基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的高職“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

田 勇，梅小龍

(銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，安徽 銅陵 244000)

0 引言

在“中國(guó)制造2025”計(jì)劃背景下，工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求量越來(lái)越大。工業(yè)機(jī)器人作為智能制造、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要裝備，已經(jīng)在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用?！丁粗袊?guó)制造2025〉重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》中明確指出，工業(yè)機(jī)器人的年銷售量要在2025年達(dá)到26萬(wàn)臺(tái)[1]。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域和使用數(shù)量的不斷拓展、增加，催生了對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作編程、安裝調(diào)試、維修保養(yǎng)等方面技能人才的大量需求。很多高職院校也陸續(xù)開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)，但在人才培養(yǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生了一些亟待解決的問(wèn)題。例如：院校的課程安排與企業(yè)的技能需求不相匹配甚至脫節(jié)；學(xué)生的實(shí)操能力和解決問(wèn)題的能力不足；學(xué)生的知識(shí)遷移能力欠缺等。當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)生難以符合市場(chǎng)對(duì)人才能力水平的要求。要提高人才技能水平，完善課程體系和加強(qiáng)課程建設(shè)是工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的首要任務(wù)。尤其對(duì)于實(shí)訓(xùn)課程的建設(shè)，有利于提升學(xué)生職業(yè)技能水平，可以讓學(xué)生具備更好的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿??；诠ぷ鬟^(guò)程系統(tǒng)化的課程建設(shè)模式，是將知識(shí)的組合方式轉(zhuǎn)移到以實(shí)際工作過(guò)程為依據(jù)的任務(wù)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)之中，使課程內(nèi)容與實(shí)際工作內(nèi)容緊密相關(guān)，使學(xué)生的訓(xùn)練內(nèi)容與實(shí)際工作的實(shí)施過(guò)程緊密相連，為職業(yè)教育教學(xué)模式的改進(jìn)和學(xué)生技術(shù)能力與學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)提供了新的方向。

1 課程現(xiàn)狀分析

“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程之一，是一門需要學(xué)生將理論和各單項(xiàng)技能知識(shí)加以綜合應(yīng)用的課程。針對(duì)專業(yè)目標(biāo)定位的不同，該課程可以面向工業(yè)機(jī)器人的硬件安裝崗位，主要介紹現(xiàn)場(chǎng)部件選型、電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件的構(gòu)建等；也可以面向工業(yè)機(jī)器人工作站的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試崗位，讓學(xué)生掌握如何通過(guò)軟件編程使已經(jīng)搭建好的硬件系統(tǒng)能有效配合來(lái)完成既定工作。

現(xiàn)行的課程目標(biāo)下，教學(xué)內(nèi)容往往注重強(qiáng)調(diào)知識(shí)的整體性、系統(tǒng)性和邏輯性。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，為保證知識(shí)的系統(tǒng)性，常常在一個(gè)知識(shí)體系內(nèi)不斷強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)難度逐漸增大，但學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合并沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)。教學(xué)過(guò)程忽視了學(xué)生的情感體驗(yàn)，學(xué)生參與度不夠、主動(dòng)性較差，也忽視了職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)在“工作情境”中培養(yǎng)的過(guò)程，造成學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，難以達(dá)到實(shí)際工作中對(duì)學(xué)生“能干事”和“能干成事”的個(gè)人能力要求[2]。

在教材方面，“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”課程的教材大多是以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成的認(rèn)知為基礎(chǔ)，選取碼垛、搬運(yùn)、弧焊等典型工作站系統(tǒng)的組成，介紹工作站中關(guān)鍵部件的選型、電氣電路設(shè)計(jì)、外圍系統(tǒng)構(gòu)建和機(jī)器人與外圍系統(tǒng)接口技術(shù)等。教材往往對(duì)照真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備開展介紹講解，硬件的特例性強(qiáng)。但學(xué)生卻很難有機(jī)會(huì)基于真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成硬件環(huán)境搭建的訓(xùn)練，教學(xué)內(nèi)容難以序化為操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。即使有條件能夠完成對(duì)應(yīng)的硬件系統(tǒng)環(huán)境搭建，等到實(shí)際生產(chǎn)中更換了新的硬件條件需求，學(xué)生就不知從何下手了。

