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职业院校工业机器人专业教学质量标准研究
发布时间:2021-10-15 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
职业院校工业机器人专业教学质量标准研究
  郭永涛,郑午,唐洪涛
(江苏省交通技师学院,江苏 镇江212028)
摘要:随着工业机器人的广泛运用,社会对工业机器人专业的高技能人才需求越来越大。而该专业教学质量标准目前没有统一的定论。但高质量人才的培养,离不开完善的专业课程体系,有序的教学组织,雄厚的校内外实训基地以及合理的评价体系。本文将从这几个方面来研究职业院校工业机器人专业的教学质量标准。
关键字:职业院校 工业机器人 教学质量标准
作者简介:郭永涛(1981-),男,黑龙江五大连池人,高级讲师,主要从事智能交通、工业机器人、电气自动化等方面的研究和教学工作。
项目课题:中国交通教育研究会2018-2020年度教育科学研究重点课题(编号:交教研1801-11)
 
 
Study on the standards of teaching standards for industrial robots
 in vocational colleges
 Guo Yongtao  Zheng Wu  Tang Hongtao
(Jiangsu Jiaotong College, Zhenjiang 212028)
Summary: With the wide application of industrial robots, the demand for high-skilled talents in industrial robot synth skilled profession is increasing. The standard of teaching quality in this specialty is not currently unified. But the training of high-quality talents can not be separated from a sound professional curriculum system, orderly teaching organization, a strong training base inside and outside the school and reasonable evaluation system. This paper will study the teaching standards of industrial robot majors in vocational colleges from these aspects. Keywords: Vocational colleges Industrial robot teaching quality standards
 
随着工业机器人行业的发展,工业机器人已广泛地服务于国民经济44个行业大类,126个行业中类。受益于5G的带动,3C、通信设备领域将迎来新一轮的创新潮,也必然会对工艺提出新要求。
工业机器人技术在工业领域的应用涉及除传统汽车制造、航空航天、仓储物流、机电及电子产品生产加工等众多领域外,甚至应用到日化、食品药品加工、烟草、以及保险银行等金融领域,是高新技术产业的重要组成部分,是现代工业技术的基础和支撑,在实现工业现代化中发挥着不可替代的重要作用。因此,实现工业4.0、中国智造的国家战略急需大量高素质高技能型工业机器人专门人才[1]。如何才能培养出合格的工业机器人专业人才?目前,对工业机器人专业教学质量标准还没有统一的定论。
教学质量评价是指以培养目标为指向,通过全面收集培养方面的有关信息,对培养过程及所培养人才的质量与效益做出客观评价和科学判断,并及时进行反馈与调节,以实现既定目标的过程[2]。同时,应就培养质量目标、评价依据、评价指标体系、评价标准以及评价实施、评价结果应用等诸方面做出说明[3]。本文将从专业课程体系、教学组织模式、专业实训基地、评价体系以及竞赛教练团队的建设这几方面来研究工业机器人专业的教学质量标准。
一、专业课程体系
1. 培养目标与规格
