淺談技工院校工業(yè)機器人專業(yè)高技能人才的培養(yǎng)

羅志成

一、工業(yè)機器人專業(yè)高技能人才培養(yǎng)背景

工信部下發(fā)的《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出：要在2020年建成較完善的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，機器人密度達到100（每萬名員工使用機器人臺數(shù)）以上。

不同于大專院校偏重高精尖的研發(fā)和前沿創(chuàng)新，技工院校應(yīng)根據(jù)自身情況，貼近市場，注重行業(yè)一線技能型人才的培養(yǎng)。當(dāng)下，工業(yè)機器人專業(yè)技能人才嚴重短缺，已經(jīng)成為我國制造業(yè)發(fā)展的掣肘。技工院校建立一套工業(yè)機器人專業(yè)的高技能人才培養(yǎng)模式，設(shè)計有效且合理的專業(yè)人才培養(yǎng)方案，刻不容緩。

二、工業(yè)機器人專業(yè)高技能人才培養(yǎng)目標

（一）生源要求

工業(yè)機器人專業(yè)不同于電工、鉗工等基礎(chǔ)技能專業(yè)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)、理解能力有較高要求，不太適合初中畢業(yè)生。因此，高級工專業(yè)主要招收高中畢業(yè)生，進行三年制的“一體化”培養(yǎng)。

（二）培養(yǎng)目標

技工院校應(yīng)派出師生，對多家工業(yè)機器人相關(guān)企業(yè)進行走訪調(diào)研和駐廠培訓(xùn)。結(jié)合這些企業(yè)關(guān)于工業(yè)機器人技能型應(yīng)用人才的實踐經(jīng)驗和培養(yǎng)建議，確立了工業(yè)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)的目標：培養(yǎng)從事工業(yè)機器人設(shè)備安裝、調(diào)試、編程、維護的高技能人才。

三、工業(yè)機器人專業(yè)高技能人才培養(yǎng)課程設(shè)計

（一）專業(yè)課程體系設(shè)計

確定人才培養(yǎng)目標后，技工院校應(yīng)結(jié)合行業(yè)、企業(yè)標準，以畢業(yè)生的工作崗位及技能要求為核心，以“從易到難、循序漸進”為原則，同時保證教學(xué)的可操作性，進行開發(fā)、整合工業(yè)機器人專業(yè)課程體系。

整個專業(yè)課程教學(xué)大致分為三個階段:

第一階段（第1、2、3學(xué)期）：學(xué)習(xí)文化理論知識和專業(yè)理論知識。

第二階段（第2、3、4學(xué)期）：培養(yǎng)專業(yè)實操技能、了解行業(yè)規(guī)范。在仿真電腦教室、理實“一體化”實習(xí)車間教會學(xué)生現(xiàn)場示教編程、機器人設(shè)備故障診斷、機器人設(shè)備系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護等各項專業(yè)技能，同時初步了解、體驗實訓(xùn)車間類似企業(yè)車間的6S現(xiàn)場管理。

第三階段（第5、6學(xué)期）：培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合能力。利用校企合作單位提供的校外實習(xí)基地，開展下企業(yè)培訓(xùn)和頂崗實習(xí)，從而大大提高學(xué)生的機器人實際技能水平，同時完善學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

（二）實訓(xùn)科目課程設(shè)計

技工院校學(xué)生的技能學(xué)習(xí)，實訓(xùn)課是重點。確立了總的專業(yè)課程體系后，對具體的實訓(xùn)課科目進行模塊化課程設(shè)計。

例如，在對“工業(yè)機器人焊接工作站系統(tǒng)實訓(xùn)”進行課程設(shè)計時，首先可以將課程結(jié)構(gòu)劃分成幾個大的教學(xué)模塊；其次，根據(jù)每個模塊所需的知識技能開發(fā)出若干小的教學(xué)項目；最后，再根據(jù)實際的實訓(xùn)工序把每個項目再分成若干子教學(xué)任務(wù)。

