基于典型工作任務(wù)的“機器人應(yīng)用與維護(hù)”課程設(shè)計與實踐

曹魯輝

摘? ?要：典型工作任務(wù)作為職業(yè)工作中的具體工作和典型工作，對于職業(yè)教育在指導(dǎo)課程教學(xué)中有非常重要的意義。本文主要探討基于典型工作任務(wù)在“機器人應(yīng)用與維護(hù)”專業(yè)課程設(shè)計與實踐中的理念與思路，教學(xué)過程的實施，以及課程實施的成效等，希望能提升職業(yè)教育專業(yè)學(xué)科的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：典型工作任務(wù);機器人;課程設(shè)計;課程實踐

1? 典型工作任務(wù)的內(nèi)涵、特點和應(yīng)用

典型工作任務(wù)是職業(yè)行動中的具體工作領(lǐng)域，它反映職業(yè)工作的內(nèi)容和形式，以及該任務(wù)在整個職業(yè)中的意義、功能和作用[ 1 ]。

典型工作任務(wù)在學(xué)習(xí)者各個階段呈現(xiàn)出不同的任務(wù)和特點。從初學(xué)者到專家，關(guān)注的任務(wù)會從職業(yè)定向性任務(wù)、程序性任務(wù)、蘊含問題的特殊任務(wù)最后到無法預(yù)測結(jié)果的任務(wù)。而典型工作任務(wù)的特點也從外部活動指導(dǎo)下的任務(wù)、基于規(guī)律的系統(tǒng)化行動過渡到知識指導(dǎo)下的行動和理論與經(jīng)驗共同導(dǎo)出的行動。而伴隨著這一系列演進(jìn)變化，知識學(xué)習(xí)范圍也從定向和概括性知識、關(guān)聯(lián)性知識拓展到具體與功能性知識和學(xué)科系統(tǒng)化深入知識。

職業(yè)教育和專業(yè)教育的任務(wù)是為青年人走入工作世界奠定基礎(chǔ)，也就是說，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是工作，通過工作實現(xiàn)學(xué)習(xí)。而我們培養(yǎng)學(xué)生的實踐知識是敏感的背景情境范式，具有交際性和前瞻性。成功職業(yè)學(xué)習(xí)的條件：明確任務(wù)、獲取信息、制定計劃、作出決策、實施計劃、檢查控制、評定反饋，其實也是類似于在實施建筑行業(yè)中的 PDCA（計劃-執(zhí)行-核查-行動）全過程流程控制的模式，這些正是典型工作任務(wù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用。

2? 課程設(shè)置的理念及思路

工業(yè)機器人現(xiàn)場編程是基于傳感器技術(shù)和電氣控制技術(shù)的機器人專業(yè)核心課程。為了適應(yīng)機器人編程的需要，例如工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)的集成，安裝和調(diào)試，課程主要講授機器人的系統(tǒng)構(gòu)成、示教系統(tǒng)的使用、程序指令等知識，綜合運用氣動技術(shù)、伺服電機驅(qū)動、運動與控制等技術(shù)，為機器人的基本操作和應(yīng)用、機器人編程和系統(tǒng)維護(hù)開發(fā)方法和功能。同時，機器人現(xiàn)場編程也是一門非常實用的課程。熟悉機器人的常用指令及相關(guān)參數(shù)設(shè)置，提高分析和解決問題的能力。

2.1? 行業(yè)專家指導(dǎo)，校企合作共建課程

充分利用廈門航天思而特機器人技術(shù)有限公司的技術(shù)和行業(yè)優(yōu)勢，建立了一支由校內(nèi)骨干教師及企業(yè)一線機器人應(yīng)用調(diào)試維護(hù)工程師共同組成的“機器人應(yīng)用維護(hù)”課程開發(fā)團隊。骨干教師參與企業(yè)生產(chǎn)，充分與一線生產(chǎn)人員交流，獲得實際生產(chǎn)經(jīng)驗。

2.2? 以學(xué)生為中心，強調(diào)實踐能力

通過重構(gòu)生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備為學(xué)生提供貼合實際的生產(chǎn)環(huán)境。同時充分利用現(xiàn)有立體化資源如教學(xué)就業(yè)平臺，包括學(xué)徒寶教學(xué)資源，3D模擬生產(chǎn)軟件，機器人配套RobotStudio軟件，強化學(xué)生綜合實踐動手能力，規(guī)范操作流程，強化職業(yè)素養(yǎng)，全面提升學(xué)習(xí)效率和成效。