在技能訓(xùn)練環(huán)節(jié)中，因與教材相應(yīng)的硬件條件難以匹配，課程大多以理論講述為主，學(xué)生在課程中被動(dòng)接受知識(shí)，難有主動(dòng)思考的機(jī)會(huì)。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，教與學(xué)的關(guān)注點(diǎn)往往集中在如何操作，但學(xué)生對(duì)為什么要這樣做知之甚少，學(xué)生訓(xùn)練興趣不高，自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)有所欠缺，所學(xué)知識(shí)、技能難以遷移使用。

2 基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的教育理論

工作過(guò)程系統(tǒng)化課程是把系統(tǒng)化的工作過(guò)程經(jīng)過(guò)分析和解構(gòu)后，按照一定規(guī)律重新組合到課程結(jié)構(gòu)中。在生產(chǎn)領(lǐng)域中，一件工作任務(wù)的完成過(guò)程往往具有特定的結(jié)構(gòu)性和序列性特征[3]。在一個(gè)職業(yè)的某一項(xiàng)工作任務(wù)中，任務(wù)的執(zhí)行程序往往相對(duì)固定并且是階段性完整的[4]。工作過(guò)程系統(tǒng)化就是以實(shí)際的工作任務(wù)為參照，把工作任務(wù)中的節(jié)點(diǎn)性環(huán)節(jié)加以重構(gòu)并進(jìn)行教學(xué)化處理，形成符合教學(xué)規(guī)律，能夠體現(xiàn)認(rèn)知學(xué)習(xí)規(guī)律和職業(yè)發(fā)展規(guī)律的工作環(huán)節(jié)。通過(guò)梯度推進(jìn)的難度學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方式，達(dá)到知識(shí)技能的逐漸深化。學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，逐漸掌握知識(shí)的遷移能力，不但掌握怎樣做，還能思考為什么這樣做，潛移默化地提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。把學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的內(nèi)容焦點(diǎn)重新轉(zhuǎn)移到“過(guò)程”本身，正是工作過(guò)程系統(tǒng)化課程最大的特點(diǎn)[5]。

基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的課程設(shè)計(jì)不再把知識(shí)內(nèi)容的完整性作為課程結(jié)構(gòu)編排的主要出發(fā)點(diǎn)，而是按照工作過(guò)程的完整流程來(lái)進(jìn)行內(nèi)容序化。其目的就是讓學(xué)生在熟悉工作過(guò)程的同時(shí)能對(duì)完成工作任務(wù)所需要的知識(shí)和技能有充分的認(rèn)識(shí)。這樣的內(nèi)容序化方式能夠較好地讓學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)和技能的應(yīng)用場(chǎng)合或應(yīng)用條件，提高學(xué)生的技能應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的綜合解決能力。

對(duì)于已經(jīng)確定教學(xué)內(nèi)容的課程進(jìn)行基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的課程設(shè)計(jì)主要包括典型工作任務(wù)分析、行動(dòng)領(lǐng)域分析和學(xué)習(xí)情景設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。典型工作任務(wù)是以企業(yè)的實(shí)際工作為基礎(chǔ)，以完成工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作為例，其工作任務(wù)涉及現(xiàn)場(chǎng)硬件I/O的校對(duì)、硬件組態(tài)的完成、機(jī)器人的編程、PLC的編程、觸摸屏控制界面的編程、聯(lián)合調(diào)試、文檔編寫等一系列的事項(xiàng)。這就需要教師在充分了解崗位的工作任務(wù)流程的情況下，梳理出具有代表性和職業(yè)崗位特點(diǎn)的工作任務(wù)。由于這些任務(wù)中有些部分不能或不適合在教學(xué)環(huán)境下重現(xiàn)，因此，典型工作任務(wù)分析可以看作是對(duì)企業(yè)實(shí)際工作內(nèi)容的歸納總結(jié)和部分再現(xiàn)。

在完成典型工作任務(wù)分析后，要根據(jù)過(guò)程中各項(xiàng)任務(wù)所需技能的難易程度開展行動(dòng)領(lǐng)域的劃分。劃分的過(guò)程應(yīng)該保證工作性質(zhì)基本相同，行動(dòng)維度基本一致。行動(dòng)領(lǐng)域分析的最終結(jié)果是從工作崗位和工作過(guò)程的角度把任務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)到所需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容和職業(yè)能力上。

