1+X證書制度背景下工業機器人編程與調試實訓課程建設

卞翔　李洋　王占光　杜群　許侃雯

［摘 要］在1+X證書制度的背景下，應用型本科高校的機器人工程專業需積極探索實訓體系的課證融通改革。工業機器人編程與調試實訓作為重要的專業集中實訓課程，應對標工業機器人應用編程職業技能等級證書進行課證融通建設。課程組進行結合職業技能等級證書標準的職業能力解構，提煉教學內容及教學目標，開展職業能力導向的實訓課程設計，基于模塊化實訓平臺，采用任務驅動的課程實施方式，從而將1+X證書元素有效融入實訓課程。該實訓課程的建設，是機器人工程專業實訓體系1+X課證融通改革的重要環節，對提高人才培養質量起到積極引導作用。

［關鍵詞］1+X證書制度；機器人工程專業；機器人編程與調試；實訓課程建設

［中圖分類號］ G642.3 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）24-0008-04

2019年，國務院印發了《國家職業教育改革實施方案》，提出在職業院校及應用型本科院校啟動“學歷證書+若干職業技能等級證書”（簡稱1+X 證書）制度試點工作[1]。1+X 證書制度是一種將學歷證書與職業技能等級證書相互融通、推動人才培養模式改革的制度[2]，是在地方普通本科院校轉型基礎上推進應用型人才培養的體現，給應用型本科高校的人才培養創造了新機遇[1]。

江蘇是長三角區域的制造大省，近年來，江蘇省大力發展機器人產業，存在大量工業機器人本體制造類企業、系統集成類企業、應用類企業，對工業機器人應用編程、安裝與運維、裝調和集成崗位的人才需求較大[3-4]。2018年，江蘇科技大學設置了機器人工程本科專業，作為一所地方應用型本科高校，其畢業生就業地主要集中在以江浙滬為主體的長三角地區，機器人工程專業的設置，可以滿足地方社會與經濟日益增長的機器人專業人才需求。學校積極應對1+X 證書制度帶來的新機遇和新挑戰，結合工業機器人產業發展需求，進行課證融通的人才培養模式和教學模式改革，以提高應用型人才的培養質量。

1+X 證書制度背景下的機器人工程專業建設，不僅需要從宏觀層面開展專業人才培養方案的改革[5]，而且需要對具體課程和實訓環節進行課證融通[6-7]，結合職業技能等級證書標準，對課程目標、教學內容、考核評價進行合理設計和調整。本文針對機器人工程實訓環節的課證融通，以工業機器人編程與調試實訓課程為例，探索融入1+X證書元素的實訓課程改革。

一、融入1+X證書元素的課程設計

《工業機器人應用編程“1+X”證書制度職業技能等級標準》對工業機器人應用領域涉及的工作范圍、典型崗位任務、職業技能、專業知識和素質進行綜合分析，系統設計了1+X證書制度的實施方案和標準，為機器人工程專業實訓體系的課證融通改革提供了科學合理的參考標準[8]。

（一）實訓課程介紹

工業機器人編程與調試實訓是機器人工程專業的一個重要集中實訓環節，以工業機器人應用編程為主線，使學生在各項機器人任務訓練過程中，進一步加深對工業機器人知識技能的理解和應用。先修課程包括工業機器人應用技術、電氣控制及PLC等，后續課程包括工業機器人虛擬仿真、工業機器人系統集成實踐等。

工業機器人編程與調試實訓課程在大三上學期開設，對標的X證書是工業機器人應用編程職業技能等級證書（初級），該證書的主要要求為能遵守安全操作規范，對工業機器人進行參數設定，手動操作工業機器人；能按照工藝要求熟練使用基本指令對工業機器人進行示教編程，可以在相關工作崗位從事工業機器人操作編程、工業機器人應用維護、工業機器人安裝調試等工作[8-9]。

經過先修課程的理論教學，學生已初步具有了工業機器人應用編程職業技能等級證書（初級）要求的知識儲備。通過工業機器人編程與調試實訓的項目訓練，可進一步提升學生的能力和素質，達到獲得工業機器人應用編程職業技能等級證書（初級）的要求，滿足相應崗位的職業需求。在此基礎上，學生通過對后續的工業機器人虛擬仿真、人機界面技術等理論課程，以及工業機器人系統集成實踐、機器人專業綜合實踐等實訓課程的學習，可達到工業機器人應用編程職業技能等級證書（中級、高級）的要求。

（二）結合證書標準的職業能力解構

工業機器人應用領域的1+X 證書標準是根據目標崗位職業能力要求制定的[10]，對照1+X 證書標準，通過對典型工作任務的過程分析，明確各工作領域的崗位任務和職業技能要求。在此基礎上進行工業機器人編程與調試實訓課程設計，是機器人工程專業實訓體系課證融通的前提。

