CDIO视域下工业机器人应用人才培训体系的构建与实施

李云龙 邵欣 郑宁

摘  要：制造业现代化的重要标志之一是工业机器人的大规模应用，我国制造业正处在重要的战略转型期，对工业机器人相关产业的人才需求与日俱增。该文为提高工业机器人应用人才的培养质量，提升职业院校毕业生和在岗技术人员的技术技能，基于CDIO教育模式构建了以构思、设计、实施和运行这4个阶段为主体的工业机器人应用技术培训体系。以CDIO教育模式培养工业机器人应用技术人才，达到了培养学员基础知识、个人能力、团队合作以及工程系统能力的目的，所培养的学员更能适应产业发展需求。

关键词：工业机器人   工程实践能力   CDIO教育模式   培训体系

中图分类号：C961                           文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）08（b）-0096-03

Construction and Implementation of Industrial Robot Application Talent Training System from the

Perspective of CDIO

LI Yunlong   SHAO Xin   ZHENG Ning

（Intelligent Manufacturing College， Tianjin Sino-german University of Applied Sciences， Tianjin， 300350 China）

Abstract： The application of industrial robots is one of the important symbols of the modernization of the manufacturing industry. China's manufacturing industry is in an important strategic transformation period， and the demand for talents in industrial robot related industries is increasing day by day. In order to improve the training quality of industrial robot applied talents， the technical skills of vocational college graduates and skilled workers are raised. Based on the CDIO education model， the application technology training system of industrial robots based on the four stages of conception， design， implementation and operation is constructed. The training of industrial robot applied technology talents by CDIO education model has reached the goal of training students' basic knowledge， individual ability， team cooperation and engineering system ability， and the trainees will be able to meet the needs of industrial development.

Key Words： Industrial robot; Engineering practice ability; CDIO education model; Training system

制造业是一个国家国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。为实现我国制造业的结构转型和升级，国务院于2015年正式颁布了制造强国战略第一个十年行动纲领——《中国制造2025》，提出了使中国从制造大国向制造强国转变的“三步走”战略，使制造业走向数字化、网络化、智能化[1]。其中工业机器人的大规模应用是我国实现制造业转型升级，实现从“中国制造”到“中国智造”的必经之路[2]。

在创新驱动发展战略和“机器换人”计划的双重作用下，工业机器人在制造业中的应用日益广泛，相关产业对工业机器人及其相关应用型人才的需求越来越大，从而带动了工业机器人应用型人才的发展。但由于教育相对于产业的滯后性，与工业机器人专业人才的需求量增长相比，工业机器人专业人才储备数量和培养速度却捉襟见肘，无法满足产业需求[3]。

1  CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式自实施以来受到了教育界的广泛认可，已经成为了国际工程教育改革的卓著成果。其核心理念是以真实工程应用背景为载体，在工程实践中强调构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate）的过程[4]。CDIO教育模式按照上述4个过程运行，并将各门课程紧密联系在一起，注重学生综合能力的培养，使学生以实践的方式接受高等工程教育。

CDIO教育模式使工程教育改革更具有系统性，其实施也具有明确的方向，它将工程师必须具备的工程基础知识、个人专业能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力逐级细化，并以大纲的形式表达出来。CDIO工程教育模式能力大纲指出把产品、过程或系统的构思、设计、实施和运行作为工程教育的环境，采用一体化教学，各相关学科之间相互支撑，而且其12条准则使得工程教育改革具体化、可操作、可测量。以经验学习为基础，主动学习为目标，加强教学方法设计，同时对整个模式的实施和检验进行系统的、全面的指引，对学员和教师都具有重要指导意义。CDIO教育模式强调职业技能和职业道德并重，提高团队协作和沟通交流能力[5]，培训体系设计流程如图1所示。