學(xué)習(xí)情境是基于行動(dòng)領(lǐng)域分析得到的學(xué)習(xí)內(nèi)容和能力要求所創(chuàng)建的課程單元。學(xué)習(xí)情境以典型工作任務(wù)和其重要環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，對(duì)任務(wù)中的能力要求進(jìn)行教學(xué)轉(zhuǎn)換而成。因此，一門課程中的不同學(xué)習(xí)情境應(yīng)該具有相同的典型工作過(guò)程。學(xué)習(xí)情境的劃分可以使用不同的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)劃分學(xué)習(xí)情境的標(biāo)準(zhǔn)也稱為參照系。參照系的選擇可以是工作的對(duì)象、內(nèi)容、手段、組織、產(chǎn)品、環(huán)境等各類任務(wù)中涉及的要素。不同的學(xué)習(xí)情境之間在難度上應(yīng)該是逐漸遞進(jìn)的，這樣就能讓學(xué)生在不同的情境中，通過(guò)反復(fù)訓(xùn)練熟悉工作的過(guò)程，掌握并加深需要的技能，了解技能的使用場(chǎng)景，也更符合學(xué)生未來(lái)職業(yè)發(fā)展和認(rèn)知規(guī)律。

3 基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的實(shí)訓(xùn)課程開發(fā)原則

在課程的開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)將內(nèi)容的實(shí)用性要求擺在首位。高職教育是以就業(yè)為導(dǎo)向的，其目的是培養(yǎng)能解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題的技能人才。因此，實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)具備較強(qiáng)的實(shí)用性和指導(dǎo)性。在知識(shí)結(jié)構(gòu)的組織上，不應(yīng)過(guò)多強(qiáng)調(diào)某一知識(shí)體系的完整性，而應(yīng)專注于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工作場(chǎng)景中的某一類問(wèn)題或完成某一類任務(wù)的能力。課程的內(nèi)容應(yīng)在能力本位基礎(chǔ)上構(gòu)建，通過(guò)合理構(gòu)建學(xué)習(xí)情境，達(dá)到對(duì)學(xué)生專業(yè)能力和自我學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

隨著工作時(shí)間的推移，學(xué)生在原有的專業(yè)能力基礎(chǔ)上還會(huì)收獲新的專業(yè)能力，但是自我學(xué)習(xí)能力卻可以為學(xué)生創(chuàng)造持續(xù)的發(fā)展空間。因此，重新構(gòu)建的課程內(nèi)容應(yīng)該遵從職業(yè)發(fā)展的規(guī)律。通過(guò)內(nèi)容的合理序化和科學(xué)的教學(xué)方式，讓學(xué)生逐漸從初學(xué)者成長(zhǎng)到熟練者乃至專家的水平，引領(lǐng)學(xué)生從較低的發(fā)展階段跨入更高的發(fā)展階段。

在課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)組織、學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的全過(guò)程中均要以有利于學(xué)生自我學(xué)習(xí)為目標(biāo)而開展，提升學(xué)生的過(guò)程參與度，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主導(dǎo)性，優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程體驗(yàn)。在教學(xué)過(guò)程中，教師僅作為任務(wù)引導(dǎo)者和過(guò)程組織者，在必要的時(shí)候?qū)?jié)點(diǎn)性知識(shí)做講解；學(xué)生作為整個(gè)學(xué)習(xí)的中心主體，根據(jù)教師的引導(dǎo)，自主完成學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。任務(wù)中每一環(huán)節(jié)的完成過(guò)程均按照“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”的過(guò)程進(jìn)行，即明確工作任務(wù)、制訂實(shí)施計(jì)劃、做出決策和過(guò)程實(shí)施、檢查與評(píng)價(jià)工作過(guò)程。學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)按照從易至難漸進(jìn)提升，讓學(xué)生在不同難度的情境下反復(fù)熟悉同一工作過(guò)程，從而完成自我知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)體系的構(gòu)建。

4 基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的高職“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”課程設(shè)計(jì)

