高職機電一體化專業機器人方向課程體系研究

黃交宏

摘 要： 針對部分高職院校機電一體化專業機器人方向課程體系存在的崗位聯系少、局限性大的不足，提出了以機器人為載體，建立“機械技術學習鏈”、“嵌入式系統學習鏈”、“自動化學習鏈”和“專業技能訓練鏈”的“三學習一訓練”的鏈式課程體系。教學實踐表明，該課程體系能有效結合機器人相關崗位需求，提高學生的崗位適應能力。

關鍵詞： 高職機電一體化 專業機器人 課程體系

一、引言

隨著裝備制造業自動化水平的提高，越來越多的生產廠家使用工業機器人進行產品加工。以數控設備為核心的制造業正在轉型，機器人逐步成為行業應用的熱點。工業機器人是一種專門為工業領域設計的多關節機械手，能在程序的控制下完成各種復雜運動和操作。目前，工業機器人被廣泛應用于自動焊接、搬運物料、部件噴漆、表面拋光等多道工序，完成高精度的定位，適合汽車流水線、金屬制品加工、倉儲搬運等工業領域。自2005年開始，我國的工業機器人用量以每年25%以上的速度增長。到2013年，中國已成為全球最大的工業機器人消費市場之一。

工業機器人在各行各業的廣泛應用，催生了相關崗位的人才需求。工業機器人制造廠家需要大量人才從事機器人生產、安裝、調試、營銷和技術服務。工業機器人的應用企業需要大量人才從事機器人的維護保養和編程操作。為滿足機器人相關市場的技能型人才需求，部分高職高專院校在機電一體化專業的核心課程中加入“工業機器人應用”課程，開設機器人的專業方向。但是很多學校局限于原專業的體系結構，課程改革力度不大，學生不能緊密圍繞機器人的應用編程和維護保養進行學習和訓練，造成所學的知識與機器人應用維護崗位脫節的現象。因此，優化高職院校機電一體化專業機器人方向的課程體系成為人們開展高職教學研究的熱點，有效地結合江蘇無錫地區的機器人應用現狀，根據學生的崗位需求建立合理的課程體系，旨在為學生快速適應機器人相關工作崗位奠定良好的基礎。

二、專業建設總體思路

作為無錫地方高職院校的工科專業之一，機電一體化專業秉承“地方高校地方辦，辦好高校為地方”的建設理念，為無錫地區企業培養機器人應用方向的高素質技能型人才。在建設思路上，把機電一體化專業與無錫地區裝備制造業對接、專業課程體系與機器人崗位需求對接、課程內容與工作崗位的任務對接、教學的過程與崗位活動過程對接。在專業建設過程中，緊密圍繞企業的用人需求和崗位技能需求，按需求設置專業課程，重視學生在知識、技能、素質全方面提高，培養從事機器人生產、調試、安裝、維護、保養和營銷的技能型人才。在理論教學和技能培養上，建立“以電控為主、以機械為輔”、“以機器人應用為核心”的課程體系。

三、課程體系

在教學過程中，我們以機器人為專業課程載體開展“教、學、做”一體化的教學工作，在崗位基礎知識學習和訓練之上，建立“機械技術學習鏈”、“嵌入式系統學習鏈”、“自動化學習鏈”、以“機器人編程示教集訓”為核心的專業技能訓練鏈，構建“三學習一訓練”的鏈式課程體系。

1.基礎知識學習與訓練

該模塊旨在強化基礎知識的學習，培養學生機電一體化崗位的基本素質。模塊的主要課程包括：思政課、心理素質培養課、職業生涯規劃課、體育課、高等數學、英語及專業英語課、信息技術基礎課。思政課進行學生愛國主義教育，幫助學生建立正確的世界觀和方法論，培養學生遵紀守法的思想意識。心理素質培養課側重學生健康心理素質的培養，有助于形成正常的職業心理素質，以適應工作崗位需求。職業生涯規劃課程幫助學生規劃人生，開展專業相關的職業規劃教育。學校每個學期都開設體育課，鼓勵學生積極鍛煉身體，擁有健康合格的身體素質。高等數學和信息技術課程培養學生的數學基礎和計算機基礎技能，為后續專業課程的學習奠定基礎。通過英語及專業英語課程的學習，學生獲得大學英語通用能力三級證書，掌握熟練閱讀機電英語專業文獻、機電設備英文資料的能力，更好地適應合資、外資企業機電工作崗位的需求。

