CDIO視域下工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才培訓(xùn)體系的構(gòu)建與實(shí)施

李云龍 邵欣 鄭寧

摘? 要：制造業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一是工業(yè)機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)制造業(yè)正處在重要的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，對(duì)工業(yè)機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人才需求與日俱增。該文為提高工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才的培養(yǎng)質(zhì)量，提升職業(yè)院校畢業(yè)生和在崗技術(shù)人員的技術(shù)技能，基于CDIO教育模式構(gòu)建了以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行這4個(gè)階段為主體的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)體系。以CDIO教育模式培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)人才，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)員基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)合作以及工程系統(tǒng)能力的目的，所培養(yǎng)的學(xué)員更能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人? ?工程實(shí)踐能力? ?CDIO教育模式? ?培訓(xùn)體系

中圖分類號(hào)：C961? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）08（b）-0096-03

Construction and Implementation of Industrial Robot Application Talent Training System from the

Perspective of CDIO

LI Yunlong? ?SHAO Xin? ?ZHENG Ning

（Intelligent Manufacturing College， Tianjin Sino-german University of Applied Sciences， Tianjin， 300350 China）

Abstract： The application of industrial robots is one of the important symbols of the modernization of the manufacturing industry. China's manufacturing industry is in an important strategic transformation period， and the demand for talents in industrial robot related industries is increasing day by day. In order to improve the training quality of industrial robot applied talents， the technical skills of vocational college graduates and skilled workers are raised. Based on the CDIO education model， the application technology training system of industrial robots based on the four stages of conception， design， implementation and operation is constructed. The training of industrial robot applied technology talents by CDIO education model has reached the goal of training students' basic knowledge， individual ability， team cooperation and engineering system ability， and the trainees will be able to meet the needs of industrial development.

Key Words： Industrial robot; Engineering practice ability; CDIO education model; Training system

制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和升級(jí)，國(guó)務(wù)院于2015年正式頒布了制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)——《中國(guó)制造2025》，提出了使中國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的“三步走”戰(zhàn)略，使制造業(yè)走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化[1]。其中工業(yè)機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用是我國(guó)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)從“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”的必經(jīng)之路[2]。

在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和“機(jī)器換人”計(jì)劃的雙重作用下，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人及其相關(guān)應(yīng)用型人才的需求越來(lái)越大，從而帶動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用型人才的發(fā)展。但由于教育相對(duì)于產(chǎn)業(yè)的滯后性，與工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才的需求量增長(zhǎng)相比，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才儲(chǔ)備數(shù)量和培養(yǎng)速度卻捉襟見(jiàn)肘，無(wú)法滿足產(chǎn)業(yè)需求[3]。

1? CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式自實(shí)施以來(lái)受到了教育界的廣泛認(rèn)可，已經(jīng)成為了國(guó)際工程教育改革的卓著成果。其核心理念是以真實(shí)工程應(yīng)用背景為載體，在工程實(shí)踐中強(qiáng)調(diào)構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)行（Operate）的過(guò)程[4]。CDIO教育模式按照上述4個(gè)過(guò)程運(yùn)行，并將各門(mén)課程緊密聯(lián)系在一起，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，使學(xué)生以實(shí)踐的方式接受高等工程教育。

CDIO教育模式使工程教育改革更具有系統(tǒng)性，其實(shí)施也具有明確的方向，它將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人專業(yè)能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和整個(gè)CDIO全過(guò)程能力逐級(jí)細(xì)化，并以大綱的形式表達(dá)出來(lái)。CDIO工程教育模式能力大綱指出把產(chǎn)品、過(guò)程或系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行作為工程教育的環(huán)境，采用一體化教學(xué)，各相關(guān)學(xué)科之間相互支撐，而且其12條準(zhǔn)則使得工程教育改革具體化、可操作、可測(cè)量。以經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，主動(dòng)學(xué)習(xí)為目標(biāo)，加強(qiáng)教學(xué)方法設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)整個(gè)模式的實(shí)施和檢驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的指引，對(duì)學(xué)員和教師都具有重要指導(dǎo)意義。CDIO教育模式強(qiáng)調(diào)職業(yè)技能和職業(yè)道德并重，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通交流能力[5]，培訓(xùn)體系設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

2? 基于CDIO教育模式的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才培訓(xùn)體系構(gòu)建

2.1 構(gòu)思

根據(jù)崗位技能需求分析，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才層次和培訓(xùn)可分為：初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)。