工作過(guò)程系統(tǒng)化課程開發(fā)范式通常包含典型工作任務(wù)分析、行動(dòng)領(lǐng)域歸納、學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)換、學(xué)習(xí)情景設(shè)計(jì)四個(gè)步驟。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人目標(biāo)領(lǐng)域或崗位，經(jīng)過(guò)充分調(diào)研、分析、解構(gòu)、重組等過(guò)程，可以利用這個(gè)范式開發(fā)出符合要求的核心課程體系。由于本研究?jī)?nèi)容是對(duì)既定的核心課程進(jìn)行內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，課程所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)崗位較清晰，無(wú)需再進(jìn)行學(xué)習(xí)領(lǐng)域轉(zhuǎn)換。因此，對(duì)“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”課程的設(shè)計(jì)過(guò)程按照典型工作任務(wù)分析、典型任務(wù)工作流程歸納、參照系的選擇與學(xué)習(xí)情景設(shè)計(jì)三個(gè)步驟進(jìn)行。

4.1 分析典型工作任務(wù)

在生產(chǎn)實(shí)際中，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成的工作主要由機(jī)器人集成企業(yè)完成。本課程以培養(yǎng)學(xué)生能夠基于現(xiàn)場(chǎng)已搭建的硬件環(huán)境，通過(guò)通訊、編程等方式使各單元協(xié)同工作，并最終完成全部工作任務(wù)的能力為目的。主要面向工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成領(lǐng)域軟件編程與調(diào)試崗位群。通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人集成企業(yè)的實(shí)地調(diào)研、對(duì)技術(shù)人員的電話咨詢、實(shí)地學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程、研究職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等方式，歸納總結(jié)了目標(biāo)崗位人員的典型工作任務(wù)和具體工作內(nèi)容，如表1所示。

表1 工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試崗位群典型工作任務(wù)與具體工作內(nèi)容

4.2 歸納典型任務(wù)工作流程

通過(guò)調(diào)研和學(xué)習(xí)交流，從事工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試的技術(shù)人員在到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備開展工作前，一般按照如下的流程開展工作：

首先，與從事現(xiàn)場(chǎng)安裝的人員進(jìn)行硬件安裝完備交底。確認(rèn)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器人、外圍設(shè)備、動(dòng)力電纜、信號(hào)電纜、通訊電纜已安裝完畢，各傳感器已安裝到位，安全防護(hù)措施到位，具備編程調(diào)試的硬件條件。

其次，與現(xiàn)場(chǎng)需求方一起，確認(rèn)所調(diào)試的機(jī)器人工作站或機(jī)器人生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝要求，主要包括機(jī)器人動(dòng)作要求、機(jī)器人所操作的物料對(duì)象的流動(dòng)順序、生產(chǎn)線的動(dòng)作節(jié)拍、現(xiàn)場(chǎng)控制要求、各周邊設(shè)備的控制邏輯和聯(lián)鎖條件等相關(guān)的工藝要求。為開展現(xiàn)場(chǎng)硬件通訊、PLC程序編程、現(xiàn)場(chǎng)觸摸控制屏編程、機(jī)器人動(dòng)作編程等提供依據(jù)。

最后，核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各控制點(diǎn)的I/O信息，根據(jù)生產(chǎn)線的工作控制邏輯設(shè)計(jì)必要的I/O功能表、PLC點(diǎn)位信息表和觸摸屏界面組織方案等內(nèi)容。接下來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員需要根據(jù)工藝要求和相關(guān)的I/O信息，進(jìn)行硬件組態(tài)，并按照工作需要分別編制機(jī)器人程序、PLC程序和觸摸屏程序等。程序編制完成后，需要設(shè)計(jì)程序測(cè)試方案，并運(yùn)行程序來(lái)確定程序是否能按照要求完成既定的工作，同時(shí)要確定安全防護(hù)措施是否有效。調(diào)試完成后，編寫現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程，匯集到完工資料中。

結(jié)合教學(xué)實(shí)際，將主要工作流程進(jìn)行必要的教學(xué)化處理，作為課程中每一個(gè)學(xué)習(xí)情境下的工作流程，具體如圖1所示。

圖1 學(xué)習(xí)情境下的工作流程

4.3 選擇參照系和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境

參照系實(shí)際上是指在課程中用于劃分不同學(xué)習(xí)情境的標(biāo)準(zhǔn)。一般可以將工作對(duì)象、工作實(shí)施手段、工作的具體內(nèi)容、產(chǎn)品類別、環(huán)境要素等作為選擇的依據(jù)。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，選擇以所調(diào)試的機(jī)器人工作站的復(fù)雜程度作為參照系。以工業(yè)機(jī)器人最常用的搬運(yùn)應(yīng)用場(chǎng)景作為情境設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，每個(gè)學(xué)習(xí)情景都以典型工作任務(wù)和工作流程為基礎(chǔ)。根據(jù)搬運(yùn)工作站的系統(tǒng)復(fù)雜程度，設(shè)計(jì)了四個(gè)難度的學(xué)習(xí)情境。在每一個(gè)學(xué)習(xí)情境中，都要求學(xué)生按照工作流程完成每一個(gè)工作環(huán)節(jié)。四個(gè)教學(xué)情境中，教師指導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)的參與度依次遞減，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主思考并完成工作。學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)

