■譚 娟
(武漢交通職業(yè)學(xué)院智能制造學(xué)院,湖北 武漢 430065)
2019年的《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》明確提出,在職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校啟動(dòng)“學(xué)歷證書+若干職業(yè)技能等級(jí)證書”(以下稱1+x證書)制度試點(diǎn)工作[1],要求試點(diǎn)院校在學(xué)歷教育的過程中,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生職業(yè)技能和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)[2]。實(shí)訓(xùn)教學(xué)在培育學(xué)生職業(yè)技能、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新意識(shí)和就業(yè)能力等方面具有重要作用[3]。
通過對(duì)1+x證書制度試點(diǎn)院校的調(diào)研,發(fā)現(xiàn)深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院在信息通信技術(shù)類專業(yè)與華為技術(shù)有限公司協(xié)同育人,提出“課證共生共長(zhǎng)”人才培養(yǎng)模式,將企業(yè)認(rèn)證融入專業(yè)人才培養(yǎng)中,實(shí)現(xiàn)課程開發(fā)與證書標(biāo)準(zhǔn)的共生共長(zhǎng),采用“三分”課程體系,為學(xué)生提供模塊化、階梯化的課程套餐[4]。廣東工商職業(yè)技術(shù)大學(xué)在試點(diǎn)物流管理職業(yè)技能證書中,通過加強(qiáng)課證融通建設(shè),在核心課程中引入技能點(diǎn)的授課內(nèi)容,在專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中引入合作企業(yè)的行業(yè)背景和崗位技能要求,在選修課程中增設(shè)職業(yè)安全和職業(yè)道德課程[5]。天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院在試點(diǎn)建筑信息模型(BIM)職業(yè)技能等級(jí)證書中,將BIM課程的開設(shè)方式分為開設(shè)獨(dú)立BIM課程和在既有課程植入BIM模塊,并要求在既有實(shí)踐教學(xué)課程體系中納入BIM技能模塊[6]。
通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的調(diào)研,無論是泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院的“校企一體化”辦學(xué)模式,還是成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院“一院一園”辦學(xué)模式,無論是天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)“CBE+CDIO”教育模式,還是北京電子科技職業(yè)學(xué)院的“分級(jí)制”教育模式,它們的共同點(diǎn)都以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能開展實(shí)訓(xùn)教學(xué),差異僅在于采用的手段和措施不盡相同。實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目的探索是實(shí)現(xiàn)“1+x證書制度”提出的強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)技能和提高學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力的實(shí)踐。
據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)統(tǒng)計(jì),中國(guó)在2013年已經(jīng)成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國(guó),2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人安裝量約15.4萬臺(tái),占全球市場(chǎng)裝機(jī)量的36%[7]。然而工業(yè)機(jī)器人教育嚴(yán)重滯后,工業(yè)機(jī)器人操作維護(hù)、系統(tǒng)安裝調(diào)試、系統(tǒng)集成等應(yīng)用人才需求缺口越來越大。截至2020年,有707所高職院校增設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)[8],作為培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人實(shí)踐應(yīng)用能力的實(shí)訓(xùn)教學(xué)已然成了當(dāng)前人才培養(yǎng)必不可少的重要環(huán)節(jié)。
目前工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要是圍繞教學(xué)大綱、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書和實(shí)訓(xùn)任務(wù)書開展,而這些教學(xué)指導(dǎo)資料并不能保證實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與企業(yè)規(guī)范、職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接,也不能及時(shí)將企業(yè)新技術(shù)、新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)納入到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中來,容易導(dǎo)致教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)。在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中,使用的教學(xué)設(shè)備成本高、占地面積大、實(shí)訓(xùn)安全風(fēng)險(xiǎn)高,況且多數(shù)高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件建設(shè)并不達(dá)標(biāo),存在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不夠、設(shè)備品種單一、設(shè)備數(shù)量嚴(yán)重不足等問題[9],導(dǎo)致學(xué)生實(shí)操機(jī)會(huì)非常有限。