工業機器人應用編程職業技能等級證書（初級）包括“工業機器人參數設置”“工業機器人操作”“工業機器人示教編程”三個工作領域，每個工作領域對應的職業技能要求如表1所示。

（三）教學內容設計及教學目標提煉

將目標崗位的職業能力要求轉化為課程的教學目標，是課程設計的關鍵環節。1+X 證書制度背景下，設計實訓教學內容時應結合職業技能等級證書標準相對應的職業能力，綜合考慮教學目標中知識及能力的范圍、重點、難點[11]。根據對工業機器人應用編程工作任務教學目標的分析，學生主要需掌握以下幾類知識點：工業機器人系統的組成和參數設置、工業機器人基本操控方法、工業機器人編程原理及常用指令等。對照工業機器人應用領域1+X證書標準，整理出工業機器人編程與調試實訓課程中各實訓項目的教學內容及教學目標（見表2），通過合理的課程設計，將實訓教學內容與崗位工作任務對接，保證實訓教學目標對職業技能要求形成完整支撐。

二、融入1+X證書元素的實訓平臺

在1+X證書制度下，實訓體系的課證融通對傳統實驗室提出了改革要求，使兩個證書實訓體系之間實現設備銜接、實訓項目銜接、考核要求銜接[12]。這就要求融入1+X證書元素的實訓室能夠打破課程之間的邊界，成為貼近實際生產的綜合性實訓室，其中的實訓設備應具備可重組、易集成的特性，能夠在不同學習階段，滿足不同等級職業技能的實訓要求。

融入1+X證書元素的工業機器人實訓平臺采用模塊化設計，選用主流的工業機器人，搭配豐富的功能模塊，只需切換功能模塊即可進行不同訓練任務，能夠滿足工業機器人知識點從入門到深入應用的階梯式教學需求。

軌跡編程模塊：該模塊根據工業機器人學習要點進行設計，可以開展工具坐標示教，用戶坐標示教，圓形、三角形、長方形、S曲線軌跡等練習，具體如圖1（a）所示，能夠讓學生從基礎開始學習工業機器人編程示教、關鍵參數配置和調試技巧，為后續學習打下基礎。

激光軌跡編程模塊：該模塊由模擬激光器、斜面雕刻板組成，具體如圖1（b）所示。工業機器人通過末端模擬激光器，按程序進行激光雕刻模擬，能夠幫助學生進一步掌握坐標系的建立方法和應用技巧，并重點學習I/O配置及I/O指令。

搬運碼垛模塊：該模塊由九宮格面板、圓餅物料組成，具體如圖1（c）所示，能夠模擬工業生產中搬運碼垛的工作流程，通過合理建立用戶坐標系并使用位置寄存器，實現精準的搬運過程。學生可以通過該模塊進行靈活的碼垛垛型訓練，并重點學習位置寄存器、偏移指令。

料倉輸送組合模塊：該模塊由輸送帶、雙軸氣缸、步進電機、傳感器等零部件組成，具體如圖1（d）所示，能夠模擬工業生產中輸送帶傳送物料的工作過程，幫助學生重點學習邏輯判斷指令，并掌握傳感器、輸送帶、氣缸、電機等外圍設備的連接及配置。

其他模塊：工業機器人編程與調試實訓課程對標的是工業機器人應用編程職業技能等級證書（初級），前述模塊及實訓項目能基本覆蓋初級證書的知識和能力要求。然而，工業機器人應用編程職業技能等級證書（中級、高級）有更高的知識和能力要求，如機器人仿真及離線編程、機器視覺、人機界面開發等。實訓平臺配備機器視覺模塊、人機界面模塊、虛擬仿真軟件等擴展模塊，具備1+X證書體系實訓設備銜接、實訓項目銜接的能力。通過后續課程中設計的符合中級、高級證書要求的實訓項目，可實現機器人工程專業完整實訓體系的課證融通。

三、融入1+X證書元素的實訓課程實施

融入1+X證書元素的實訓課程采用以學生為主體、教師為主導的教學模式。

實訓準備階段主要包括課前預習和理論講授。課前預習由教師提前發布實訓指導書，明確項目的內容及目標，學生根據實訓要求，借助網絡資源預先復習前置課程中涉及的基礎理論知識，學習相關新知識。理論講授是教師根據實訓項目主題，在課堂講授知識點，指導學生分析、解決問題。此外，教師在實訓開始前還應強調實訓設備的相關注意事項及操作規范，以保證實訓項目的安全性。

