工業(yè)機(jī)器人工作站仿真課程工學(xué)一體化教學(xué)實(shí)踐

蘇士超

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)和職業(yè)教育改革，形成了面向企業(yè)面向產(chǎn)業(yè)的工學(xué)一體化教學(xué)模式。該教學(xué)模式旨在幫助受教育者更好地適應(yīng)企業(yè)需求。通過工業(yè)機(jī)器人工作站仿真課程教學(xué)實(shí)踐，探索了工學(xué)一體化教學(xué)模式在中職學(xué)生中的應(yīng)用?；谂嘤?xùn)包式工學(xué)一體化思路，圍繞工業(yè)機(jī)器人工作站仿真課程資源建設(shè)，探討“知識(shí)、技能、社會(huì)能力”等職業(yè)能力融入課程資源開發(fā)中，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和擴(kuò)展未來發(fā)展空間。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 工學(xué)一體化;教學(xué)資源建設(shè);機(jī)器人工作站

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）02-0228-02

一、引言

近年來，隨著國家制造業(yè)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，國家推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，智能制造2025等戰(zhàn)略，職業(yè)技術(shù)的更新?lián)Q代，明顯快于職業(yè)教育。職業(yè)教育如不能及時(shí)調(diào)整教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)方法，就不能培養(yǎng)出適應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)需求的技能人才。

工學(xué)一體化教學(xué)模式是一種融合工作和學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，旨在讓學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”。近年來，廣泛應(yīng)用于職業(yè)教育。工學(xué)一體化的教學(xué)模式具有理論與技能相融合，學(xué)習(xí)與工作兩個(gè)過程相融合，學(xué)生所學(xué)、企業(yè)所用、教師所教三者融合等特點(diǎn)，在受教育者對(duì)所學(xué)知識(shí)技能及時(shí)消化方面具有優(yōu)勢(shì)。受到越來越多職業(yè)院校的推崇。

機(jī)器人工作站是以工業(yè)機(jī)器人為核心，配套相應(yīng)周邊的設(shè)備如輸送帶、夾具、變位機(jī)等。在工業(yè)企業(yè)中，當(dāng)新建單臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人組成的工作站或生產(chǎn)線時(shí)，為縮短生產(chǎn)工期，避免返工，節(jié)省成本等，需要運(yùn)用仿真技術(shù)對(duì)工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。通常工作站仿真主要工作流程包括：工作站外圍模型導(dǎo)入、工作站布局、smart組件的創(chuàng)建、工作站邏輯創(chuàng)建、IO信號(hào)仿真、軌跡編程。仿真結(jié)果可驗(yàn)證項(xiàng)目的可行性。

（一）課程概況

工業(yè)機(jī)器人工作站仿真課程包含搬運(yùn)、裝配、焊接、打磨、噴涂工作站仿真五個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)來源于課改小組對(duì)廈門周邊工業(yè)機(jī)器人行業(yè)企業(yè)的調(diào)研和專家座談會(huì)產(chǎn)生的企業(yè)典型工作任務(wù)。

企業(yè)熟練的技術(shù)人員完成這些典型工作站的仿真設(shè)計(jì)，平均耗時(shí)4～6個(gè)小時(shí)。由于學(xué)生要完成這些工作，需要學(xué)習(xí)機(jī)器人虛擬仿真技術(shù)的知識(shí)，如機(jī)器人示教編程、工作站建模與布局、工作站邏輯設(shè)置等，故學(xué)習(xí)任務(wù)的時(shí)間設(shè)置為26～36學(xué)時(shí)。課堂按照工學(xué)一體化六步法，以學(xué)生為主體，自主學(xué)習(xí)，自主檢測(cè)，自我總結(jié)，在完成工作作品中，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）工學(xué)一體化的教學(xué)模式

工學(xué)一體化的教學(xué)模式具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1.教學(xué)方式：工作與學(xué)習(xí)結(jié)合為一體化。

2.教學(xué)模式：采用行動(dòng)導(dǎo)向法。

3.教學(xué)內(nèi)容：學(xué)習(xí)任務(wù)來源企業(yè)典型工作的任務(wù)。

4.教學(xué)形式：根據(jù)任務(wù)的不同形式進(jìn)行多樣化教學(xué)。

5.教學(xué)場(chǎng)所：多區(qū)域設(shè)置，仿真企業(yè)工作室。

6.學(xué)習(xí)材料：不限于教材，為工作頁、作業(yè)指導(dǎo)書、企業(yè)表單、設(shè)備說明書、網(wǎng)絡(luò)資源、軟件幫助欄等。