而且工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制精度要求高,無法提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生進(jìn)行拆裝實(shí)訓(xùn),學(xué)生很難深入了解工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與工作原理。在工業(yè)機(jī)器人配套軟件方面(如示教編程、離線仿真與編程),存在編程軟件品牌多、針對(duì)性強(qiáng)、通用性差的特點(diǎn),實(shí)訓(xùn)教學(xué)很難全面覆蓋。適用于高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)信息化實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源不夠豐富,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)師資來源單一、知識(shí)結(jié)構(gòu)體系不全、職后培訓(xùn)體系不完善,致使實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果不良。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式根深蒂固,存在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)課時(shí)少,單列實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不多、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之間銜接差、分類不清層次不明;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容“一刀切”,不能體現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)、差異性教學(xué);實(shí)訓(xùn)室開放程度不夠,學(xué)生課外實(shí)訓(xùn)少等諸多問題。
當(dāng)下與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)緊密相關(guān)的傳統(tǒng)職業(yè)資格證書(相對(duì)于1+x證書而言)或技能等級(jí)證書(如工業(yè)機(jī)器人操作調(diào)整工、工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修工)并未融合到學(xué)歷教育(即工業(yè)機(jī)器人技術(shù))人才培養(yǎng)方案中,更多見的是獨(dú)立于學(xué)歷教育之外的職業(yè)技能培訓(xùn),它無法通過書證融通與學(xué)分認(rèn)定、積累和轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)學(xué)歷教育與職業(yè)技能培訓(xùn)的互認(rèn)和銜接。
1+x證書制度的本質(zhì)內(nèi)涵是學(xué)習(xí)者在獲得工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)學(xué)歷證書的同時(shí),取得若干職業(yè)技能等級(jí)證書[10],要求同一教育過程獲得兩個(gè)證書。1+x證書制度的基本特征在于學(xué)歷證書和職業(yè)技能等級(jí)證書的互通銜接[11],要求不同層次的職業(yè)教育(中等職業(yè)教育、高等職業(yè)??平逃?、高等職業(yè)本科教育)與職業(yè)技能等級(jí)(初級(jí)、中級(jí)、高級(jí))相對(duì)應(yīng),兼具考慮個(gè)體之間的差異性;要求教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程相對(duì)接[12]。1+x證書制度的核心在于增強(qiáng)職業(yè)院校人才供給能力,要求職業(yè)院校在改善實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程體系的過程中,堅(jiān)持“以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工作過程為導(dǎo)向,以企業(yè)規(guī)范和職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)為依托”的課程設(shè)計(jì)原則,及時(shí)將新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范納入課程體系;要求在組織教學(xué)的過程中,依據(jù)企業(yè)行業(yè)規(guī)范和職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)職業(yè)技能的訓(xùn)練和應(yīng)用,注重生產(chǎn)工藝和操作流程的訓(xùn)練和熟練程度;要求在社會(huì)評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)指導(dǎo)下,結(jié)合職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)和自身實(shí)際情況,改善“三教”(即教師、教材、教法)基礎(chǔ)建設(shè)[13-14]。
通過調(diào)研工業(yè)機(jī)器人制造廠商、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用企業(yè),了解到工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用人才崗位分布情況:50%分布在安裝、調(diào)試、維護(hù)工程師崗位,主要從事工業(yè)機(jī)器人及系統(tǒng)的管理、運(yùn)行與維護(hù)等方面的工作;30%分布在技術(shù)支持工程師崗位,要求能獨(dú)立從事工業(yè)機(jī)器人及系統(tǒng)的裝調(diào)、編程、開發(fā)等技術(shù)方面的工作;僅20%分布在系統(tǒng)集成開發(fā)工程師和項(xiàng)目經(jīng)理崗位。結(jié)合上述崗位分布情況,不難發(fā)現(xiàn),與工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維相關(guān)的崗位占比80%,這給工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)指明了方向。再者,通過調(diào)研工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維“1+x證書制度”試點(diǎn)院校、評(píng)價(jià)組織和職教培訓(xùn)典型企業(yè),總結(jié)歸納了工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維職業(yè)技能培養(yǎng)規(guī)格(如表1所示)。
表1 工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維職業(yè)技能培養(yǎng)規(guī)格
