“1+X”證書下的《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程建設(shè)研究

盧峰 曾小山

【摘要】2019年9月，教育部公布的第二批10個(gè)“1+X”證書職業(yè)技能等級(jí)證書中涵蓋了工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)編程是證書的認(rèn)證單元，與該認(rèn)證單元對(duì)應(yīng)我校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)課程就是《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》。本文針對(duì)《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程中傳統(tǒng)教學(xué)的不足，以“1+X”證書職業(yè)技能要求為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行課證融合，對(duì)該課程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以達(dá)到為實(shí)現(xiàn)X證書職業(yè)技能考核與課程教學(xué)考核同步評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】“1+X” ?職業(yè)技能 ?工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程

【基金項(xiàng)目】江西省2019年高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題“基于1+X證書制度下的《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程建設(shè)研究”，課題編號(hào)：JXJG-19-57-2。

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）41-0089-02

前言

根據(jù)《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》工作內(nèi)容，國(guó)務(wù)院明確職業(yè)院校要積極探索“1+X”證書制度工作，對(duì)接勞動(dòng)力市場(chǎng)的需要變化;關(guān)注企業(yè)差異化需求與學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求，在做好學(xué)歷教育的同時(shí)，融入開展職業(yè)技能等級(jí)證書培訓(xùn)。其中，“1”為學(xué)歷證書教育，“X”為若干職業(yè)技能等級(jí)證書培訓(xùn)。2019年10月，江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院入選教育部第二批“1+X”工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程證書制度試點(diǎn)院校，在此背景下，我校提出了《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程建設(shè)的研究，這就要求我校緊跟職業(yè)教育改革的步伐，加快工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的課程建設(shè)?！豆I(yè)機(jī)器人編程與操作》是我校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程。

一、《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程教學(xué)分析

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程建設(shè)按照工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)集成崗位群，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)操作員、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)維員等工作崗位的職業(yè)技能培養(yǎng)為目標(biāo)?！豆I(yè)機(jī)器人編程與操作》課程其前導(dǎo)課程為PLC應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)與C語(yǔ)言編程、傳感器與檢測(cè)技術(shù)，后續(xù)課程為現(xiàn)代電氣控制綜合實(shí)訓(xùn)、工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)線安裝、調(diào)試與維護(hù)。教材采用我校自編的校本教材。授課對(duì)象為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)大二第二學(xué)期學(xué)生，授課學(xué)時(shí)為96個(gè)學(xué)時(shí)。 在教學(xué)前學(xué)生已經(jīng)掌握了PLC應(yīng)用技術(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、傳感器檢測(cè)技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具備了開展《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》的教學(xué)條件。本課程的教學(xué)目標(biāo)是以ABB工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定方法、機(jī)器人示教方法等，將相關(guān)的原理與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)會(huì)機(jī)器人的基本知識(shí)和操作技能，并具備“1+X”證書中的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)編程能力。

二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.理論內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程采用項(xiàng)目式教學(xué)，課程一共設(shè)計(jì)了5個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行講授。

（1）ABB基礎(chǔ)工作站的基本認(rèn)知

在該項(xiàng)目中主要是讓學(xué)生在簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，了解常用機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成，了解工作站設(shè)備組成、功能與使用，各組成部分實(shí)現(xiàn)的工藝，掌握工作站開啟及關(guān)閉的操作流程。同時(shí)要對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知，了解空壓機(jī)的使用，掌握電磁閥的控制原理及分別控制的末端裝置，了解觸摸屏的操作及按鈕功能，通信設(shè)置及接口說(shuō)明等。

（2）工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作

在該項(xiàng)目中主要是先通過(guò)錄制的微視頻，讓學(xué)生了解對(duì)示教器的認(rèn)知與設(shè)置，了解示教器的組成、了解示教器的操作界面、會(huì)對(duì)示教器進(jìn)行參數(shù)配置（含預(yù)定義鍵、配置亮度等），能進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的備份與還原、手動(dòng)操作工業(yè)機(jī)器人本體、能更新工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)速計(jì)算器、重啟機(jī)器人系統(tǒng)、能根據(jù)工作任務(wù)要求設(shè)置工業(yè)機(jī)器人工作空間，能對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)操作（單軸運(yùn)動(dòng)、線性運(yùn)動(dòng)和重定位運(yùn)動(dòng)）。

（3）工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)編程

在該項(xiàng)目中主要是通過(guò)微視頻以及教師講授基礎(chǔ)知識(shí)，了解讓同學(xué)們掌握設(shè)置工具數(shù)據(jù)、設(shè)置工具坐標(biāo)、工件坐標(biāo)、機(jī)器人有效載荷、建立RAPID程序。對(duì)RAPID常用程序指令、FUNCTION功能、RAPID程序特殊指令及功能、中斷程序TRAP等進(jìn)行講解，并進(jìn)行舉例讓同學(xué)們掌握其應(yīng)用方法。

