“1+X”證書下的《工業機器人編程與操作》課程建設研究

盧峰 曾小山

【摘要】2019年9月，教育部公布的第二批10個“1+X”證書職業技能等級證書中涵蓋了工業機器人應用編程。工業機器人應用系統編程是證書的認證單元，與該認證單元對應我校工業機器人技術專業課程就是《工業機器人編程與操作》。本文針對《工業機器人編程與操作》課程中傳統教學的不足，以“1+X”證書職業技能要求為標準，進行課證融合，對該課程進行重新設計，以達到為實現X證書職業技能考核與課程教學考核同步評價奠定基礎。

【關鍵詞】“1+X” ?職業技能 ?工業機器人應用編程

【基金項目】江西省2019年高等學校教學改革研究課題“基于1+X證書制度下的《工業機器人編程與操作》課程建設研究”，課題編號：JXJG-19-57-2。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）41-0089-02

前言

根據《國家職業教育改革實施方案》工作內容，國務院明確職業院校要積極探索“1+X”證書制度工作，對接勞動力市場的需要變化;關注企業差異化需求與學生個性化發展需求，在做好學歷教育的同時，融入開展職業技能等級證書培訓。其中，“1”為學歷證書教育，“X”為若干職業技能等級證書培訓。2019年10月，江西環境工程職業學院入選教育部第二批“1+X”工業機器人應用編程證書制度試點院校，在此背景下，我校提出了《工業機器人編程與操作》課程建設的研究，這就要求我校緊跟職業教育改革的步伐，加快工業機器人技術專業的課程建設。《工業機器人編程與操作》是我校工業機器人技術專業的核心課程。

一、《工業機器人編程與操作》課程教學分析

《工業機器人編程與操作》課程建設按照工學結合人才培養模式，結合工業機器人應用系統集成崗位群，根據工業機器人技術專業人才培養方案，以工業機器人系統操作員、工業機器人系統運維員等工作崗位的職業技能培養為目標。《工業機器人編程與操作》課程其前導課程為PLC應用技術、單片機與C語言編程、傳感器與檢測技術，后續課程為現代電氣控制綜合實訓、工業機器人自動線安裝、調試與維護。教材采用我校自編的校本教材。授課對象為工業機器人技術專業大二第二學期學生，授課學時為96個學時。 在教學前學生已經掌握了PLC應用技術、C語言程序設計、傳感器檢測技術等專業基礎知識，具備了開展《工業機器人編程與操作》的教學條件。本課程的教學目標是以ABB工業機器人工作站系統的工作原理、系統參數設定方法、機器人示教方法等，將相關的原理與實踐有機結合，使學生在實際操作中學會機器人的基本知識和操作技能，并具備“1+X”證書中的工業機器人應用系統編程能力。

二、教學內容設計

1.理論內容教學設計

《工業機器人編程與操作》課程采用項目式教學，課程一共設計了5個項目內容進行講授。

（1）ABB基礎工作站的基本認知

在該項目中主要是讓學生在簡單認識工業機器人結構的基礎上，了解常用機器人的系統構成，了解工作站設備組成、功能與使用，各組成部分實現的工藝，掌握工作站開啟及關閉的操作流程。同時要對電氣系統進行認知，了解空壓機的使用，掌握電磁閥的控制原理及分別控制的末端裝置，了解觸摸屏的操作及按鈕功能，通信設置及接口說明等。

（2）工業機器人基礎操作

在該項目中主要是先通過錄制的微視頻，讓學生了解對示教器的認知與設置，了解示教器的組成、了解示教器的操作界面、會對示教器進行參數配置（含預定義鍵、配置亮度等），能進行工業機器人系統的備份與還原、手動操作工業機器人本體、能更新工業機器人轉速計算器、重啟機器人系統、能根據工作任務要求設置工業機器人工作空間，能對工業機器人進行手動操作（單軸運動、線性運動和重定位運動）。

（3）工業機器人基礎編程

在該項目中主要是通過微視頻以及教師講授基礎知識，了解讓同學們掌握設置工具數據、設置工具坐標、工件坐標、機器人有效載荷、建立RAPID程序。對RAPID常用程序指令、FUNCTION功能、RAPID程序特殊指令及功能、中斷程序TRAP等進行講解，并進行舉例讓同學們掌握其應用方法。

（4）工業機器人拓展IO及外部設備通信

在該項目中主要是通過講解DeviceNet總線協議、設備拓展IO接口的講解，掌握ABB機器人I/O信號配置、關聯操作系統輸入輸出信號使得同學們能夠根據實訓任務要求，通過擴展的數字量IO對供料、輸送等典型單元進行工業機器人應用編程，會使用PWM/PTO控制步進電機，能通過擴展的模擬量信號對輸送、檢測等典型單元進行工業機器人應用編程，通過信號與PLC實現通信，使得機器人可以發送信號給PLC，PLC也可以發送信號給機器人，進而能夠實現設備的聯調。

（5）JC-01A設備綜合實訓

在該項目中主要是通過生產線綜合實訓等多個任務，讓學生更加熟練掌握工業機器人應用編程技能。

2.實訓內容教學設計

由于工業機器人應用編程的特殊性，課程采用理實一體化的教學方式，讓學生“學中做，做中學”，不設置單獨的實訓課程，所有實訓項目都在課堂上解決。學校采用北京華航唯實機器人科技股份有限公司的CHL-JC-01A基礎教學工作站為載體，從基礎入手，以實用性強、針對性強的實例為引導，完成學生的實訓任務。課程教學所有實訓項目如下表1-1。

下圖為學院教師運用華航唯實CHL-JC-01A基礎教學工作站進行《工業機器人編程與操作》教學場景。

三、教學手段與方法

《工業機器人編程與操作》課程采用信息化教學模式，項目式教學方法，通過信息化網絡平臺進行授課。教師對情景式教學模式進行應用，采用微視頻的方式引入課堂教學內容，將實訓任務導入課程之中，并使用Robotart、RobotStudio等仿真軟件對其進行展示，以促使學生能夠對課程任務更加了解，從而提升學生參與教學活動的積極性，再進行理論授課，接著按照事前分好的項目小組展開實訓。以項目小組為單位開展實訓操作，且小組內的組長、操作員、安全員和記錄員應由小組內學生輪流進行擔任，其中組長的工作任務為對整個小組的操作情況進行監控，操作員的工作任務為對電氣進行接線以及示教編程等，安全員的工作任務為對操作員的各項安全操作進行監督，例如是否根據生產工藝要求對工具進行擺放以及是否對安全帽進行正確佩戴等，記錄員的工作任務則為對整個生產過程進行記錄，并于工作站頂部進行拍攝，以能夠使用視頻的形式對整個實訓操作過程進行有效記錄。

四、教學評價

《工業機器人編程與操作》課程采用信息化網絡平臺進行過程性評價，通過每一個學習任務、每一次課堂表現、每一次機器人實訓操作、每一次學生作業都會產生一個學生的學習報告，教師查看每個學生的學習報告，看其是否有智能性掛科預警，然后對重點學生進行重點關注，不讓任何一個學生掉隊，帶動整個班級的學習氛圍，從而產生良好的教學效果。

結語

在工業機器人應用編程“1+X”證書職業技能等級證書的背景下，對《工業機器人編程與操作》進行課程改革，使之滿足行業企業對其職業能力培養要求。對課程開展項目式教學，以不同的項目融入課程中，從而滿足“1+X”證書制度下的技能考核點要求。

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作者簡介：

盧峰（1986-），男，碩士，江西環境工程職業學院工業機器人技術專職教師，講師。