這一過程，要以任務(wù)教學(xué)為核心，理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練相融合，增添學(xué)習(xí)的趣味性和挑戰(zhàn)性。

（三）課堂教學(xué)設(shè)計

課程經(jīng)模塊劃分到項目，再由項目細分到任務(wù)后，要對具體的一堂課進行任務(wù)教學(xué)設(shè)計，讓教學(xué)過程程序化、規(guī)范化。以下通過一個具體的任務(wù)教學(xué)案例進行說明。

本案例來自專業(yè)核心課程中“模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人系統(tǒng)實訓(xùn)”這門實訓(xùn)課的一個任務(wù)，用4個課時進行講授。

1.任務(wù)描述

該任務(wù)以模塊化積木式可拆裝串聯(lián)機器人系統(tǒng)為載體，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊化機器人相關(guān)知識，最后利用系統(tǒng)的控制面板和示教軟件操作機器人完成“積木搬運”任務(wù)。

任務(wù)完成要達到以下目的：

（1）了解模塊化串聯(lián)機器人系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)。

（2）熟悉模塊化串聯(lián)機器人的控制面板和示教軟件。

（3）掌握模塊化串聯(lián)機器人的操作方法，完成給定的搬運任務(wù)。

2.教學(xué)過程設(shè)計

（1）首先帶領(lǐng)學(xué)生進行現(xiàn)場觀察、了解模塊化串聯(lián)機器人系統(tǒng)的主要組成：模塊化串聯(lián)機器人本體（6模塊）、機器人實驗臺、末端工具與其他附件、靜音氣泵與氣動元件、獨立運動控制器、基于PC104總線嵌入式運動控制器。讓學(xué)生對該機器人系統(tǒng)各個組成結(jié)構(gòu)有個初步認識，再簡要地講解整個系統(tǒng)的工作流程。

（2）讓學(xué)生查閱模塊化機器人的基本參數(shù)。學(xué)生了解相關(guān)參數(shù)后，授課教師演示操作模塊化機器人各個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運動，幫助學(xué)生了解機器人的動作范圍、運動速度和末端額定負載。

（3）帶領(lǐng)學(xué)生熟悉實驗臺多控制面板和示教軟件操作界面，初步講解各鍵位功能。要求學(xué)生通過閱讀機器人設(shè)備的《實驗指導(dǎo)書》和《使用說明書》進一步了解其各種鍵位功能。

（4）按課程任務(wù)要求，提出指引性問題——怎樣制定模塊化機器人的最優(yōu)關(guān)節(jié)控制順序？在運動過程中怎樣控制模塊化機器人繞開障礙物？怎樣實現(xiàn)模塊化機器人末端的最短路徑精確定位？ 要求學(xué)生以分組的形式，帶著問題討論學(xué)習(xí)，用書面報告的形式將問題的解決方案呈現(xiàn)出來，最后由教師集體點評。點評完后，讓學(xué)生制定出搬運任務(wù)的書面示教方案。

（5）實際示教操作——對機器人的示教操作，是指對機器人發(fā)出指示，操作機器人按設(shè)定的軌跡進行作業(yè)，最終完成動作和任務(wù)的過程。學(xué)生制定出的示教方案后，教師進行把關(guān)，在得到教師認可后，方能進行示教操作。開始讓學(xué)生操作控制平臺，設(shè)置好參數(shù)，操作機器人工作，按各自制定的示教方案完成積木搬運任務(wù)，授課教師要在一旁觀察全過程，隨時指導(dǎo)、糾錯。

（6）最后，根據(jù)任務(wù)完成結(jié)果對學(xué)生進行任務(wù)評價。遇到個別問題，當(dāng)場說明；普遍問題，全班講解。

3.教學(xué)效果

本案例經(jīng)過試點教學(xué)，從學(xué)生的現(xiàn)場反饋和技能掌握情況來看，達到了預(yù)期效果。按任務(wù)教學(xué)法設(shè)計出的授課方案，使學(xué)生從被動受教轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