本文在1+x試點(diǎn)證書“工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”的指導(dǎo)下,依托我院的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái),針對(duì)技術(shù)崗位的各等級(jí)職業(yè)技能需求進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)。
職業(yè)技能是訓(xùn)練出來的,必須借助適宜的職業(yè)活動(dòng)或工作任務(wù)[15]。本院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是由工業(yè)機(jī)器人、AGV小車、碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)、托盤流水線、裝配流水線和視覺系統(tǒng)等六大系統(tǒng)組成,可以實(shí)現(xiàn)物料的出庫(kù)、搬運(yùn)、檢測(cè)、分揀、裝配和入庫(kù)等動(dòng)作。涉及的技術(shù)有機(jī)器人、PLC、傳感器、電氣控制、伺服驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、視覺檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工控組態(tài)等。可以訓(xùn)練學(xué)生識(shí)讀機(jī)械裝配圖、電氣線路圖、氣動(dòng)原理圖和工藝指導(dǎo)文件的能力,訓(xùn)練工業(yè)機(jī)器人安全操作、安裝調(diào)試、標(biāo)定、維護(hù)保養(yǎng)、故障處理的能力,以及訓(xùn)練工業(yè)機(jī)器人編程操作能力。
1+x證書制度強(qiáng)調(diào)以職業(yè)技能的考評(píng)認(rèn)證促學(xué)習(xí)。因此在教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以工作過程為導(dǎo)向,以職業(yè)技能為核心,結(jié)合學(xué)生生源不同、基礎(chǔ)參差不齊、學(xué)習(xí)能力不一致的特點(diǎn),采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這樣可以根據(jù)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行靈活調(diào)整,提高其實(shí)用性。
根據(jù)“工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”,結(jié)合本院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才培養(yǎng)方案,遵循循序漸進(jìn)的原則,將教學(xué)項(xiàng)目劃分為專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)、專業(yè)提升技能實(shí)訓(xùn)和專業(yè)拓展技能實(shí)訓(xùn)3個(gè)不同的模塊,不同模塊對(duì)接不同技能等級(jí)。
1.專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)模塊
專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)模塊主要包括工業(yè)機(jī)器人的認(rèn)知、安裝、基本操作和示教編程,其項(xiàng)目設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容如表2所示。能力培養(yǎng)目標(biāo)為:能正確識(shí)讀機(jī)械裝配圖、電氣線路圖、液壓氣動(dòng)原理圖及工藝指導(dǎo)文件,選擇各種規(guī)格工具進(jìn)行機(jī)械和電氣安裝;能執(zhí)行機(jī)器人安全操作規(guī)范、遵守安全操作要求;能熟知示教器的按鍵功能和操作界面,正確運(yùn)用示教器完成機(jī)器人的零點(diǎn)校對(duì)、工具標(biāo)定和手動(dòng)操作等;能掌握工業(yè)機(jī)器人程序及文件管理方法;能掌握工業(yè)機(jī)器人數(shù)據(jù)備份及恢復(fù);能掌握常用編程指令,比如運(yùn)動(dòng)指令、輸入/輸出(I/O)指令和延時(shí)指令等;能利用示教器完成工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)單動(dòng)作的編程與操作。
表2 專業(yè)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)模塊
2.專業(yè)提升技能實(shí)訓(xùn)模塊
專業(yè)提升技能實(shí)訓(xùn)模塊主要以工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用為背景,模擬真實(shí)的工作任務(wù)和工作場(chǎng)景。專業(yè)提升技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容如表3所示。能力培養(yǎng)目標(biāo)為:能夠根據(jù)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目,分析其工藝特點(diǎn),并對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)做好規(guī)劃,根據(jù)規(guī)劃配置I/O并能對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控;能正確理解工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系,會(huì)建立工具坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系,并能精準(zhǔn)測(cè)試標(biāo)定工具坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系;能根據(jù)項(xiàng)目需求設(shè)定TCP過渡位置和目標(biāo)位置;能夠掌握運(yùn)動(dòng)控制程序的新建、編輯和加載方法,能手動(dòng)調(diào)試、自動(dòng)運(yùn)行工業(yè)機(jī)器人程序;能在工業(yè)機(jī)器人異常情況下,進(jìn)行緊急制動(dòng)和復(fù)位等操作;能通過手動(dòng)、自動(dòng)模式控制工業(yè)機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行搬運(yùn)、碼垛、裝配等操作;能對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行常規(guī)檢查和日常保養(yǎng)維護(hù);能夠查看工業(yè)機(jī)器人信息提示和事件日志,會(huì)分析處理常見故障及系統(tǒng)報(bào)警等。
表3 專業(yè)提升技能實(shí)訓(xùn)模塊
3.專業(yè)拓展技能實(shí)訓(xùn)模塊
