基于一體化教學模式的工業機器人實訓基地建設探索與研究

臺州技師學院（籌） 盛世岳 王春霖

隨著“中國制造2025”這一制造強國戰略的不斷推進，我國制造業的智能化、信息化、標準化水平不斷增強。同時，制造類企業對于人才類型的需求也發生了明顯的變化，對于高素質高技能的復合型人才需要越來越多。為了實現傳統制造向智能制造轉型升級，在全國各個地區，不管是工業機器人的擁有量還是工業機器人制造相關企業都在快速增長。因此，對于工業機器人相關的技能型人才的需求越來越大。

實訓基地建設是現代職業教育體系中的重要組成部分，也是一體化教學改革的重要內容。隨著工業機器人專業人才培養要求的不斷提高，作為人才質量保障的基本條件，工業機器人實訓基地的建設十分重要且必要。實訓基地建設的系統研究和實踐，對職業學校（中、高職、技工院校）實訓基地建設和教學改革均具有較好的指導意義。

1 實訓基地建設現狀

當前，各類職業院校的實訓基地建設差異性較大，建設內容也無統一規范和標準可依。在大力發展職業教育的大背景下，實訓基地的建設現狀也暴露出了很多問題。首先，實訓基地建設無長遠的規劃。眾所周知，科學技術是不斷往前發展，工業設備的更新速度是非常快的。如果沒有做好長遠的設備規劃，該實訓基地在五年甚至更短的時間內就無法跟上市場的步伐，這對于人才的培養是很不利的。其次，實訓基地功能定位模糊。

實訓基地的功能首先應該在很大程度上滿足教學使用，而不能盲目地追求“高大上”，照搬企業生產線，導致實訓基地的使用率很低。另外，還要結合學院未來的發展，考慮社會培訓、校企合作、大賽技能訓練等功能模塊。第三，實訓基地建設與課程體系建設不匹配。一體化教學改革思想已經在各類職業院校中廣泛傳播，由原來的學科體系轉為基于工作過程導向的體系。然而，現在大多數實訓基地建設還是按學科體系的模式進行，雖然設備的種類和數量均有明顯提升，但排布多采用“工序分散原則”進行放置，給教學實施帶來諸多不便，甚至直接導致課程的實訓環節無法正常實施。實訓基地建設是一項系統工程，因此，必須要有科學細致的頂層設計，要嚴格依據人才培養目標和課程體系來規劃實訓基地建設。

2 一體化教學模式下的工業機器人實訓基地建設思路

2.1 一體化教學理念指導實訓基地建設

2009年人力資源和社會保障部辦公廳發布《技工院校一體化課程教學改革試點工作方案》（人社廳發[2009]86號）文件，明確指出要探索建設一體化課程教學場地，一體化教學場地將傳統理論教室和實訓場地合二為一，為學生創設真實的工作環境，教學過程實現理論與實踐融合。傳統的職業院校實訓基地建設是以建筑單元為主體，各學科按建筑單元進行分布，其結果會使得教學的整體性被物理空間所割裂，導致教學過程碎片化，不利于綜合職業能力的培養。在一體化教學理念下的實訓室，將集知識傳授、信息收集、小組合作、技能訓練于一體，將原先分散的物理建筑單元的各個功能集中在小范圍的空間實現。因此，一體化實訓室的建設必須嚴格按照工作過程進行設計和布局。一體化實訓基地由一體化實訓室單元組成，在一個實訓室內不但集中不同類型的設備，還將學習場所和工作環境進行整合，體現學習環境與實際工作崗位環境的高度一致性。在以工作過程為導向的一體化課程中，一體化實訓室是該課程實施的硬件保障，可充分滿足一體化教學系統性和全面性的要求，最終提升學生的綜合職業能力。

2.2 實訓基地建設目標分析

依據一體化的教學理念，結合學校的整體發展方向和當地的產業特色，我院工業機器人實訓基地以服務學生實踐能力的養成為基礎、以服務技術技能型人才的培養為核心、以服務社會勞動者素質的提升為責任。其建設目標是打造學生教學、社會培訓、大賽訓練、科研創新、企業生產合作五大功能模塊為一體的智能制造實訓基地。在面向學生教學方面，該實訓基地將大大改善我院的實踐教學資源，可以提供工業機器人應用與維護專業的一體化課程教學環節，如工業機器人基本操作與日常維護、工業機器人離線編程與仿真、自動化生產線的安裝與調試等課程。在社會培訓方面，將企業生產的工作任務與培訓緊密結合，以實現四個對接為目標，即培訓與生產零對接、技能等級與實際能力零對接、專業理論與專業技能零對接以及職業能力與就業能力零對接。為企業的一線職工和社會人員提供工業機器人的安裝、調試、編程、故障分析與排除、綜合應用等技能提升服務。在大賽訓練方面，可以為學生和教師參加各類工業機器人相關的技能競賽提供設備支持和訓練服務，還可以作為比賽場地去承接國家級、省級、市級等各類工業機器人技術應用賽項。在科研創新方面，可以為教師解決科研難題和提高專業創新能力提供設備和技術服務支持。在企業生產合作方面，以實訓基地依托，開展校企合作，共建實訓室，優化企業生產服務，精準對接企業用人需求。