初級(jí)層次的人才培養(yǎng)目標(biāo)側(cè)重于基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)，主要面向制造企業(yè)生產(chǎn)一線員工開(kāi)展應(yīng)用技能培訓(xùn)，在工業(yè)機(jī)器人相關(guān)應(yīng)用企業(yè)從事工業(yè)機(jī)器人的基本操作與維護(hù)，機(jī)器人工作站電氣及機(jī)械部件的裝配與調(diào)試。中級(jí)層次的人才培養(yǎng)目標(biāo)注重工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試技能的培養(yǎng)，主要面向具有一定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力的工程技術(shù)人員，培養(yǎng)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)中進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人工作站現(xiàn)場(chǎng)編程與調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人的檢測(cè)、保養(yǎng)與維護(hù)、工業(yè)機(jī)器人銷售服務(wù)等工作的專業(yè)技術(shù)型人才。高級(jí)層次的人才需要具備更加專業(yè)的基礎(chǔ)理論和較高的技術(shù)水平，需具備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、傳感技術(shù)應(yīng)用等各項(xiàng)專業(yè)技能，在相關(guān)崗位進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人工作站應(yīng)用系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)、編程調(diào)試、檢測(cè)維修、運(yùn)行與管理等方面的工作，屬于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、調(diào)試應(yīng)用方面的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才[6]。

2.2 設(shè)計(jì)

在構(gòu)思完成培訓(xùn)體系后，需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)施細(xì)節(jié)。培訓(xùn)大綱作為整個(gè)培訓(xùn)工作綱領(lǐng)性、指導(dǎo)性的文件，為基于CDIO教育模式設(shè)計(jì)的培訓(xùn)體系有效開(kāi)展提供了詳細(xì)的指引。模塊化教育是工程技術(shù)培訓(xùn)的有效形式，因此工業(yè)機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)的內(nèi)容通常采用模塊化方式設(shè)計(jì)，學(xué)員依據(jù)自身能力和提升需求選擇對(duì)應(yīng)的培訓(xùn)內(nèi)容，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性。培訓(xùn)模塊共有3個(gè)模塊，即專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)模塊、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)模塊、工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用訓(xùn)練模塊。

2.3 實(shí)施

實(shí)施步驟是落實(shí)構(gòu)思和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，教學(xué)設(shè)施為培訓(xùn)課程的實(shí)施提供硬件保障。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)的目的是面向企業(yè)需求，為了實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)和應(yīng)用的無(wú)縫對(duì)接，營(yíng)造與專業(yè)相聯(lián)系的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程和企業(yè)管理運(yùn)行的真實(shí)環(huán)境，針對(duì)不同模塊下的課程設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)室，包括可編程序控制器實(shí)訓(xùn)室，組態(tài)控制實(shí)訓(xùn)室、傳感器實(shí)訓(xùn)室、電工電子實(shí)訓(xùn)室。

3? 基于CDIO教育模式的工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)體系運(yùn)行保障

加強(qiáng)校內(nèi)外專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，在機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)、機(jī)器人系統(tǒng)集成商建立校外實(shí)訓(xùn)基地，掌握該區(qū)域工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的主要方向，方便專業(yè)學(xué)生就業(yè)。建設(shè)一套工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與開(kāi)發(fā)數(shù)字化課程教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)微課、慕課等在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)上的運(yùn)用。建設(shè)工業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)踐實(shí)訓(xùn)室，加強(qiáng)校企合作，共同開(kāi)發(fā)有利于學(xué)生工程能力培養(yǎng)與提升的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，為基于CDIO理念的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)提供強(qiáng)有力的支撐。

4? 結(jié)語(yǔ)

CDIO教育模式具有完善的理論基礎(chǔ)、體系架構(gòu)和實(shí)施保障，在職業(yè)技能培訓(xùn)中具有高效率、高質(zhì)量、易實(shí)施的優(yōu)勢(shì)?；贑DIO教育模式的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)體系以職業(yè)技能培訓(xùn)為目標(biāo)，以不同學(xué)歷背景和技能水平的在崗工人與職業(yè)院校學(xué)生為對(duì)象，提供了關(guān)于工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)的多層次、多樣化的人才培養(yǎng)模式，使學(xué)員可以通過(guò)培訓(xùn)掌握工業(yè)機(jī)器人崗位技能，提高職業(yè)能力和意識(shí)。通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人人才崗位需求分析，對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)體系制定了專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)模塊、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)模塊、工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用訓(xùn)練模塊這3個(gè)模塊化的培訓(xùn)課程設(shè)計(jì)，設(shè)定了工業(yè)機(jī)器人人才層次和培訓(xùn)目標(biāo)，構(gòu)建了考核效度，實(shí)現(xiàn)了培訓(xùn)體系的穩(wěn)定運(yùn)行，培訓(xùn)成果顯著，并呈穩(wěn)步提高的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉敬，劉衍聰.OBE-CDIO理念下工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2019，40（2）：416-421.

[2] 王慶，李鳳華，董翠華，等.CDIO教學(xué)理念在課程建設(shè)中的應(yīng)用及理論升級(jí)[J].包裝工程，2020，41（S1）：82-86.

[3] 曾志斌.基于CDIO模式的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)工程能力提升研究[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2017（33）：117-120.

[4] 楊毅剛，王偉楠，孟斌.以提升解決“復(fù)雜工程問(wèn)題”能力為目標(biāo)的工程教育培養(yǎng)模式改進(jìn)研究[J].高等工程教育研究，2017（4）：63-67.

[5] 李志義，袁德成，汪瀅，等.“113”應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系改革[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2018（3）：57-61.

[6] 張永芳，張義紅，陳根龍，等.基于CDIO模式的電子制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2021，40（5）：193-196.