工业机器人一体化课程改革探讨与实践--中国期刊网

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工业机器人一体化课程改革探讨与实践

发表时间：2021/5/13 来源：《中国教育信息化》2021年2月作者：郑闯1 王星阳2 姜冬萌3

[导读] 工业机器人专业已成为中职学校和高等职业院校开展的重点专业之一。随着工业机器人在制造行业的广泛应用，工业机器人相关人才缺口逐渐增加，培养工业机器人高技能人才已成为必然趋势。本文阐述了在中职院校中工业机器人一体化课程改革的实践。

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辽宁沈阳沈阳交通技术学校3 姜冬萌3 110000

摘要：工业机器人专业已成为中职学校和高等职业院校开展的重点专业之一。随着工业机器人在制造行业的广泛应用，工业机器人相关人才缺口逐渐增加，培养工业机器人高技能人才已成为必然趋势。本文阐述了在中职院校中工业机器人一体化课程改革的实践。
关键词：工业机器人；一体化教学；一体化课程；课程改革
        一、引言
        工业机器人技术在我国的应用已经十分深入，近几年，我国汽车制造、食品生产、加工铸造等行业中，工业机器人可完成自动焊接、喷涂、搬运等操作，显著增加了生产效率，提升了经济效益。工业机器人技术的迅速发展，使得工业机器人应用技术人才的缺口逐渐增大，目前在中职学校和高职学校陆续开展了工业机器人相关专业，在专业课程的设计与实践中，一体化课程突显了优势。本文针对中等职业学校的工业机器人专业课程，阐述可实施一体化教学改革的实践。
        二、一体化教学概述
        一体化教学是在理实一体化基础上，转变师生课堂角色，以学生为课堂主体、教师为主导，以任务为导向，做中学、学中做，将理论和实践在课堂中密切结合。
        一体化教学模式打破传统一言堂的教学过程传统，以学生主动学习为主，激发学生的主动探究能力和学习能力，教师的作用是对学生学习的各个环节进行方向性把控和引导。一体化教学中，针对专业课中的某一处或多处知识点开展教学，教师课前抛出问题，学生预习后，在课上分组汇报展示，并在教师提出问题后进行资料查阅、讨论、制作汇报图文、PPT、分组汇报，解决理论部分的教学；在实践教学前，依然由学生提出问题和解决办法，设计实践实验方案，分组实验，每组内分工明确，记录实践效果后，组内进行整理，准备汇报实践效果。
        一体化教学需要专业的课程设计、教案设计，专业的一体化实训教室或基地，专业的一体化评价考核考试系统，专为本课程编写的一体化教材，以及专业的一体化师资团队。有调查指出，在不同专业课程的一体化教学实践改革中，均提升了学习效率和教学效果，并可以将一体化教学模式推广至对操作技能要求较多的专业课程中。
        三、基于一体化模式的中职工业机器人课程创新改革实践研究
        3.1课题简述
        本课题为2020年度沈阳市教育科学“十三五”规划课题。本课题以中等职业院校工业机器人技术应用课程为依托，通过企业工业机器人应用现状调研、工业机器人应用人才缺口调研、同行业专业教师沟通交流，确定中职工业机器人一体化课程改革方案，并全面实施改革方案设计与实践，行程阶段性成果，完成教学实践案例和课题总结报告。
        3.2课题研究内容
        本课题研究内容首先基于ABB品牌IRB-1201410型及1410型工业机器人，以目前现有实训设备功能划分，包括搬运机器人、焊接机器人、喷涂机器人、码垛机器人。根据以上工业机器人型号和功能，进行一体化课程全面开发研究。
        研究具体内容包括：
        （1）建立工业机器人一体化课程体系，包括工业机器人课程设计、教学进度计划制定、一体化教学内容开发；
        （2）构建一体化教学考核评价体系；
        （3）工业机器人专用一体化教室（实训基地）设计；
        （4）提升教师工业机器人一体化课程教学能力。
        课题以一个学期的工业机器人课程为例，设置课程年级为二年级上学期。

