工业机器人“1+X”证书制度下“书证融通”教学思考

陆佳皓，曹将栋，朱霞，赵凤申，姜伯晨

（1.江苏航运职业技术学院智能制造与信息学院；2.南通万达能源动力科技有限公司，江苏 南通 226000）

1 前言

为深化复合型技术技能人才培养培训模式改革，借鉴国际职业教育培训的普遍做法，制订工作方案和具体管理办法，启动“1+X”证书制度试点工作。院校内培训可面向社会人群，院校外培训也可面向在校学生。各类职业技能等级证书具有同等效力，持有证书人员享受同等待遇。院校内实施的职业技能等级证书分为初级、中级、高级，是职业技能水平的凭证，反映职业活动和个人职业生涯发展所需要的综合能力。

目前，教育部所颁布的四批“1+X”职业等级证书中，有工业机器人操作与运维、工业机器人应用编程、工业机器人集成应用、工业机器人装调4 个与工业机器人相关的职业等级证书。可见工业机器人在职业教育转型发展中涉及之广，所需求的人才多样性之高。

因此，结合高职工业机器人专业培养现状和“1+X”证书制度，对工业机器人专业人才培养模式进行改革与探究，是高职工业机器人专业建设的迫切需求。

2 高职工业机器人专业培养现状

（1）高职工业机器人专业起步较晚。工业机器人诞生于1959 年的美国Unimation 公司，与国外相比，我国工业机器人起步于20 世纪70 年代，发展较为缓慢。我国工业机器人市场潜力较大，工业机器人相关产业对人才需求较大。

高职院校开设机器人专业较本科院校晚，工业机器人专业课程设置和人才培养模式上经验的欠缺、教师专业实践不足等问题，导致培养的专业人才毕业后难以与企业完成良好的衔接。

（2）专业课程体系不完整。工业机器人是一门综合性较高的学科，涉及的专业课程较繁杂，例如，机械、电气、控制等相关学科。因此，对工业机器人学生的专业综合能力掌握程度要求较高。现阶段，高职院校工业机器人课程模式主要借鉴本科院校，以高深理论为主，很多知识对高职学生来说晦涩难懂，不利于调动学生学习的积极性，阻碍学生兴趣的培养。因此，建立与“1+X”证书制度的培养要求相符的学科体系，是现阶段高职机器人专业建设的关键。

（3）教学实践条件不足。因为高职工业机器人专业课程体系的不完整，导致人才培养的过程中出现“重理论，轻实践”的情况，与企业人才需求不相符。高职工业机器人专业“轻实践”的原因有很多，其中最主要的是工业机器人实训设备与实践要求的不符。不少高职院校的机器人实训设备相当简单，采用单一的工业机械臂进行实操教学，没有相关的外围设备，只能进行简单示教操作，项目式教学实施困难，学生无法身临其境体会真实的生产环境。

3 1+X 证书制度下工业机器人教学思考

在工业机器人“1+X”证书制度中，机器人等级证书的考核不但与学生在学校各阶段的学习理论课程相关，而且更应注重学生的实操能力考核。在工业机器人“1+X”证书考核中实操部分所占比例较大，不但要求学生掌握机器人操作的相关能力，更要求学生能灵活应用所学知识解决生产实际问题。

“1+X”证书制度的“1”为学历证书，“X”为若干职业技能等级证书。在“1+X”证书制度培养体系下进行相关的教育改革，不但能提高学生证书的通过率，针对“1+X”证书制度的教学优化也能解决现阶段专业培养过程中所存在的问题。本文对工业机器人课程内容、教学模式和教学实践等方面进行思考研究。

3.1 课程内容的建设

院校需依据工业机器人“1+X”证书制度，对已有的工业机器人课程体系进行优化，精简一些冗余的课程，并将证书所要求但以往教学中没有涉及的课程进行增减与强化。如图1 所示，根据“1+X”证书的认证单元，以“书证融通”为原则对高职院校原有的课程体系提出了一种优化配置方案。该方案根据已经公布的四个工业机器人“1+X”职业等级证书认证单元的理解与补充，梳理工业机器人教学中所涉及的知识点，对现有专业课程进行以下优化。

图1 “书证融通”原则下工业机器人课程体系

（1）对传统的机器人专业基础课进行修改，例如，“1+X”证书对学生制图能力要求较低，只要求学生识读基本的零件和装配图，所以将机械制图课程改为相对简单的机械识图与CAD，并在教学过程中多以工业机器人相关机构为案例进行讲解。

