(fā)技能。

四、結(jié)語

高職院校機(jī)電一體化專業(yè)要建立機(jī)器人方向的課程體系，必須緊密聯(lián)系機(jī)器人應(yīng)用的崗位需求。在教學(xué)過程中以機(jī)器人為項(xiàng)目載體，在教學(xué)環(huán)節(jié)建立“機(jī)械技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”和“自動(dòng)化”三條學(xué)習(xí)鏈，在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)建立以“機(jī)器人編程示教集訓(xùn)”為核心的專業(yè)技能訓(xùn)練鏈。教學(xué)實(shí)踐表明，這種“三學(xué)習(xí)一訓(xùn)練”的鏈?zhǔn)秸n程體系，提高了學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。

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