專業(yè)拓展技能實(shí)訓(xùn)模塊項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路,主要是結(jié)合“工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維(高級(jí))職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”和“全國(guó)職業(yè)院校技能大賽——工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)(高職組)”進(jìn)行,體現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求,項(xiàng)目?jī)?nèi)容可隨實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的進(jìn)一步完善、機(jī)器人本體周邊外圍設(shè)備的增加而調(diào)整。專業(yè)拓展技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容如表4所示。能力培養(yǎng)目標(biāo)為:能夠依據(jù)技術(shù)文件要求,熟練安裝、定位AGV機(jī)器人磁導(dǎo)條,熟練安裝AGV機(jī)器人并調(diào)試;能熟練查找出機(jī)器人在裝配、調(diào)整中出現(xiàn)的精度偏差,并進(jìn)行分析;能熟練選用并安裝傳感器;能夠利用PLC控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止及正反轉(zhuǎn);能夠利用智能相機(jī)軟件連接和配置相機(jī),攝取圖像信號(hào),并對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)定和樣本學(xué)習(xí);能正確配置Modbus,根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計(jì)觸摸屏界面,實(shí)現(xiàn)PLC、HMI、工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)調(diào)測(cè)試。
表4 專業(yè)拓展技能實(shí)訓(xùn)模塊
1+x證書制度下,實(shí)訓(xùn)教學(xué)的特點(diǎn)是以職業(yè)技能的訓(xùn)練為主,它以某專業(yè)職業(yè)技能人員的工作領(lǐng)域、工作任務(wù)和職業(yè)技能要求為標(biāo)準(zhǔn),考評(píng)學(xué)生是否達(dá)到安全規(guī)范要求和技術(shù)規(guī)程的要求,包括核心素養(yǎng)和專項(xiàng)職業(yè)能力。學(xué)生職業(yè)技能的獲取不僅需要足夠的實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)保障,而且還需要指導(dǎo)老師采用合理的教學(xué)組織和教學(xué)方法。
由于本院的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)綜合性強(qiáng),涵蓋六大系統(tǒng),因此,為了提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,在實(shí)際教學(xué)過程中,可以采用如下手段:
(1)采用小組教學(xué)組織形式。實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師應(yīng)事先了解待實(shí)訓(xùn)學(xué)生的能力基礎(chǔ),根據(jù)學(xué)生情況進(jìn)行優(yōu)劣生搭配分組,3~5人一組,各小組設(shè)定組長(zhǎng)一職,培養(yǎng)學(xué)生自我管理、相互幫帶、樂于學(xué)習(xí)、善于合作的能力。為了提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量,課前集中對(duì)組長(zhǎng)進(jìn)行培訓(xùn)。
(2)采用翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)訓(xùn)任務(wù),將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中涉及的理論知識(shí)點(diǎn)、示范操作、技能要求、安全規(guī)范等,錄制成翻轉(zhuǎn)課堂微視頻,上傳到線上線下教學(xué)平臺(tái),學(xué)生在課前通過互聯(lián)網(wǎng)觀看教學(xué)視頻,就相關(guān)任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上互動(dòng)交流,而課堂上通過職業(yè)技能訓(xùn)練、討論、團(tuán)隊(duì)合作完成任務(wù)。這種教學(xué)模式延伸了課堂學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間,把寶貴的課堂實(shí)訓(xùn)時(shí)間用于學(xué)生職業(yè)技能的訓(xùn)練和應(yīng)用,有利于學(xué)生綜合職業(yè)技能的培養(yǎng)。
(3)專業(yè)拓展技能實(shí)訓(xùn)模塊中采用并行作業(yè)、小組輪換的教學(xué)組織。由于實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中的工業(yè)機(jī)器人、AGV小車、碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)、托盤流水線、裝配流水線和視覺系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,可在同一時(shí)間開展多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn),小組成員完成當(dāng)前項(xiàng)目經(jīng)考核達(dá)到能力目標(biāo)后,可有序輪換至下一項(xiàng)目。這種教學(xué)組織可最大化地利用實(shí)訓(xùn)設(shè)備,提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率和效果。
1+x證書制度背景下,引入模塊化的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì),將理論與實(shí)踐結(jié)合、學(xué)習(xí)與生產(chǎn)結(jié)合。通過基礎(chǔ)、提升、拓展三個(gè)層次不斷地訓(xùn)練,使學(xué)生操作工業(yè)機(jī)器人的能力和熟練度不斷加強(qiáng),學(xué)生技能技術(shù)水平得到提升。通過實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施,我院學(xué)子在2018—2019年的湖北省職業(yè)院校技能大賽(高職組)“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用”賽項(xiàng)中,抽測(cè)隊(duì)獲一等獎(jiǎng)一次、三等獎(jiǎng)一次,推薦隊(duì)獲三等獎(jiǎng)兩次。