搬運(yùn)是工業(yè)機(jī)器人最常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景之一，也是比較容易在實(shí)訓(xùn)室實(shí)現(xiàn)的工作場(chǎng)景。針對(duì)搬運(yùn)工作的不同要求，設(shè)計(jì)了四個(gè)不同復(fù)雜度梯級(jí)的搬運(yùn)情境，這四個(gè)情境也是生產(chǎn)環(huán)境下真實(shí)存在的搬運(yùn)場(chǎng)景。在每一個(gè)梯級(jí)的任務(wù)情境中，學(xué)生都需要首先向教師提出各類問(wèn)題，來(lái)明確搬運(yùn)的具體工藝要求，然后核對(duì)傳感器和PLC的I/O表，依據(jù)所獲取的信息完成機(jī)器人的編程以及PLC的編程，再編制測(cè)試方案，依照方案完成程序正確性測(cè)試后，編寫并提交交工技術(shù)文檔。

第一級(jí)任務(wù)是使用工業(yè)機(jī)器人將物料從固定料倉(cāng)搬運(yùn)到傳送帶上，控制傳送帶的啟停，并告知控制系統(tǒng)已搬運(yùn)的具體數(shù)量。這是最簡(jiǎn)單的搬運(yùn)情境。在這一情境中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下學(xué)會(huì)如何通過(guò)交流來(lái)掌握工藝要求、如何完成機(jī)器人的基本示教運(yùn)動(dòng)、如何編寫簡(jiǎn)單的PLC程序、如何讓機(jī)器人完成與外圍設(shè)備的通訊，以及如何編寫操作手冊(cè)等技能。

第二級(jí)任務(wù)是使用工業(yè)機(jī)器人將物料從帶傳感器的料倉(cāng)中搬運(yùn)到傳送帶上。機(jī)器人需要從帶傳感器的料倉(cāng)中取出物料放置到傳送帶上。除了控制傳送帶的啟停和記錄已搬運(yùn)物料的具體數(shù)量之外，還需要掌握料倉(cāng)中各個(gè)倉(cāng)位的存儲(chǔ)狀態(tài)，按照工藝要求來(lái)取出物料。表面看來(lái)，第二級(jí)任務(wù)情境只是增加帶傳感器的料倉(cāng)，但在實(shí)際完成該任務(wù)時(shí)，如果想僅僅通過(guò)在前一級(jí)的代碼基礎(chǔ)上增加幾行新代碼就能完成該任務(wù)，是行不通的。要求學(xué)生從任務(wù)需求出發(fā)，重新組織功能架構(gòu)、代碼結(jié)構(gòu)，重新規(guī)劃各傳感器信號(hào)的傳輸節(jié)點(diǎn)等?？此频诙?jí)情境與前一個(gè)情境類似，實(shí)則需要從工作過(guò)程的角度重新按流程完成一次該任務(wù)。

第三級(jí)任務(wù)情境是使用工業(yè)機(jī)器人完成帶傳感器料倉(cāng)和有分揀要求的搬運(yùn)工作。該任務(wù)在第二級(jí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，還需要機(jī)器人按照約定的要求和規(guī)律來(lái)發(fā)送指令控制傳送帶上的分揀機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的分揀工作。這一級(jí)的任務(wù)與前一級(jí)情境相比，在產(chǎn)品的輸出端又提出了新的要求。同樣要求學(xué)生重新考量整個(gè)工作站在機(jī)器人完成產(chǎn)品取出后的分揀邏輯。系統(tǒng)的復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)的難度又有進(jìn)一步的提升。從所涉及的知識(shí)來(lái)看，是對(duì)第二級(jí)所學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步深入和訓(xùn)練的強(qiáng)化。