（2）对已有的一些理论课程增设实践单元，如电器与PLC 控制技术课程，原课程以低压电器和PLC 编程为教学内容，证书认证单元则要求掌握PLC 和HMI 编程以及传感器相关知识，因此，在电器与PLC 控制技术课程结束后增设触摸屏与传感器实训课程，一方面能巩固电器与PLC 控制技术的所学知识，另一方面也能针对证书考核要求进行相关技能训练。

（3）加强机器人虚拟仿真部分的教学课程，现阶段，工业机器人的操作与编程课程主要注重学生的在线编程能力，让学生使用示教器进行简单的对点操作以及基本轨迹的编程，而在实际生产环境中我们面对的多为较复杂的轨迹，仅靠在线示教编程很难完成，“1+X”证书考核内容中要求学生能完成复杂轨迹的离线编程且在工作站上复现对应轨迹，因此，添加机器人虚拟仿真与离线编程课程，如图2 所示与在线编程课程进行融合教学，更好地应对证书认证和满足企业的人才需求。

图2 机器人离线编程与在线编程融合教学

3.2 项目化教学

高职工业机器人课程主要借用本科的教学模式，以教师和教材为中心，课程教学分散，往往以学期为单位，每周进行固定教学，在教学过程中穿插实验实训课，理论教学与实践环节撕裂感严重，学生学习过程中积极性不好，因此在工业机器人课程中引入项目化教学。

项目化教学不是简单地将实践课集中性教学，更不是单纯地把实践和理论放在一起教学，而是在教学过程中，改变传统教学中教师为中心的固有模式，教师设计各个项目的教学内容、教学方式、教学过程规划等，在教学过程中不再仅仅传授知识，而是在各个任务项目中引导学生，让学生自己挖掘解决实际问题的能力。

高职工业机器人教学要求将理论与实践融合教学，学生不但要掌握各门理论学科的知识点，更要求学生能够将所学技能深刻地理解，在实践中举一反三，应对实际生产中多变的情况，这些要求与项目化教学完美契合，在项目化课程设计时，可以将部分1+X 考证任务进行调整作为课程任务，例如，机器人实训项目“机器人搬运”，可设计为如表1 的项目化教学任务。

表1 机器人搬运项目化任务表

在编制工业机器人项目化教学时，将多学科进行融合，让学生在处理项目化任务时，能将原本孤立的课程进行融合，使学生学以致用，提高学生对所学课程的兴趣。

3.3 实训设备的更新

在工业机器人“1+X”制度出台前，高职机器人实训设备没有统一的标准，不少学校使用单一的机器人本体进行教学，没有相关外设扩展，学生的操作受限于实训设备，只能进行基本轨迹的在线示教编程。一旦需要进行复杂的工作站任务，只能在虚拟仿真环境下进行教学，对学生来说不够直观，且在计算机显示屏上进行三维模型的手动对点操作难度较大，只能采用软件自带的对象捕捉功能进行代替，这样造成学生与真实环境下的机器人控制脱节，实操能力得不到提高。如果根据工业机器人课程教学要求定制工业机器人实训设备，设计周期较长且成本高，对高职院校来说可行性不高。

工业机器人“1+X”制度提出后，不少企业根据制度的认证单元进行考证设备的研发，这些设备在不少工业机器人试点院校已经采购使用，如图3 所示，该设备为工业机器人操作与运维考证设备。

图3 工业机器人操作与运维考证设备

该设备相比单一的工业机器人设备，集成了视觉、PLC、快换装置、焊接和抛光等外设模块，不但能进行考证训练与考核，也完全能够满足高职机器人的教学需求。如表2 所示，该工作站能实现的实训内容相当丰富且与实际生产相符，符合高职工业机器人人才培养方案中与企业对接的要求。

表2 考证工作站可实现的实训项目

由此可见，工业机器人“1+X”制度下的考证设备间接解决了高职院校实训设备落后的问题，改进了原有的教学实训环境。

4 结语

“1+X”证书制度的推行对高职院校工业机器人教学模式有着深远的意义，本文基于工业机器人“1+X”证书制度，结合高职现有的工业机器人培养现状，对工业机器人课程内容、教学模式、教学实践等方面进行思考研究。期待在工业机器人“1+X”证书制度正式推广后，能更完善地培养学生相关技能以应对就业，给企业输送更多优质人才，能给高校工业机器人教学带来新的变革。