浅谈技工院校工业机器人专业高技能人才的培养

罗志成

一、工业机器人专业高技能人才培养背景

工信部下发的《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》指出：要在2020年建成较完善的工业机器人产业体系，机器人密度达到100（每万名员工使用机器人台数）以上。

不同于大专院校偏重高精尖的研发和前沿创新，技工院校应根据自身情况，贴近市场，注重行业一线技能型人才的培养。当下，工业机器人专业技能人才严重短缺，已经成为我国制造业发展的掣肘。技工院校建立一套工业机器人专业的高技能人才培养模式，设计有效且合理的专业人才培养方案，刻不容缓。

二、工业机器人专业高技能人才培养目标

（一）生源要求

工业机器人专业不同于电工、钳工等基础技能专业，对学生的学习、理解能力有较高要求，不太适合初中毕业生。因此，高级工专业主要招收高中毕业生，进行三年制的“一体化”培养。

（二）培养目标

技工院校应派出师生，对多家工业机器人相关企业进行走访调研和驻厂培训。结合这些企业关于工业机器人技能型应用人才的实践经验和培养建议，确立了工业机器人专业人才培养的目标：培养从事工业机器人设备安装、调试、编程、维护的高技能人才。

三、工业机器人专业高技能人才培养课程设计

（一）专业课程体系设计

确定人才培养目标后，技工院校应结合行业、企业标准，以毕业生的工作岗位及技能要求为核心，以“从易到难、循序渐进”为原则，同时保证教学的可操作性，进行开发、整合工业机器人专业课程体系。

整个专业课程教学大致分为三个阶段:

第一阶段（第1、2、3学期）：学习文化理论知识和专业理论知识。

第二阶段（第2、3、4学期）：培养专业实操技能、了解行业规范。在仿真电脑教室、理实“一体化”实习车间教会学生现场示教编程、机器人设备故障诊断、机器人设备系统的安装、调试及维护等各项专业技能，同时初步了解、体验实训车间类似企业车间的6S现场管理。

第三阶段（第5、6学期）：培养学生的专业综合能力。利用校企合作单位提供的校外实习基地，开展下企业培训和顶岗实习，从而大大提高学生的机器人实际技能水平，同时完善学生的职业素养。

（二）实训科目课程设计

技工院校学生的技能学习，实训课是重点。确立了总的专业课程体系后，对具体的实训课科目进行模块化课程设计。

例如，在对“工业机器人焊接工作站系统实训”进行课程设计时，首先可以将课程结构划分成几个大的教学模块；其次，根据每个模块所需的知识技能开发出若干小的教学项目；最后，再根据实际的实训工序把每个项目再分成若干子教学任务。

这一过程，要以任务教学为核心，理论学习与技能训练相融合，增添学习的趣味性和挑战性。

（三）课堂教学设计

课程经模块划分到项目，再由项目细分到任务后，要对具体的一堂课进行任务教学设计，让教学过程程序化、规范化。以下通过一个具体的任务教学案例进行说明。

本案例来自专业核心课程中“模块化积木式可拆装串联机器人系统实训”这门实训课的一个任务，用4个课时进行讲授。

1.任务描述

该任务以模块化积木式可拆装串联机器人系统为载体，让学生自主学习模块化机器人相关知识，最后利用系统的控制面板和示教软件操作机器人完成“积木搬运”任务。

任务完成要达到以下目的：

（1）了解模块化串联机器人系统的组成结构及技术参数。

（2）熟悉模块化串联机器人的控制面板和示教软件。

（3）掌握模块化串联机器人的操作方法，完成给定的搬运任务。

2.教学过程设计

（1）首先带领学生进行现场观察、了解模块化串联机器人系统的主要组成：模块化串联机器人本体（6模块）、机器人实验台、末端工具与其他附件、静音气泵与气动元件、独立运动控制器、基于PC104总线嵌入式运动控制器。让学生对该机器人系统各个组成结构有个初步认识，再简要地讲解整个系统的工作流程。

（2）让学生查阅模块化机器人的基本参数。学生了解相关参数后，授课教师演示操作模块化机器人各个关节的旋转运动，帮助学生了解机器人的动作范围、运动速度和末端额定负载。