第四級(jí)任務(wù)是使用工業(yè)機(jī)器人完成帶傳感器料倉(cāng)和視覺(jué)分揀要求的搬運(yùn)。與第三級(jí)的任務(wù)相比，增加了機(jī)器視覺(jué)識(shí)別物料的環(huán)節(jié)。涉及視覺(jué)單元與機(jī)器人的通訊，以及視覺(jué)檢測(cè)單元的具體實(shí)現(xiàn)流程，其中包括相機(jī)的調(diào)校、光源的調(diào)整以及視覺(jué)檢測(cè)流程的編寫等新內(nèi)容，并且整個(gè)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)邏輯又需要學(xué)生重新設(shè)計(jì)和規(guī)劃。

從工作內(nèi)容上看，四個(gè)不同的任務(wù)情境中，后一級(jí)的任務(wù)只是在前一級(jí)的基礎(chǔ)上增加了個(gè)別新的單元或要求，任務(wù)難度逐漸提升，系統(tǒng)復(fù)雜度逐漸提升。但從任務(wù)的完成過(guò)程來(lái)看，絕不僅僅是在前一任務(wù)的程序基礎(chǔ)上，增加幾行代碼就能夠完成的。每一級(jí)的工作任務(wù)，都需要學(xué)生重新完成系統(tǒng)組態(tài)，重新確認(rèn)I/O信息，重新設(shè)計(jì)代碼結(jié)構(gòu)、控制流程，重新繪制控制界面等。學(xué)生在一次次完成工作任務(wù)的過(guò)程中，通過(guò)反復(fù)的訓(xùn)練，逐漸熟悉工作流程；在難度的逐漸提升中，掌握和提高需要的技能，逐漸建立職業(yè)思維習(xí)慣。課程重構(gòu)前后的內(nèi)容結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖2所示。

圖2 “工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”原有課程結(jié)構(gòu)與重構(gòu)后的課程結(jié)構(gòu)對(duì)比

4.4 課堂實(shí)施與評(píng)價(jià)

在課堂組織上，以小組為任務(wù)完成單位。每小組4～5人，在不同的工作任務(wù)中分別輪流負(fù)責(zé)文檔撰寫、機(jī)器人編程、PLC編程、觸摸屏組態(tài)編程等內(nèi)容。在實(shí)施過(guò)程中，均以“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”這樣的普適性工作方法來(lái)完成各項(xiàng)任務(wù)。學(xué)生團(tuán)隊(duì)在每一個(gè)任務(wù)情境的每一個(gè)過(guò)程環(huán)節(jié)中，都需要充分了解本環(huán)節(jié)工作內(nèi)容、制訂該環(huán)節(jié)的完成計(jì)劃、分配詳細(xì)任務(wù)到團(tuán)隊(duì)成員中并加以實(shí)施，確定適當(dāng)?shù)臋z查內(nèi)容以保證過(guò)程的正確執(zhí)行等。課程的最終評(píng)價(jià)采用發(fā)展性、過(guò)程性評(píng)價(jià)原則，除了考查學(xué)生的任務(wù)完成情況和技能掌握情況外，也關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)遷移能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、語(yǔ)言溝通能力等職業(yè)素養(yǎng)方面的情況。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)角色扮演的方式，以客戶的身份對(duì)學(xué)生在任務(wù)完成的各階段進(jìn)行觀察、提問(wèn)等，并適當(dāng)選取關(guān)鍵的知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行檢查和測(cè)評(píng)，要求各團(tuán)隊(duì)對(duì)自身的任務(wù)完成過(guò)程進(jìn)行復(fù)盤和工作過(guò)程反思，通過(guò)這樣的方式形成階段性評(píng)價(jià)，并將過(guò)程檢查和評(píng)價(jià)貫徹整個(gè)教學(xué)周期。

5 結(jié)語(yǔ)

基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式是以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成相關(guān)的職業(yè)工作任務(wù)為依據(jù)，以工作的具體過(guò)程為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)典型任務(wù)工作流程歸納、參照系的選擇與學(xué)習(xí)情景設(shè)計(jì)等過(guò)程，重構(gòu)了“工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成”課程的教學(xué)內(nèi)容。把課程的內(nèi)容體系納入職業(yè)的“行動(dòng)體系”中，不再以單一的知識(shí)內(nèi)容作為教學(xué)重點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程更加貼近真實(shí)的職業(yè)活動(dòng)，這是對(duì)高職教育課程改革的積極探索。