2.3? 以企業(yè)現(xiàn)場典型工作環(huán)節(jié)和工作任務(wù)為基礎(chǔ)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容要充分考慮生產(chǎn)實際，以企業(yè)生產(chǎn)典型環(huán)節(jié)為樣板，同時推動教學(xué)內(nèi)容企業(yè)化、實戰(zhàn)化。通過完成企業(yè)若干典型工作環(huán)節(jié)和任務(wù)，基本掌握本專業(yè)或者本行業(yè)的重點知識和技能。教學(xué)內(nèi)容或者課程以典型工作任務(wù)和環(huán)節(jié)為參照，重構(gòu)實踐教學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)即生產(chǎn)，典型即重點的理念。

2.4? 構(gòu)建機器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)課程體系

基于專業(yè)基礎(chǔ)課程，多媒體教學(xué)平臺是輔助手段，專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域核心課程體系如表 1 所示，專業(yè)領(lǐng)域主干課程如表2所示

3? 教學(xué)環(huán)節(jié)（流程）的具體實施（以機器人應(yīng)用與維護(hù)為例）

3.1? 工作崗位分析

由現(xiàn)場工程師、調(diào)試技師等組成實踐專家研討會。實踐專家研討會是一種綜合的職業(yè)分析方法，基于從“初學(xué)者到專家”的專業(yè)能力發(fā)展的典型工作任務(wù)分析。研討會不是描述工作，而是尋找相應(yīng)職位的優(yōu)秀實踐專家。選擇實踐專家范圍從優(yōu)秀技術(shù)工人到有豐富實踐工作經(jīng)驗的班組長和車間主任。其目的是以典型的工作任務(wù)形式描述職業(yè)工作，為職業(yè)教育課程體系的設(shè)計提供實證依據(jù)。典型的工作任務(wù)可以，全面地描述專業(yè)工作，從而確定職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系[ 2 ]。

3.2? 工作內(nèi)容分析

機器人分揀與裝配是“機器人現(xiàn)場編程”重要的工作內(nèi)容之一，也是機器人現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。通過“機器人分揀裝配”典型任務(wù)，掌握一定的信號識別檢測編程PLC聯(lián)調(diào)技術(shù)，為后續(xù)機器人現(xiàn)場安裝調(diào)試、PLC調(diào)試以及柔性加工制造系統(tǒng)奠定基礎(chǔ).

3.3? 學(xué)情分析

學(xué)生需要有一定的電氣控制及PLC、機器人基礎(chǔ)編程、傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)知識。要求學(xué)生可以進(jìn)行機器人的基本編程，能夠熟練運用PLC編程聯(lián)調(diào)技術(shù)操作。

3.4? 教學(xué)目標(biāo)分析

根據(jù)機器人專業(yè)課程和相關(guān)關(guān)鍵崗位特點，結(jié)合學(xué)生具體情況，制定教學(xué)目標(biāo)。

3.4.1? 知識與能力目標(biāo)

掌握機器人的基本知識，機器人控制、編程等操作技巧，掌握機器人工作站的安裝和調(diào)試，可以閱讀機器人設(shè)備的結(jié)構(gòu)安裝和電氣原理圖，可以完成由變頻器，PLC和GOT組成的自動控制系統(tǒng)，能夠使用機器人工作站的操作和維護(hù)的基本功能編寫工業(yè)機器人程序和調(diào)試優(yōu)化，能夠調(diào)試、操作和維護(hù)機器人工作站周圍的自動控制設(shè)備。

3.4.2? 實踐與能效

使學(xué)生通過分組協(xié)作，自評互評總結(jié)等方式優(yōu)化程序，并通過示教演示檢驗程序正確優(yōu)化。通過完成典型的工作任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力。

3.4.3? 職業(yè)道德目標(biāo)

樹立安全第一的意識，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范。培養(yǎng)學(xué)生對工作的使命感和責(zé)任感，同時堅守職業(yè)道德和操作規(guī)范，強化職業(yè)素養(yǎng)。

3.5? 教學(xué)方法分析

3.5.1? 教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

主要采用“交替互動式”的教學(xué)模式，強調(diào)教師理論與實際一體化，交替實踐學(xué)習(xí)。教師可以采用各種教學(xué)方法，如項目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)平臺、小組討論、情境教學(xué)等教學(xué)方法，整合到整個教學(xué)的實施過程中。

3.5.2? 學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)

通過觀看視頻，熟悉流程圖、子任務(wù)子程序和其他學(xué)習(xí)活動，學(xué)生之間形成緊密的團隊協(xié)作學(xué)習(xí)模式，教師起引導(dǎo)作用。教師更好地滲透到課堂教學(xué)中指導(dǎo)。