2.機械技術學習鏈

機械技術學習鏈旨在傳授機械原理、液壓與氣動、機制工藝方面的相關知識，培養學生機械方面的基本技能和職業素質。學生以小型智能機器人為載體，分解與裝配，學習工程圖紙的讀與繪，掌握公差與配合的基礎知識，了解機器人基本機械結構和原理。在此基礎上，以工業機器人為載體，學習機器人液壓與氣動系統的基本組成和原理，了解復雜結構與運動方式，學習機械零件與典型機構，掌握機械加工工藝的編制方法。通過理論教學與實踐教學的緊密配合，開展以“液壓與氣動”、“機械零件與典型機構”為核心的機械技術學習鏈的教學，讓學生打下扎實的機械基礎。機械技術學習鏈中主要課程的開設情況如表1所示。

3.嵌入式系統學習鏈

機器人控制器采用CPU完成各類復雜的運動控制，屬于嵌入式系統的典型應用。因此，培養機電一體化專業學生的嵌入式系統應用能力，有助于他們更好地適應機器人裝調與維護崗位。嵌入式系統學習鏈主要包含電子技術基礎、電子測量、C語言、傳感與檢測、FPGA應用、單片機應用等課程，情況如表2所述。

嵌入式系統學習鏈以機器人為載體開展教學活動。首先，學生動手裝配調試小型智能機器人（比如智能車）的電路單元，學習嵌入式系統的硬件電路原理和調試方法。在此基礎上，學生使用C語言完成智能機器人的軟件開發和升級調試，掌握嵌入式軟件開發的一般過程和規范。在教學過程中，始終圍繞機器人載體進行，融合機械基礎、電工電子、傳感器、C語言、單片機、FPGA應用等多門課程的知識和技能。在教師的引導下，學生完成基于多傳感器的智能循線機器人的裝調任務，提交制作的作品，完成以電路控制為核心的嵌入式系統學習鏈的教學過程。教學實踐表明：以小型智能機器人為項目載體開展教學，知識涉及范圍廣，動手實踐機會多，寓教于樂，有效地提高學生的學習興趣，激發他們的學習熱情，有良好的教學效果。

4.自動化學習鏈

工業機器人應用涉及電工技術、工廠電氣控制、PLC技術及應用、交流伺服、步進驅動、觸摸屏應用與組態開發等多門自動化類課程的知識和技能。所以以工業機器人為載體，進行合適的模塊分解，開展“邊講邊練，理實一體”教學，完成以電氣控制為核心的自動化學習鏈是專業課程體系的重點部分。在自動化學習鏈的課程中，工廠電氣控制、PLC技術及應用和電工電子裝配是維修電工（中級）考證的相關課程。這些課程的任課教師都具有五年以上的自動化實踐經驗，實訓環節聘請企業的能工巧匠擔任實踐教學指導。自動化學習鏈的主要課程情況如表3所述。

5.專業技能訓練鏈

在機電一體化專業的課程體系中，技能訓練部分超過總課時的50%，構成專業技能訓練鏈。這些技能訓練項目主要包括：工程制圖實訓、零件拆裝與測繪、電工技能實訓、電子裝配實訓、電氣繪圖訓練、維修電工實訓、小型智能產品裝調實訓、自動線裝調實訓和機器人編程示教集訓。在上述實訓環節中，機器人編程示教集訓培養工業機器人崗位核心技能，安排在第四學期，時間長達一個月。該實訓項目以機器人工業搬運、工業弧焊為例，采用仿真操作與實物操作相結合的方式，培養學生工業機器人的操作技能和二次開發技能。

四、結語

高職院校機電一體化專業要建立機器人方向的課程體系，必須緊密聯系機器人應用的崗位需求。在教學過程中以機器人為項目載體，在教學環節建立“機械技術”、“嵌入式系統”和“自動化”三條學習鏈，在實訓環節建立以“機器人編程示教集訓”為核心的專業技能訓練鏈。教學實踐表明，這種“三學習一訓練”的鏈式課程體系，提高了學生的崗位適應能力。

參考文獻：

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