2  基于CDIO教育模式的工业机器人应用人才培训体系构建

2.1 构思

根据岗位技能需求分析，工业机器人应用人才层次和培训可分为：初级、中级、高级。

初级层次的人才培养目标侧重于基础能力的培养，主要面向制造企业生产一线员工开展应用技能培训，在工业机器人相关应用企业从事工业机器人的基本操作与维护，机器人工作站电气及机械部件的装配与调试。中级层次的人才培养目标注重工业机器人编程与调试技能的培养，主要面向具有一定理论基础和实践能力的工程技术人员，培养在工业机器人应用企業中进行工业机器人工作站现场编程与调试、工业机器人的检测、保养与维护、工业机器人销售服务等工作的专业技术型人才。高级层次的人才需要具备更加专业的基础理论和较高的技术水平，需具备机械结构设计、控制系统集成设计、传感技术应用等各项专业技能，在相关岗位进行工业机器人工作站应用系统的工艺设计、编程调试、检测维修、运行与管理等方面的工作，属于工业机器人应用系统开发设计、调试应用方面的高级技术应用型人才[6]。

2.2 设计

在构思完成培训体系后，需要进一步设计实施细节。培训大纲作为整个培训工作纲领性、指导性的文件，为基于CDIO教育模式设计的培训体系有效开展提供了详细的指引。模块化教育是工程技术培训的有效形式，因此工业机器人技术培训的内容通常采用模块化方式设计，学员依据自身能力和提升需求选择对应的培训内容，具有较强的针对性和灵活性。培训模块共有3个模块，即专业技术基础模块、工业机器人技术基础模块、工业机器人综合应用训练模块。

2.3 实施

实施步骤是落实构思和设计的基础，教学设施为培训课程的实施提供硬件保障。工业机器人技术培训的目的是面向企业需求，为了实现培训和应用的无缝对接，营造与专业相联系的产品生产过程和企业管理运行的真实环境，针对不同模块下的课程设置了相应的实训室，包括可编程序控制器实训室，组态控制实训室、传感器实训室、电工电子实训室。

3  基于CDIO教育模式的工业机器人培训体系运行保障

加强校内外专业实训基地的建设，在机器人应用企业、机器人系统集成商建立校外实训基地，掌握该区域工业机器人应用的主要方向，方便专业学生就业。建设一套工业机器人应用与开发数字化课程教学资源，实现微课、慕课等在工业机器人专业教学上的运用。建设工业机器人项目实践实训室，加强校企合作，共同开发有利于学生工程能力培养与提升的实训设备，为基于CDIO理念的工业机器人技术专业人才培养提供强有力的支撑。

4  结语

CDIO教育模式具有完善的理论基础、体系架构和实施保障，在职业技能培训中具有高效率、高质量、易实施的优势。基于CDIO教育模式的工业机器人技术培训体系以职业技能培训为目标，以不同学历背景和技能水平的在岗工人与职业院校学生为对象，提供了关于工业机器人产业相关的多层次、多样化的人才培养模式，使学员可以通过培训掌握工业机器人岗位技能，提高职业能力和意识。通过对工业机器人人才岗位需求分析，对工业机器人技术培训体系制定了专业技术基础模块、工业机器人技术基础模块、工业机器人综合应用训练模块这3个模块化的培训课程设计，设定了工业机器人人才层次和培训目标，构建了考核效度，实现了培训体系的稳定运行，培训成果显著，并呈稳步提高的趋势。

参考文献

[1] 刘敬，刘衍聪.OBE-CDIO理念下工业设计专业课程实践教学体系构建[J].图学学报，2019，40（2）：416-421.

[2] 王庆，李凤华，董翠华，等.CDIO教学理念在课程建设中的应用及理论升级[J].包装工程，2020，41（S1）：82-86.

[3] 曾志斌.基于CDIO模式的工业机器人技术专业工程能力提升研究[J].中国职业技术教育，2017（33）：117-120.

[4] 杨毅刚，王伟楠，孟斌.以提升解决“复杂工程问题”能力为目标的工程教育培养模式改进研究[J].高等工程教育研究，2017（4）：63-67.

[5] 李志义，袁德成，汪滢，等.“113”应用型人才培养体系改革[J].中国大学教学，2018（3）：57-61.

[6] 张永芳，张义红，陈根龙，等.基于CDIO模式的电子制作实验教学探究[J].实验室研究与探索，2021，40（5）：193-196.