（3）带领学生熟悉实验台多控制面板和示教软件操作界面，初步讲解各键位功能。要求学生通过阅读机器人设备的《实验指导书》和《使用说明书》进一步了解其各种键位功能。

（4）按课程任务要求，提出指引性问题——怎样制定模块化机器人的最优关节控制顺序？在运动过程中怎样控制模块化机器人绕开障碍物？怎样实现模块化机器人末端的最短路径精确定位？ 要求学生以分组的形式，带着问题讨论学习，用书面报告的形式将问题的解决方案呈现出来，最后由教师集体点评。点评完后，让学生制定出搬运任务的书面示教方案。

（5）实际示教操作——对机器人的示教操作，是指对机器人发出指示，操作机器人按设定的轨迹进行作业，最终完成动作和任务的过程。学生制定出的示教方案后，教师进行把关，在得到教师认可后，方能进行示教操作。开始让学生操作控制平台，设置好参数，操作机器人工作，按各自制定的示教方案完成积木搬运任务，授课教师要在一旁观察全过程，随时指导、纠错。

（6）最后，根据任务完成结果对学生进行任务评价。遇到个别问题，当场说明；普遍问题，全班讲解。

3.教学效果

本案例经过试点教学，从学生的现场反馈和技能掌握情况来看，达到了预期效果。按任务教学法设计出的授课方案，使学生从被动受教转变为主动学习。

四、工业机器人专业高技能人才培养评价机制

（一）教学考核评价机制

对学生进行教学考核，是检查教学效果的重要环节。以往，对学生的教学考核较为单一，主要是以考试成绩为主的最终考核，期末成绩和单元成绩共占总成绩的90%，平时成绩只占10%。

只重视考试成绩的考核方法，忽略了学生的学习过程，运用到工业机器人专业是不合适的。作为一门实践性很强的专业，往往没有唯一确定的答案，应该建立注重过程化的考核评价机制。

工业机器人专业有三类成绩考核：理论课考核、实训课考核和其他考核。

1.理论课考核

关注学生的出勤、纪律、作业、课堂提问及小组讨论，将这一部分分数比例由10%提高到50%，考试成绩占50%。

2.实训课考核

根据专业技能要求，确定相应的考核项目，贯穿在日常教学模块中。根据事先制定好的项目评分标准，对学生在平时上课完成的实训课题任务进行评价打分，累计到期末。这一部分分数比例占总成绩的 50%，其他考试成绩占50%。

3.其他考核

主要指驻厂培训和顶岗实习的成绩考核：由学校带队老师和企业指导师傅共同考核，最终成绩，企业指导师傅所给成绩占70%，学校带队老师所给成绩占30%。

（二）竞赛评价机制

积极开展校内竞赛，将工业机器人纳入我校每年一次的“专业技能月竞赛”活动，达到“以赛促学、赛练结合”的目的。同时为技能水平突出的学生提供参加全省、全国工业机器人比赛的机会。

通过参加机器人竞赛，学生独立分析、解决问题的能力可以得到很好地锻炼。团队项目还能促进同学之间的相互协作，实现团队的共同进步。

赛后，将竞赛结果以辅助成绩加入专业成绩，可以有效激发学生的学习热情和学生的集体荣誉感。

（三）毕业评价机制

工业机器人专业实行“双证”制度。除了毕业证书，还要取得相应专业的职业资格证书，才能成为合格毕业生。

今后，随着行业进一步发展和完善，还有可能引入行业工业机器人程序员认证方案，进一步提高学生的市场竞争力。

五、结语

中国的工业机器人需求已经呈爆炸性增长，企业对工业机器人专业技术人才的需求也将不断增加。如何培养高素质、高水平的工业机器人高技能人才是所有技工院校共同面临的问题。本文对工业机器人专业高技能人才培养的背景、目标、课程设计及评价机制，进行了一系列探讨，目的是希望为培养本专业优秀人才打下一定基础，对工业机器人教学工作的开展起到促进作用。但是，工业机器人专业作为一门新开设的专业，其专业建设是一个需要长期积累、不断深化的过程，只有不断地建立好培养模式和培养方案，提高专业教学质量，才能培育出更多、更好的高技能专业专业人才，为我国的制造业提供高质量、高水平的服务。