7.課堂角色：教師提供充足的學(xué)習(xí)資源，課堂以學(xué)生為主，先學(xué)會(huì)的學(xué)生亦可充當(dāng)輔助教師。學(xué)生自我定位為企業(yè)的準(zhǔn)員工像演員，教師可能是客戶可能是企業(yè)導(dǎo)師像導(dǎo)演。

8.評(píng)價(jià)模式：教師、學(xué)生、組長(zhǎng)三者結(jié)合，知識(shí)、技能、社會(huì)能力結(jié)合的多元化評(píng)價(jià)。注重自我總結(jié)和成果展示。

從職業(yè)教育的發(fā)展來看，工學(xué)一體化是職業(yè)教育改革的大方向這點(diǎn)是明確的。但工學(xué)一體化推行的過程中，仍然有不少阻力，從以上工學(xué)一體化的特點(diǎn)看，這一教學(xué)模式比傳統(tǒng)模式需要更多的教學(xué)資源和教學(xué)平臺(tái)。所有問題主要集中在教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)資源方面。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)是一個(gè)新專業(yè)，受傳統(tǒng)教學(xué)模式束縛較少，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可按工學(xué)一體化進(jìn)行設(shè)置。

二、資源準(zhǔn)備

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)資源

本課程采用培訓(xùn)包式的工學(xué)一體化教學(xué)模式，按照企業(yè)工作流程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，每個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)根據(jù)魚骨圖產(chǎn)生的目標(biāo)要求設(shè)置學(xué)習(xí)資源。在這些學(xué)習(xí)資源的基礎(chǔ)上整理出帶有引導(dǎo)性問題的工作頁。信息化工具如藍(lán)墨云可用于課前微課發(fā)布和課后作業(yè)、學(xué)生作品提交。

1.項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格書是指需方采購的產(chǎn)品、服務(wù)、材料必須滿足需方生產(chǎn)工藝要求的技術(shù)文件，包括驗(yàn)證這些要求得到滿足的程序的書面規(guī)定。與用戶需求書應(yīng)該是同一概念的技術(shù)文件。工業(yè)機(jī)器人工作站技術(shù)規(guī)格書包括兩部分：第一部分工作站概況，包括工作站的組成、用途等;第二部分工作站技術(shù)參數(shù)，包括工作站的節(jié)拍、負(fù)荷、精度、達(dá)到能力等技術(shù)指標(biāo)。技術(shù)規(guī)格書的篇幅通常在1～3頁。學(xué)生通過技術(shù)規(guī)格書的撰寫，理解工業(yè)機(jī)器人工作站組成和性能參數(shù)。

2.項(xiàng)目技術(shù)方案書是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商根據(jù)技術(shù)規(guī)格書為用戶提供解決方案，是在明確了可以滿足用戶的產(chǎn)品加工需求后，對(duì)項(xiàng)目的細(xì)節(jié)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案書完成后經(jīng)內(nèi)部審定和客戶審定，必要時(shí)在方案書的基礎(chǔ)上簽訂技術(shù)協(xié)議書備忘。工作站項(xiàng)目技術(shù)方案通常包括項(xiàng)目概況、設(shè)備清單、設(shè)備布置圖、工藝流程圖、橫道圖（控制項(xiàng)目進(jìn)度）、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、售后服務(wù)、技術(shù)資料交付等。項(xiàng)目技術(shù)方案書的篇幅通常在10～30頁。

3.程序編寫規(guī)范是企業(yè)制度性文件，也稱作SOP標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書。用于對(duì)作業(yè)流程、作業(yè)方法、作業(yè)條件加以規(guī)范并貫徹執(zhí)行使之標(biāo)準(zhǔn)化，提高過程質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書是企業(yè)長(zhǎng)期技術(shù)積累形成的制度性文件。由于工作站仿真主要工作是編程，所以稱為程序編寫規(guī)范。

4.工學(xué)一體化教學(xué)模式以過程考核為主，但是大班上課，教師難以對(duì)每個(gè)學(xué)生有清晰的了解，所有終結(jié)性考核必不可少。工業(yè)機(jī)器人工作站仿真采用半虛擬的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，和很多實(shí)訓(xùn)類課程一樣，沒辦法人手1套設(shè)備。故教師考核以分組實(shí)操為準(zhǔn)，分為兩組，一組學(xué)生從教師領(lǐng)取考核任務(wù)書和評(píng)價(jià)表進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核;另外一組撰寫個(gè)人總結(jié)，組長(zhǎng)做小組總結(jié)匯報(bào)PPT。個(gè)人總結(jié)包括對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)、項(xiàng)目實(shí)施過程好的方面，存在的不足，對(duì)小組和教師的建議。小組總結(jié)包括項(xiàng)目完成情況、小組分工和組員貢獻(xiàn)度、優(yōu)點(diǎn)和不足分析、今后如何改進(jìn)。