根据工业机器人专业岗位的能力需求,确定本专业的人才培养目标。工业机器人专业旨在培养与我国社会主义现代化建设要求相适应,德、智、体、美全面发展,具有综合职业能力,面向工业机器人应用类型行业、企业就业、适应工业机器人应用、维修、维护等相关工种和岗位群工作,胜任自动化成套装备中工业机器人工作站的现场编程、调试维护、人机界面编程、系统集成、生产技术管理、以及工业机器人销售和售后服务工作任务,具备较强的综合职业能力的职业素养,达到具有职业岗位群所需的职业资格要求的高技能人才。
学生通过本专业的学习,要掌握电工基础、电工电子仪表、电子技术、电气制图、PLC、变频器、单片机、工厂供配电、机器人技术、自动化设备的维护和保养等知识结构;能进行电气识图、绘图,电工电子仪表使用,电子线路焊接、电气控制线路装调、PLC控制、工业机器人离线编程与仿真,典型机器人工作中的故障诊断及排除的技能;具备一定的思想道德和优良的职业素质,遵守国家法律法规,有良好的团队精神,具有获取、分析和处理信息的能力,具有勤于思考,乐于探索,发现及解决问题的创新能力。
2. 课程结构
课程结构设置是否合理,要看其是否是根据专业培养目标要求来设置的。通过对企业的调研,根据企业需求,将理论教学与实际能力的培养结合起来,把能力培养作为教学的重中之重,邀请企业专家参与到课程建设中来,根据岗位能力需求的变化调整课程和教学计划,并探讨学习成果的影响[4]-[5]。本专业的课程结构,采用公共基础课——专业技能课,专业技能课程又分群平台课程——专业平台课程——专业方向课程这三个层次。
群平台课程包括钳工技能训练、电工技术基础、电工工艺与技术训练、电子技术基础、电子装接工艺与技术训练、机电设备电气控制技术基础、PLC编程、常用电机控制与调速技术、传感与检测技术、气动与液压技术、单片机应用技术等。
专业平台课程包括机械制图及CAD技术、机械零件测绘技术、机械制造技术、机电一体化技术基础、机器人技术应用、工业机器人技术基础、高级语言程序设计、工业机器人虚拟仿真、工业机器人示教与编程、现场总线技术等。
专业方向课包括工业机器人安装与调试技术、工业机器人工作站系统集成。
表1 核心课程教学要求
序号 课程名称 主要教学要求
1 工业机器人虚拟仿真 (1)认识、安装工业机器人仿真软件;
(2)构建基本仿真工业机器人工作站;
(3)掌握机器人离线轨迹编程;
(4)学会带导轨和变位机的机器人系统创建与应用。
2 工业机器人示教与编程 (1)掌握工业机器人手动操作规范,熟悉手动操作方法;
(2)熟悉示教器的使用规范,学习示教编程的技能;
(3)编制典型工业机器人应用程序。
3 现场总线技术 (1)了解现场总线技术概论;
(2)熟悉现场总线的含义和产生;
(3)掌握常见的现场总线介绍及其特点;
(4)了解工业网络拓扑结构。
4 工业机器人安装与调试技术 (1)掌握工业机器人安装规范;
(2)熟悉工业机器人安装与调试各设备的使用规范;
(3)熟悉工业机器人安装与调试技术;
(4)具备初步工业机器人安装与调试操作能力。
5 工业机器人工作站系统集成 (1)掌握工业机器人与数控设备集成操作规范;
(2)熟悉工业机器人与周边的通信及作业节拍;
(3)具备初步工业机器人与制造系统集成操作与控制能力。
 
表1列出了部分专业核心课程的教学要求。从表1中可以看出,职业院校不再把知识掌握的程度作为教学要求或考核教育教学的质量核心标准,而是从理论知识转为以能力培养为目标,且必须是以实现能力培养为核心目标。脱开能力培养的知识传授和积累,对职业院校的教育教学是没有实际意义的。
二、教学组织模式
能力标准在职业院校人才培养中有着重要的意义。缺乏能力培养目标,培养出来的学生无法适应专业对应岗位的能力需要,这种职业教育就是失败的教育。因此,职业院校教育必须是集中力量进行能力培养,而能力培养的途径就是通过充分的实践教学[6]
根据“工业机器人应用与维护”专业“企业深层合作,实践过程导向”的人才培养模式,本专业课程的教学模式是以核心职业能力培养为主线,以学生为主体,实施基于“项目引领、任务驱动”的教学模式。
教学过程均在一体化教室进行。在教学过程中,以学生分组和小班化教学为组织形式,实施以“教、学、做”一体化和“项目引领、任务驱动”的基于工作过程的教学模式。以任务为主线,以学生为主体,以教师为主导,以任务来驱动学生去主动学习,让学生通过完成任务来巩固、应用已有知识和新知识,同时还能培养学生分析问题和解决问题的能力。
根据课程职业能力要求,以职业能力培养为重点,采用任务驱动教材。以项目为中心,组织教学。对重点学习内容可安排多个任务进行训练,教师也可以根据现场教学情况来进行选择。根据每一项目教学内容,开发以行动过程为导向的学习过程,即资讯、计划、决策、实施、检查、评价六个行动过程。