實訓過程以學生為主體，每組4～5人，圍繞任務目標，組內成員相互討論，并輪流操作機器人完成編程調試工作，保證實訓過程的參與度。指導教師的職責主要包括把控項目進度、確保機器人操作規范及安全、記錄各成員的表現、解答成員在實訓中遇到的問題等。將實訓過程的主動權交給學生，盡量讓小組成員自行解決問題，以培養學生的獨立思考及團隊合作能力，提高學生未來就業過程中需要的職業能力及自主學習能力。

最后是評價和總結環節，各小組進行集中匯報，分享各組的完成情況及心得體會，尤其是實訓中遇到的問題及解決過程。由指導教師進行點評，并再次歸納該項目對應的知識點。

四、融入1+X證書元素的實訓課程評價

融入1+X證書元素的實訓課程評價采用多元化的考評方法，包括實操考核、理論考核、實訓日記?？己朔椒ㄖ凶钪匾氖菍嵅倏己?，占總評成績的60%，理論考核占20%，實訓日記占20%。實操考核是根據學生任務目標的達成情況，按具體的考核指標進行打分，檢驗學生在工業機器人操作、外圍設備連接及配置、應用編程及調試等方面的綜合能力，考核指標參照職業技能等級標準設計，使學生通過項目實訓，熟悉職業技能等級證書的要求和標準；理論考核是通過線上方式考查學生對實訓過程中涉及的理論知識點的掌握情況；實訓日記為要求學生記錄每天的學習情況及心得體會，通過歸納總結，鞏固學生的實踐能力，教師則根據日記及日常觀察，給予客觀的評價。通過多元化的考核方法，加強對實訓課程的監測、評估及反饋，準確反映職業崗位中知識、能力及素質的達成情況。

五、結語

1+X證書制度中“X證書”的出發點是職業崗位要求，反映職業崗位所需的知識、能力、素質等核心要素。針對工業機器人編程與調試實訓課程，結合職業技能等級證書標準進行職業能力解構，并設計相應的實訓項目及教學目標，有助于實現“職業能力導向”的課程設計。在此基礎上，開發“模塊化”的實訓平臺，采用“任務驅動”的課程實施方式，進行“多元化”的課程評價，將1+X證書元素有效融入實訓課程，促進學生職業能力的培養，符合1+X證書制度實施的目標要求。1+X證書制度背景下，對標工業機器人應用編程職業技能等級證書（初級）要求的工業機器人編程與調試實訓課程建設，為其他實訓環節的課證融通設計提供了基礎，為機器人工程專業實訓體系融通改革創造了條件，滿足1+X課證融通強化職業能力訓練的需求，能夠有效提升高層次應用型本科人才的培養質量。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 肖福流.基于1+X證書制度的應用型本科高校人才培養[J].教育與職業，2021（5）：27-32.

[2] 張志強，龍蕓.“1+X”證書視角下推動粵港澳大灣區終身教育資歷框架對接研究[J].大學教育，2021（11）：4-6.

[3] 胡峰，張巍巍，曹鵬飛，等.基于政策工具視角的長三角地區機器人產業政策研究[J].科技管理研究，2019，39（4）：174-183.

[4] 蔣慶斌，陳小艷，周斌.工業機器人行業人才需求與高職院校專業設置分析研究[J].職業技術教育，2018，39（2）：27-30.

[5] 于進亮.1+X證書制度實現書證融通的問題與策略[J].中國職業技術教育，2021（17）：53-57.

[6] 周小青，姜樂軍，肖紅升，等.基礎性條件保障：“1+X”證書制度下的實訓基地建設[J].職業技術教育，2020，41（2）：16-20.

[7] 付佳佳，郭勇，胥民堯.“1+X”證書制度下土建類專業校企協同的實踐教學體系探索[J].實驗技術與管理，2020，37（6）：238-242.

[8] 張大林，高科，李玫.“1+X”證書制度下工業機器人技術專業課證融合探討[J].職業技術教育，2020，41（26）：37-40.

[9] 陳瑞發，蘭虎，曹建波，等.1+X證書制度下中職工業機器人應用編程類教材開發探究[J].職業教育研究，2021（5）：34-39.

[10] 董虹星，周曙紅.“1+X”工業機器人集成應用證書培訓新形態一體化教材建設研究[J].實驗技術與管理，2022，39（1）：204-209.

[11] 柳熾偉，景玉軍，魏勝君，等.融合1+X證書的高職院校專業課程改革探索：以《汽車底盤電控系統原理與檢修》課程為例[J].職業技術教育，2021，42（29）：29-33.

[12] 蔣慶斌，陳小艷，周斌.工業機器人應用領域1+X證書體系構建研究[J].中國職業技術教育，2020（23）：41-44.

［責任編輯：蘇祎穎］