（4）工業(yè)機(jī)器人拓展IO及外部設(shè)備通信

在該項(xiàng)目中主要是通過(guò)講解DeviceNet總線協(xié)議、設(shè)備拓展IO接口的講解，掌握ABB機(jī)器人I/O信號(hào)配置、關(guān)聯(lián)操作系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)使得同學(xué)們能夠根據(jù)實(shí)訓(xùn)任務(wù)要求，通過(guò)擴(kuò)展的數(shù)字量IO對(duì)供料、輸送等典型單元進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程，會(huì)使用PWM/PTO控制步進(jìn)電機(jī)，能通過(guò)擴(kuò)展的模擬量信號(hào)對(duì)輸送、檢測(cè)等典型單元進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程，通過(guò)信號(hào)與PLC實(shí)現(xiàn)通信，使得機(jī)器人可以發(fā)送信號(hào)給PLC，PLC也可以發(fā)送信號(hào)給機(jī)器人，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的聯(lián)調(diào)。

（5）JC-01A設(shè)備綜合實(shí)訓(xùn)

在該項(xiàng)目中主要是通過(guò)生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn)等多個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生更加熟練掌握工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程技能。

2.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)

由于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程的特殊性，課程采用理實(shí)一體化的教學(xué)方式，讓學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”，不設(shè)置單獨(dú)的實(shí)訓(xùn)課程，所有實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都在課堂上解決。學(xué)校采用北京華航唯實(shí)機(jī)器人科技股份有限公司的CHL-JC-01A基礎(chǔ)教學(xué)工作站為載體，從基礎(chǔ)入手，以實(shí)用性強(qiáng)、針對(duì)性強(qiáng)的實(shí)例為引導(dǎo)，完成學(xué)生的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。課程教學(xué)所有實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目如下表1-1。

下圖為學(xué)院教師運(yùn)用華航唯實(shí)CHL-JC-01A基礎(chǔ)教學(xué)工作站進(jìn)行《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》教學(xué)場(chǎng)景。

三、教學(xué)手段與方法

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程采用信息化教學(xué)模式，項(xiàng)目式教學(xué)方法，通過(guò)信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行授課。教師對(duì)情景式教學(xué)模式進(jìn)行應(yīng)用，采用微視頻的方式引入課堂教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)訓(xùn)任務(wù)導(dǎo)入課程之中，并使用Robotart、RobotStudio等仿真軟件對(duì)其進(jìn)行展示，以促使學(xué)生能夠?qū)φn程任務(wù)更加了解，從而提升學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的積極性，再進(jìn)行理論授課，接著按照事前分好的項(xiàng)目小組展開實(shí)訓(xùn)。以項(xiàng)目小組為單位開展實(shí)訓(xùn)操作，且小組內(nèi)的組長(zhǎng)、操作員、安全員和記錄員應(yīng)由小組內(nèi)學(xué)生輪流進(jìn)行擔(dān)任，其中組長(zhǎng)的工作任務(wù)為對(duì)整個(gè)小組的操作情況進(jìn)行監(jiān)控，操作員的工作任務(wù)為對(duì)電氣進(jìn)行接線以及示教編程等，安全員的工作任務(wù)為對(duì)操作員的各項(xiàng)安全操作進(jìn)行監(jiān)督，例如是否根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對(duì)工具進(jìn)行擺放以及是否對(duì)安全帽進(jìn)行正確佩戴等，記錄員的工作任務(wù)則為對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行記錄，并于工作站頂部進(jìn)行拍攝，以能夠使用視頻的形式對(duì)整個(gè)實(shí)訓(xùn)操作過(guò)程進(jìn)行有效記錄。

四、教學(xué)評(píng)價(jià)

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程采用信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，通過(guò)每一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)、每一次課堂表現(xiàn)、每一次機(jī)器人實(shí)訓(xùn)操作、每一次學(xué)生作業(yè)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)報(bào)告，教師查看每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)報(bào)告，看其是否有智能性掛科預(yù)警，然后對(duì)重點(diǎn)學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，不讓任何一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)，帶動(dòng)整個(gè)班級(jí)的學(xué)習(xí)氛圍，從而產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。

結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程“1+X”證書職業(yè)技能等級(jí)證書的背景下，對(duì)《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》進(jìn)行課程改革，使之滿足行業(yè)企業(yè)對(duì)其職業(yè)能力培養(yǎng)要求。對(duì)課程開展項(xiàng)目式教學(xué)，以不同的項(xiàng)目融入課程中，從而滿足“1+X”證書制度下的技能考核點(diǎn)要求。

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作者簡(jiǎn)介：

盧峰（1986-），男，碩士，江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專職教師，講師。