（二）教師教學(xué)資源

教師教學(xué)資源包括教學(xué)設(shè)計(jì)、教案、多媒體課件、微課等。

工學(xué)一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)是以學(xué)習(xí)任務(wù)為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它包含一體化課程描述、教學(xué)對(duì)象分析、知識(shí)技能與工作要求、教學(xué)活動(dòng)策劃、學(xué)習(xí)工作站、評(píng)價(jià)考核等。工學(xué)一體化教學(xué)設(shè)計(jì)的核心是知識(shí)技能與工作要求分析魚骨圖和教學(xué)活動(dòng)策劃表。教學(xué)策劃具體明確了教學(xué)步驟、教學(xué)子活動(dòng)，每個(gè)步驟學(xué)習(xí)的內(nèi)容和評(píng)價(jià)方法。

三、教學(xué)實(shí)踐過程的幾點(diǎn)思考

（一）學(xué)生興趣方面

技校學(xué)生普遍對(duì)學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)缺乏目標(biāo)，熱衷于游戲，無心學(xué)習(xí)。技校學(xué)生普遍家境一般，父母忙于生計(jì)，對(duì)學(xué)生沒有及時(shí)督促，學(xué)生從小沒有養(yǎng)成良好的習(xí)慣。但是他們出生在數(shù)字化時(shí)代，對(duì)新事物和新理念容易接受，追求個(gè)性，追求時(shí)尚。興趣是最好的老師，工學(xué)一體化教學(xué)模式要注重角色扮演、情景模擬等方法的應(yīng)用，增強(qiáng)課堂趣味性;團(tuán)隊(duì)協(xié)作、團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽等;作品展示、經(jīng)驗(yàn)分享等環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的成就感。通過幾個(gè)方面，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）資源應(yīng)用方面

資源包的建設(shè)包括教師的教學(xué)。在資源應(yīng)用方面，教師應(yīng)充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，找到解決問題的辦法，自主構(gòu)建知識(shí)體系。教學(xué)資源包是基于學(xué)習(xí)任務(wù)建設(shè)的，知識(shí)相對(duì)比較零散，所有傳統(tǒng)的教材作為輔助參考書籍仍然必不可少。工學(xué)一體化教學(xué)模式的資源包具有很強(qiáng)的引導(dǎo)性和知識(shí)應(yīng)用性，但是部分學(xué)生基礎(chǔ)比較差，自學(xué)能力比較差，解決實(shí)際問題的能力比較差，必要時(shí)直接給案例或模板，或教師示范效果會(huì)更好。

（三）教學(xué)過程

教學(xué)過程中既要考慮工作場(chǎng)景，又要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)，在制訂計(jì)劃階段和組織實(shí)施階段如果沒有及時(shí)儲(chǔ)備知識(shí)，導(dǎo)致任務(wù)超出學(xué)生經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，會(huì)讓學(xué)生積極性降低，容易導(dǎo)致兩極分化。課堂節(jié)奏應(yīng)考慮學(xué)生學(xué)習(xí)效能，允許學(xué)生試錯(cuò)，學(xué)生根據(jù)自己制訂的計(jì)劃掌控學(xué)習(xí)的過程。工學(xué)一體化教學(xué)模式，教師應(yīng)按學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和興趣，引導(dǎo)學(xué)生參與課堂。引導(dǎo)學(xué)生自我管理，小組通過一起討論工作任務(wù)、分配學(xué)習(xí)任務(wù)、協(xié)調(diào)工作過程、展示成果等學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中成長(zhǎng)，體驗(yàn)責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

四、結(jié)語

工學(xué)一體化教學(xué)模式融合了工、學(xué)、考，多樣化的教學(xué)形式，豐富的學(xué)習(xí)資源，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。它打破學(xué)習(xí)與工作的界限，引入工作實(shí)際場(chǎng)景的教學(xué)模式，更受用人企業(yè)的歡迎。學(xué)生在課堂學(xué)的不只是知識(shí)，還有專業(yè)技能、職業(yè)能力、企業(yè)的制度、行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)等。實(shí)踐證明這種模式能夠提高職業(yè)教育，受教育者的推崇。

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編輯 曾彥慧