四、工業(yè)機器人專業(yè)高技能人才培養(yǎng)評價機制

（一）教學(xué)考核評價機制

對學(xué)生進行教學(xué)考核，是檢查教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。以往，對學(xué)生的教學(xué)考核較為單一，主要是以考試成績?yōu)橹鞯淖罱K考核，期末成績和單元成績共占總成績的90%，平時成績只占10%。

只重視考試成績的考核方法，忽略了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，運用到工業(yè)機器人專業(yè)是不合適的。作為一門實踐性很強的專業(yè)，往往沒有唯一確定的答案，應(yīng)該建立注重過程化的考核評價機制。

工業(yè)機器人專業(yè)有三類成績考核：理論課考核、實訓(xùn)課考核和其他考核。

1.理論課考核

關(guān)注學(xué)生的出勤、紀律、作業(yè)、課堂提問及小組討論，將這一部分分數(shù)比例由10%提高到50%，考試成績占50%。

2.實訓(xùn)課考核

根據(jù)專業(yè)技能要求，確定相應(yīng)的考核項目，貫穿在日常教學(xué)模塊中。根據(jù)事先制定好的項目評分標準，對學(xué)生在平時上課完成的實訓(xùn)課題任務(wù)進行評價打分，累計到期末。這一部分分數(shù)比例占總成績的 50%，其他考試成績占50%。

3.其他考核

主要指駐廠培訓(xùn)和頂崗實習(xí)的成績考核：由學(xué)校帶隊老師和企業(yè)指導(dǎo)師傅共同考核，最終成績，企業(yè)指導(dǎo)師傅所給成績占70%，學(xué)校帶隊老師所給成績占30%。

（二）競賽評價機制

積極開展校內(nèi)競賽，將工業(yè)機器人納入我校每年一次的“專業(yè)技能月競賽”活動，達到“以賽促學(xué)、賽練結(jié)合”的目的。同時為技能水平突出的學(xué)生提供參加全省、全國工業(yè)機器人比賽的機會。

通過參加機器人競賽，學(xué)生獨立分析、解決問題的能力可以得到很好地鍛煉。團隊項目還能促進同學(xué)之間的相互協(xié)作，實現(xiàn)團隊的共同進步。

賽后，將競賽結(jié)果以輔助成績加入專業(yè)成績，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)生的集體榮譽感。

（三）畢業(yè)評價機制

工業(yè)機器人專業(yè)實行“雙證”制度。除了畢業(yè)證書，還要取得相應(yīng)專業(yè)的職業(yè)資格證書，才能成為合格畢業(yè)生。

今后，隨著行業(yè)進一步發(fā)展和完善，還有可能引入行業(yè)工業(yè)機器人程序員認證方案，進一步提高學(xué)生的市場競爭力。

五、結(jié)語

中國的工業(yè)機器人需求已經(jīng)呈爆炸性增長，企業(yè)對工業(yè)機器人專業(yè)技術(shù)人才的需求也將不斷增加。如何培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平的工業(yè)機器人高技能人才是所有技工院校共同面臨的問題。本文對工業(yè)機器人專業(yè)高技能人才培養(yǎng)的背景、目標、課程設(shè)計及評價機制，進行了一系列探討，目的是希望為培養(yǎng)本專業(yè)優(yōu)秀人才打下一定基礎(chǔ)，對工業(yè)機器人教學(xué)工作的開展起到促進作用。但是，工業(yè)機器人專業(yè)作為一門新開設(shè)的專業(yè)，其專業(yè)建設(shè)是一個需要長期積累、不斷深化的過程，只有不斷地建立好培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案，提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，才能培育出更多、更好的高技能專業(yè)專業(yè)人才，為我國的制造業(yè)提供高質(zhì)量、高水平的服務(wù)。