三、专业实训基地
实践能力的培养,离不开专业实训基地的建设。经过多年的发展,学院在拥有电子技术、电子产品工艺、EDA实训、电力拖动、电工实训、电气高级工考核实训、单片机、PLC实训、PCB制版、电梯故障检修等多个专业基础实训室上,于2011年起启动多个机器人相关专业实训室建设,并陆续投入使用,确保了工业机器人高技能人才培养的一体化及实践教学环节有序进行。在2013年开始机器人专业招生后,于2014年成功申报国家级高技能人才培训基地建设项目,根据工业机器人专业的培养要求,进一步完善了工业机器人基础实训室、工业机器人仿真实训室、工业机器人综合实训室等核心实训室建设;同时,加强与镇江北汽集团、上海ABB工程有限公司、江苏海外集团国际技术有限公司等企业深度合作,以战略合作伙伴身份完成多项合作项目。
依托机电专业群,校内原有1基地(工业机器人高技能人才培养基地)及与企业共建的2中心(智能制造协同创新中心、机电设备研发中心),同时2019年下半年新增投入使用智能制造实训中心。校内实训建筑面积2514.32㎡,建有19个功能齐全的实训室,有实训工位数417个。按企业生产要求配置教学设备,拥有ABB、FANAC、埃斯顿等工业机器人等先进设备,实训设备总值1300余万元,实施企业化管理模式,能充分满足学生实训、技能鉴定和社会培训需求。
四、评价体系
 
图1 多元化评价体系
人才培养质量如何,需要建立一套合理的人才培养评价体系进行衡量。该评价体系要能够全面衡量学生的动手操作能力,看是否能够满足企业的生产需求;衡量学生的信息素养及综合素质。为此,本文以课程为核心制定了多元化评价体系(见图1)[7],采用过程性评价和结果性评价相结合的方法来进行考核,不再采用原来的期中、期末测试的形式;考核形式变了,考核内容也要随之变化,不再是通过试卷来测试学生单一的知识的掌握情况,在过程考核中,要考核学生的学习能力、职业能力以及社会能力等方面;成绩的评定,除了教师的意见,还要加入学生的意见和企业的评价。
五、技能竞赛教练团队
培育技能型人才是职业教育的重要组成部分,而技能竞赛作为考查职业教育的重要手段,不容忽视。围绕工业机器人技能大赛,对各类竞赛方案开展研究,成立了技能竞赛教练团队。学生技能水平的高低和指导教师的关系密切相关,技能竞赛不仅是比的学生,更比的是教练的综合能力。
大赛考查的知识和技能很宽,除了熟练掌握工业机器人控制技术以外,还必须掌握PLC技术、传感器、电机运动控制、通讯技术等。因此,教练团队由涵盖这些专长的机电专业教师担任。他们当中有几番带队征战赛场、具有丰富实战经验的教师,也有普通的专业课教师。
从工业机器人应用与维护专业从选拔成员,组建青苗班。训练分三个层次。第一层次是进行专业基础知识的学习。青苗班任课教师全部来自于教练团队,所授知识涵盖了比赛所要求的技能。通过此环节,让学生牢固又扎实地掌握专业基础知识。第二层次,分方向进行专项训练,学生根据自己的兴趣专长,选择方向进行专项训练,从而更有针对性。第三层级,就是赛前强化训练。通过层层选拔,最后按照“参赛选手+1”确定强化训练队员,备战比赛。
教练们在辅导学生的过程中,和学生一起学习、钻研,将国家、省、市技能大赛成果转化为课堂教学效益,将技能大赛与常规教学完美结合,促进了高质量人才的培养。
参考文献:
[1]单以才.段向军.校企共建高职工业机器人技术专业教学质量保障机制研究[J].中国现代教育装备, 2017(1):81-83.
[2]刘辉.“工匠精神”的技能竞赛教练团队与选手培育路径研究[J].现代职业教育 2018(11):93.
[3]王燕.机器人技术应用一体化教学改革与实践[J].现代职业教育, 2016(1):180-181
[4]陈鑫.机器人工程专业多平台协同教学的实践与研究[J].科技经济导刊, 2018(18):138-138.
[5]袁名华.工业机器人技术专业设置及教育教学研究[J].信息记录材料, 2019, 020(007):233-234.
[6]黄守麟, 梁艳, 欧启标. 机器人实践教学的探讨和优势[J].广西物理, 2011(02):58-59.
[7] Katherine L. Cason. Evaluation of a Preschool Nutrition Education Program Based on the Theory of Multiple Intelligences[J]. Journal of Nutrition Education, 2001, 33(3):161-164.