3.6? 教學(xué)媒體、資源和環(huán)境分析

包括PLC集成學(xué)習(xí)室，氣動和液壓綜合訓(xùn)練室，機器人綜合訓(xùn)練室，機器人離線編程培訓(xùn)室，學(xué)徒寶等教學(xué)就業(yè)平臺。

3.7? 教學(xué)環(huán)節(jié)的實施

3.7.1? 教學(xué)準(zhǔn)備和情境導(dǎo)入

教師準(zhǔn)備機器人PCB異形插件安裝視頻，同時根據(jù)典型項目要求，制作項目任務(wù)書。教學(xué)設(shè)計的目的是以任務(wù)書的形式介紹，以便學(xué)生提前仔細(xì)查閱任務(wù)書要求，避免被動學(xué)習(xí)，實現(xiàn)團隊整體準(zhǔn)備的目標(biāo)。教師提醒學(xué)生注意以下三點：（1）分揀裝配動作流程;（2）PLC如何聯(lián)調(diào);（3）觸摸屏如何與PLC通訊。教師打亂電子PCB異形片的順序，由各小組獨立操作。

3.7.2? 提供指導(dǎo)

教師指導(dǎo)學(xué)生到學(xué)徒寶資源平臺中查找所需的信息和知識，播放分揀裝配的動畫視頻，并進(jìn)行小結(jié)。學(xué)生根據(jù)任務(wù)書中的要求去查找、自學(xué)所需的信息和知識。

3.7.3? 制定計劃

教師引導(dǎo)學(xué)生采用“任務(wù)驅(qū)動”的方法來開發(fā)“機器人應(yīng)用和維護(hù)”的基本步驟。具體操作如下：（1）教師提出任務(wù)并向?qū)W生提供相關(guān)材料，利用動畫和視頻資源激發(fā)學(xué)生積極工作;（2）學(xué)生必須精通操作和記憶操作過程。

3.7.4? 計劃決策

教學(xué)設(shè)計的目的是通過教師的計劃闡明任務(wù)要求和過程。重點是培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作，用手和大腦的能力。通過示范教學(xué)法，指導(dǎo)學(xué)生操作要領(lǐng)，一方面能使學(xué)生明確任務(wù)明細(xì)，提高專業(yè)技術(shù)水平;另一方面，學(xué)生也接受培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作程序，并制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬇袛唷?/p>

3.7.5? 實施計劃

依據(jù)計劃，分組分步驟實施計劃細(xì)則。首先對學(xué)生分組，明確各小組成員角色任務(wù)，其次根據(jù)制定的操作規(guī)范流程，對任務(wù)進(jìn)行分解。最后各個成員完成各自任務(wù)。

3.7.6? 檢查核實

教師指導(dǎo)各個小組自檢、小組互檢，并對各個小組實施完成情況、規(guī)范執(zhí)行情況進(jìn)行任務(wù)檢查。該設(shè)計的主要目的是通過學(xué)生自檢互檢，了解和熟悉操作全過程，找出問題產(chǎn)生的原因以及改進(jìn)的措施，以便及時整改。

3.7.7? 評價反饋

教師采用過程性評價和評分細(xì)則表格式評價，再次強化學(xué)生規(guī)范操作實施的重要性。這項設(shè)計的目的是通過自檢互檢，使學(xué)生之間可以相互學(xué)習(xí)、相互促進(jìn)、明確自己的不足，為下一步練習(xí)奠定基礎(chǔ)。

4? 課程實施的成效

基于典型的工作任務(wù)，“機器人應(yīng)用與維護(hù)”相對于傳統(tǒng)實踐教學(xué)有比較突出的特點，通過實踐達(dá)到了以下成效：（1）通過分析關(guān)鍵典型工作環(huán)節(jié)，強化職業(yè)能力，重組了“機器人應(yīng)用與維護(hù)”課程架構(gòu);（2）在分析典型任務(wù)的基礎(chǔ)上，加強能力培養(yǎng)，實踐“示范、學(xué)習(xí)、運行”的綜合教學(xué)模式;（3）將“學(xué)習(xí)任務(wù)”與“工作任務(wù)”相結(jié)合，有效整合平臺學(xué)習(xí)教學(xué)資源;（4）整合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立綜合評價體系;（5）基于工作能力設(shè)計“機器人應(yīng)用與維護(hù)”課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒亞強，史庭足.基于典型工作任務(wù)的“汽車故障診斷技術(shù)”課程設(shè)計與實施[J].職教通訊，2013（9）.

[2]楊蘭，王謙.工學(xué)結(jié)合一體化課程開發(fā)探討[J].科技風(fēng)，2010（12）：25.