《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》項目化教學(xué)設(shè)計 Project Teaching Design of Industrial Robot Operation and Programming

馬文靜 MA Wen-jing

摘要： 《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》課程是高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)及電氣自動化專業(yè)的核心課程之一，根據(jù)企業(yè)對工業(yè)機(jī)器人類人才的用工要求，結(jié)合高職院校學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知規(guī)律，在該專業(yè)課教學(xué)中，以工作過程為導(dǎo)向，以項目化教學(xué)為手段，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)器人操作編程有關(guān)的理論知識、崗位技能和操作技能的綜合能力，以滿足社會對高端技能型人才的需求。

Abstract： Industrial Robot Operation and Programming is one of the core courses of industrial robot technology， mechatronics technology and electrical automation in higher vocational colleges. According to the employment requirements of enterprises for human talents of industrial machines， combined with the professional cognitive law of students in higher vocational colleges， the teaching of this professional course is guided by the working process and by means of project-based teaching， It aims to cultivate students' comprehensive ability to master theoretical knowledge， post skills and operation skills related to robot operation programming， so as to meet the social demand for high-end skilled talents.

關(guān)鍵詞： 機(jī)器人;項目化;設(shè)計;發(fā)動機(jī)

Key words： robot;project;design;engine

中圖分類號：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）22-0253-02

0? 引言

《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)及電氣自動化專業(yè)的核心課程之一，它是一門基于職業(yè)和工作分析，以工作過程為導(dǎo)向，通過對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)員所從事的工業(yè)機(jī)器人的操作與實際工作任務(wù)的編程等典型工作任務(wù)所需要的知識和能力進(jìn)行分析而設(shè)置的專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域。以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的操作與編程應(yīng)用為載體，將工業(yè)機(jī)器人的調(diào)試與維護(hù)有機(jī)融合、理論與實踐一體化、綜合性較強的專業(yè)課程，該課程在機(jī)電類專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃中占據(jù)核心地位。本課總48課時，分為三個項目：物料搬運機(jī)器人、紙箱碼垛機(jī)器人和汽車裝配機(jī)器人。每個項目又包含三個任務(wù)，三個任務(wù)由簡單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)，難度逐漸增加，使學(xué)生有一個循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程[1]。當(dāng)學(xué)生能夠獨立完整地完成汽車發(fā)動機(jī)裝配任務(wù)時，說明學(xué)生已初步具備工業(yè)機(jī)器人的理論知識、崗位技能和操作技能的綜合能力。

1? 項目化教學(xué)設(shè)計

1.1 設(shè)計思路

項目化教學(xué)設(shè)計的思路是基于工作過程的項目化教學(xué)。課程的項目化教學(xué)以企業(yè)中典型的工作項目為教學(xué)載體，以“項目驅(qū)動”為主要教學(xué)形式，以技能項目訓(xùn)練為主線，以評價考核任務(wù)完成情況為激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的手段，從而達(dá)到最終的教學(xué)目標(biāo)[2]。

通過走訪企業(yè)、專家咨詢及問卷調(diào)查等方式，了解企業(yè)一線的需要。通過崗位分析，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)，分析典型工作項目及對應(yīng)的職業(yè)能力，確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域，制定人才培養(yǎng)方案，進(jìn)而確定本課程的課程標(biāo)準(zhǔn)。再結(jié)合技能大賽的要求和“1+X”證書的標(biāo)準(zhǔn)，選取符合要求的項目作為教學(xué)載體，設(shè)計由簡單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)，難度階梯式增加的工作任務(wù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，一方面為學(xué)生取得職業(yè)資格證書做了充足的準(zhǔn)備，另一方面為技能大賽培養(yǎng)了種子選手，為學(xué)生后續(xù)的就業(yè)實習(xí)打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)[3]。項目化教學(xué)設(shè)計思路圖見圖1。

1.2 課程目標(biāo)設(shè)計

本課程的培養(yǎng)目標(biāo)是：能夠系統(tǒng)掌握工業(yè)機(jī)器人專業(yè)知識，具備完成工業(yè)機(jī)器人的操作、工業(yè)機(jī)器人零點標(biāo)定、工具坐標(biāo)系與基座標(biāo)系的測定、工業(yè)機(jī)器人的試教編程與離線編程、工業(yè)機(jī)器人的程序運行調(diào)試等工作任務(wù)的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和較強的質(zhì)量意識[4]。具體目標(biāo)如下：