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考虑到工业机器人专业课程难度较大，因此第一学年学生主要以专业基础课为主，包括电工基础、电子技术、PLC基础等。同时考虑到就业年级顶岗实习因素，尽量不在二年级下学期开设本课程。即假设学生第一年已经牢固掌握专业基础课，学生具有一定能力学习工业机器人课程，并保证能够在完整的一学期内完整执行一体化课程计划。
        四、工业机器人专业一体化课程改革的具体实践
        4.1工业机器人设备概述
        目前，本课题实践中所使用的工业机器人实训基地中，共包含6台三菱品牌视觉工业机器人、2台ABB品牌视觉工业机器人、2台ABB品牌焊接机器人和1台ABB品牌喷涂机器人。其中8台视觉机器人可完成搬运、码垛、视觉检测、分拣等工作，且该机器人是小公斤数机器人，适宜学生初学工业机器人并完成入门操作，可为后续实训提供前期基础。2台焊接机器人和1台喷涂机器人属于大型机器人，且操作具有较高危险性，该机器人前期只进行动作编辑实训，后期进行焊接和喷涂的工具操作。11台工业机器人可满足学生完成机器人的认知学习、编程操作学习、电气布线与安装学习、机械结构认知学习和工业机器人综合操作学习。
        4.2工业机器人一体化教室设计
        工业机器人一体化教室总共分为四部分，分别是：集中授课区、实训区、资料查询区。
        集中授课区主要的功能是完成理论授课，集中授课区包括讲台、讲桌、多媒体设备、黑板和白板、学生桌椅。其中学生桌椅按照“学习岛”的形式摆放，以实现分组教学的教学模式。
实训区的功能是完成学生的分组操作功能。实训区分为若干个区域，包括视觉机器人实训区、焊接机器人实训区、喷涂机器人实训区，以满足不同课题可以使用不同独立实训区，不影响其他设备的保养和使用。实训区还包括各类明显的警示标志、人身保护设施，以保障教学安全。
        资料查询区包括纸质资料查询区和网络资料查询区，其中纸质资料是以教材、参考书目等纸质资料为主，网络资料查询区是利用计算机完成电子文献、资料的查阅。
        4.3工业机器人课程一体化教材设计
        工业机器人课程的一体化教材的开发与设计是开展一体化教学的重要环节，教材应摒弃传统纯理论教学设计，而采用任务为导向的设计方式，并贴近企业生产环境。首先，将本学期课程划分成各个大型任务，然后每个任务设置相应的企业生产环境，将本节课程中的相关理论知识以提问或引导的方式展现在教材中，学生通过资料查阅、小组讨论、教师讲解等方式，完成理论部分。随后，进行实训部分设计，明确工作任务和实施工艺，将每个操作环节细化，督促学生团队协作，完成工具领用、机器人操作、实训记录填写、验证与总结等学习任务。最后，教材要给出相应的评价体系，通过自评、互评、师评，对课程中每一处细节进行评价。
        4.4工业机器人一体化课程评价体系
        工业机器人一体化课程评价体系，包括课堂随堂评价和课程总体评价。课堂评价上文已经提及。课程总体评价是改变以往期末考试的形式，而是将考试转变为平时的考核，成绩结构是80%平时成绩和20%期末考试成绩。平时成绩中，包括每一个大课题的综合成绩、出勤、一体化教材完成情况和课堂中表现的职业素养等。一体化课程评价体系的改革，有助于将学生对成绩的重视程度由期末转变到平时，而且工作的实际操作评价占到了成绩的70%以上，说明一体化课程对实践能力的重视。一体化课程的评价体系应配合教材中的每一项细节而定，不能千篇一律，无“模板式”的评价模式，而是一课一评。
        五、结束语
        本文基于2020年度沈阳市教育科学“十三五”规划课题，阐述了针对中等职业院校工业机器人一体化课程的改革方案，为课题的开展与实施提供了一定的依据，未来，工业机器人一体化课程实践将继续深入，以更系统地培养工业机器人技术应用人才。
参考文献：
[1]李碧华. 工业机器人背景下的机电一体化设计课程教学改革思路分析[J]. 装备维修技术, 2020, (2):15.
[2]谢祥. 《工业机器人安装调试与维护》一体化课程改革与实践[J]. 南方农机, 2018, 第49卷(13):137，139.
[3]蔡培淳. 工业机器人应用与维护专业一体化课程改革的实践与思考[J]. 中外企业家, 2019, (30):171.