3 一體化教學模式下的工業機器人實訓基地建設方案

3.1 實訓基地建設框架

實訓基地建設是一個系統工程，需要有科學細致的頂層設計，本文根據我院工業機器人應用與維護專業的人才培養目標和相應的課程體系構建了工業機器人實訓基地的基本框架。該實訓基地由三個模塊化的一體化實訓室組成，分別為基礎技能模塊、專業技能模塊和綜合應用技能模塊。學生在每個實訓模塊的學習過程中，其綜合職業能力的培養也是有區別的。基礎技能模塊注重學生在工業生產過程中的基本能力的培養，如：CAD制圖和讀圖、電子元器件焊接、電工基本技能等等；專業技能模塊注重學生對工業機器人的操作與維護能力的培養，如：工業機器人機械本體的安裝與零部件更換、主流品牌工業機器人的示教編程、工業機器人常見故障分析及處理等等；綜合應用技能模塊注重學生對工業機器人綜合應用能力的培養，如：工業機器人焊接工作站的調試與安裝、自動化生產線的安裝與調試等等。各個一體化實訓室在這些模塊上進行層級分布，最終實現培養學生的綜合職業能力這一核心目標。

圖1 工業機器人實訓基地建設框架

3.2 基礎技能模塊一體化實訓室

圖1所示，工業機器人實訓基地基礎技能模塊由以下一體化實訓室組成：CAD/CAM實訓室、電子技術實訓室、電工基本技能實訓室以及電機與驅動器實訓室。CAD/CAM實訓室內部的計算機應配置Auto CAD、PROE、UG等制圖軟件，同時還應配備各類常見的機械零部件和測繪工具，可開設零件測繪和CAD制圖等課程。電子技術實訓室應配備示波器、穩壓電源、電烙鐵、萬用表、常用的電子元器件等等，可開設模擬電子技術、數字電子技術、電路板焊接技能實訓等課程。電工基本技能實訓室應配備維修電工實訓裝置、三相交流異步電動機、電工工具箱、線纜等等，可開設電工基本技能訓練、電氣控制系統設計等課程，電機與驅動器實訓室應配置松下的伺服電機與驅動器實訓裝置，可開設伺服電機與驅動器調試與故障診斷課程。

3.3 專業技能模塊一體化實訓室

工業機器人實訓基地專業技能模塊由以下一體化實訓室組成：工業機器人認知實訓室、工業機器人拆裝實訓室、工業機器人現場編程與維護實訓室以及工業機器人仿真與離線編程實訓室。工業機器人認知實訓室應配備主流品牌的工業機器人機械本體、電氣柜、減速器、伺服電機與伺服驅動器、控制器等等，可開設工業機器人職業認知、機械結構認知、電控系統認知等課程。工業機器人拆裝實訓室應配備二手的可拆卸的六軸機械手，可開設工業機器人拆裝實訓課程。工業機器人現場編程與維護實訓室應配備主流品牌的六軸桌面型工業機器人，可開設工業機器人安裝與調試、工業機器人基本操作實訓等課程。工業機器人仿真與離線編程實訓室應配置足夠數量的計算機，1臺機器人工作站，仿真軟件的選擇應根據課程體系來確定。ABB機器人的課程體系，應選用RobotStudio軟件，FANUC機器人課程體系，應選用ROBOGUIDE軟件。

3.4 綜合技能應用模塊一體化實訓室

工業機器人實訓基地綜合應用技能模塊由以下一體化實訓室組成：工業機器人綜合應用實訓室、自動化生產線安裝與調試實訓室、工業機器人技能大賽實訓室以及機器人創新實訓室。工業機器人綜合應用實訓室應配備焊接機器人工作站、搬運機器人工作站、分揀機器人工作站、噴涂機器人工作站、拋光機器人工作站等等，可開設工業機器人技術應用等課程。自動化生產線安裝與調試實訓室配備由多臺工業機器人和自動化設備組成的產品生產線，是智能制造的一個縮影，也是各種工業機器人自動化技術的綜合體現，可作為學生畢業設計、技師研修以及考工考證的實訓室。工業機器人技能大賽實訓室，可根據工業機器人技術應用的省級、國家級職業技能大賽的硬件要求為標準進行建設，可選擇1～2 臺/套相應的專用設備，用于培養擬參賽選拔的學生對以太網的組網通訊、視覺識別系統編程、傳感器應用、PLC 編程與調試、觸摸屏界面編程調試、工業機器人的編程操作等的綜合應用能力，同時亦可進行兄弟院校的交流、培訓等。機器人創新實訓室，引進機器人領域比較前沿的技術設備，建立創新平臺，鼓勵師生在此開展技術研究與創新。

總結與結論：本文基于一體化課改的教學理念，以工作過程為導向，依據當地人才培養目標和相應得課程體系，研究工業機器人的實訓基地建設方案并規劃一體化實訓室單元。使得該實訓基地在一體化教學、高技能型人才培養、社會培訓和企業技術服務等方面發揮最大效能，培養大批的高素質有需求的技能型人才，助力地方經濟發展。