①知識目標(biāo)：

1）能描述工業(yè)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)、功能，解釋相關(guān)術(shù)語及其含義，描述各種坐標(biāo)系及其作用。2）能使用smartPAD手動操作機(jī)器人。3）能描述工業(yè)機(jī)器人的零點標(biāo)定及工具坐標(biāo)系與基座標(biāo)系的測定方法并進(jìn)行相關(guān)操作。4）能描述工業(yè)機(jī)器人的變量類型及使用原則。5）能夠根據(jù)具體控制要求編寫工業(yè)機(jī)器人的程序。

②素質(zhì)目標(biāo)：

1）培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德和行為規(guī)范;2）培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新、敬業(yè)、樂業(yè)的工作作風(fēng);3）培養(yǎng)學(xué)生較強的自我管理、自我約束能力;4）培養(yǎng)學(xué)生良好的環(huán)保意識、質(zhì)量意識、安全意識和社會責(zé)任感。

③能力目標(biāo)：

1）培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、工具應(yīng)用、資料檢索、寫作表達(dá)等能力。2）培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。3）培養(yǎng)學(xué)生具有展示自己專業(yè)水平的能力，組織和協(xié)調(diào)能力。

1.3 課程內(nèi)容設(shè)計

本課程共分3個項目，每個項目都包含3個任務(wù)。以項目三汽車裝配機(jī)器人為例進(jìn)行說明，汽車裝配機(jī)器人項目圍繞汽車主要部件的裝配展開，該項目中選取了三個典型的工作任務(wù)：機(jī)器人涂膠汽車玻璃、機(jī)器人拼裝汽車車架、機(jī)器人裝配汽車發(fā)動機(jī)。任務(wù)一機(jī)器人涂膠汽車玻璃是一種平面軌跡的設(shè)計，按照玻璃的外輪廓，應(yīng)用基本運動指令，完成涂膠軌跡。任務(wù)二機(jī)器人拼裝汽車車架是一種空間軌跡的設(shè)計，按照先裝拼裝車身再拼裝車頂?shù)捻樞?，?yīng)用位移指令完成空間軌跡。任務(wù)三機(jī)器人裝配汽車發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)是汽車的核心部件，前置式發(fā)動機(jī)位于汽車頭部，其位置空間比較狹窄，精確度要求較高，用機(jī)器人裝配前置式發(fā)動機(jī)時，要求學(xué)生使用子程序及邏輯指令，在空間軌跡的基礎(chǔ)上設(shè)計局限空間的軌跡。三個任務(wù)從平面裝配到空間裝配再到局限空間裝配，由簡單到復(fù)雜，層層遞進(jìn)，難度階梯式增加，使學(xué)生有一個循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)過程中選擇突出學(xué)生為主體的教學(xué)方法與教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程的內(nèi)容、要求及學(xué)時安排詳見表1。

1.4 考核評價標(biāo)準(zhǔn)

本課程的學(xué)生學(xué)業(yè)考核方案是過程性考核和期末終結(jié)性考核相結(jié)合評價方式，以過程考核為主，過程考核主要是每個教學(xué)項目的考核，教師對資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價各環(huán)節(jié)進(jìn)行過程性考核[5]，根據(jù)學(xué)生實際完成的情況進(jìn)行評價。過程考核評分標(biāo)準(zhǔn)見表2，課程考核方案標(biāo)準(zhǔn)見表3。

2? 項目化教學(xué)實踐效果

項目化教學(xué)設(shè)計及考核方式的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，構(gòu)建了以工作任務(wù)為中心的新課程結(jié)構(gòu)，通過《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》課程項目化教學(xué)的實施，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和協(xié)作能力。學(xué)生職業(yè)資格證書的通過率為100%。學(xué)生的綜合技能得到了很大的提高，從學(xué)生參與實習(xí)的用人單位的反饋信息看，學(xué)生上崗后應(yīng)變能力較強，能快速工作崗位。

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