基于“岗、课、赛、证”融通的中职工业机器人专业工业机器人虚拟仿真与离线编程课程教学模式探究——以贵港市职业教育中心为例
摘要
关键词
中职工业机器人 虚拟仿真与离线编程 岗课赛证
正文
前言:党的二十大报告指出,坚持把发展经济的着力点放在实体经济上,推进新型工业化,加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实现这样的目标,关键是要有升级版的技能人才队伍与之相适应,以智能制造为代表的先进制造业发展,需要具备复合知识结构、卓越综合素质、高尚的职业道德、创新意识和工匠精神的青年人才来促进高端制造业的升级转型。工业机器人广泛应用于智能制造业,为满足该行业对人才专业素养的高要求和人才数量的大需求,工业机器人专业应运而生。工业机器人作为中职院校新开设的专业,在人才培养模式和课程教学模式上需要不断地探索和创新,工业机器人虚拟仿真与离线编程作为专业核心课,同时也是一门综合性强、多学科交叉的课程,探究工业机器人虚拟仿真与离线编程课程“岗、课、赛、证”四位一体的教学模式能切实提高学生们的综合素养与专业技能,紧扣时代主题,切实提高教师教学水平,培养真正的高素质技术技能型人才。
一、中职工业机器人虚拟仿真与离线编程课程特点
ABB工业机器人虚拟仿真与离线编程是一门综合性比较强的课程,学生在学习本门课程之前需要掌握机械基础、自动控制、C语言等课程知识;同时又是一门实用性强,在智能化生产中使用最为广泛的技术,广泛应用于焊接、去毛刺、打磨、码垛、喷涂、激光切割、智能分拣、数控加工等领域,具有编程效率高、轨迹精度高、减少对实际生产的影响、规避装机风险、可以计算最优工作轨迹的优点,是本专业行业人才必备的专业知识,也是高端制造业发展的主流技术之一。学生通过学习工业机器人虚拟仿真与离线编程,可以根据实际工业环境创建工作站,根据几何拓扑信息生成机器人运动轨迹,再进行轨迹仿真、路径优化、代码后置,在软件中可以做场景渲染、为机器人轨迹路线做碰撞检测试验、输出效果逼真的模拟动画,最后将代码复制到机器人示教器中,在机器人上运行调试。学会使用虚拟仿真与离线编程软件,有效的解决了学校实训设施不足的难题,极大地提高了生产效率和实训的安全性。
二、工业机器人虚拟仿真与离线编程课程教学现状
对于文化基础知识薄弱,专业理论底子较差的中职学生来说,虚拟仿真与离线编程是一门抽象晦涩、难于钻研的课程,教学过程中仍存在“灌输式”课堂,学生面对学习难度大,学习内容复杂的课程只能是在课堂上发呆,导致课堂氛围压抑,学生学习积极性不断降低,教师找不到教学成就感等,导致这种情况的原因如下。
(一)过分强调软件的使用,人才培养目标与实际人才需求脱节。
目前使用的虚拟仿真与离线编程的教材大多是介绍软件中每一个菜单、功能的使用方法,详细到软件中的每一个操作步骤,课本的重点是站在软件开发者的角度,将软件的操作步骤按照功能分类一步步地展现给学习者,忽略了工业机器人离线编程与虚拟仿真这门技术是面向实际工程和实际任务而进行的编程操作和运行调试这一岗位实际,也就是说,学习者在进行整本书的学习之后,只获得了碎片化的知识,也能够了解虚拟软件每一个功能,但是没有系统的知识体系支撑学习者按照实际的工作任务进行编程和运行调试,学习者面对工作任务照样会“一脸懵”。
(二)课程融会贯通,对学习者的知识储备要求高
虚拟仿真与离线编程一般开课日期为中职第四个学期,是一门综合了机械基础、AutoCAD技术、自动控制技术、C语言、工业机器人基础操作,需要学生具备一定英文能力和逻辑思维能力的课程。对于中职二年级的学生来说,虚拟仿真与离线编程是一门抽象晦涩,难理解,难上手的专业课,因此,在对工业机器人专业进行人才培养目标设定和课程开发时要综合考虑专业课核心课需要学生具备哪些文化素养和技能素养,重构课程体系,按照目标要求合理排课,订购合适的教材。
(三) 中职工业机器人专业 “岗、课、赛、证”融通虚拟仿真与离线编程教学模式实践探究
1.岗课融通
岗课融通指的是课程和企业岗位相对接,在中职工业机器人专业设定人才培养目标时学生的培养目标要以工作岗位所需求的各方面能力作为出发点,制定产、学、研一体的教学模式,与当地具有较强影响力和具有代表性的制造业企业开展深入的校企合作,通过创新校企合作的育人途径,充分发挥企业的重要主体作用,资源共享,推动校企共建校内外生产实训基地、技术服务平台、创业教育实践平台等,增强中职院校技术技能积累能力和学生就业创业能力。以贵港市职业教育中心为例,为服务贵港市经济发展,将工业机器人技术应用专业人才培养定位为:服务以整车制造为核心的新能源(智能)汽车和电动车及储能等相关产业联动发展的产业集群,面向贵港区域新能源汽车产业、电动车及其支撑产业发展战略,培养新能汽车制造前沿技术(电子技术、电控技术、智能自动化技术、新能源整车装配及检测技术等先进技术)培养能理解、能操作、懂维护、擅运用的复合型技术技能人才。通过问卷调查、咨询本地企业行业专家、现场访谈等方式进行企业调研,实地考察了解贵港市电动车企业、新能源汽车制造企业等制造企业中工业机器人的工作环境以及实际工作岗位需要的新工艺、新技术和新要求,进行更有实践意义、符合岗位需求的人才培养目标设定和教学内容讲解;还通过邀请行业企业专家或生产一线工作人员等从不同角度为学生们进行实际工作需求的讲解,充分发挥企业在中职教学中的重要主体作用,为学校提供大量的教学任务和实训项目。摸清企业生产流程中各个环节和工作内容,按照实际工作的岗位能力要求和职业发展特点,对教学项目任务进行创新编排,结合工程逻辑思维和专业授课特点,将复杂的项目拆解成小任务,将简单细碎的知识点串联起来,演化成完成一定工程任务的工作能力。
2.课证融通
课证融通指的是课程设置与1+X职业技能证书融通,职业技能等级证书标准必须与各个层次职业教育的专业教学目标相互对接,将证书考核设备所涉及的工作内容拆解后融入到课程项目教学中。“X”证书的培训内容与专业人才培养方案的课程内容相互融合,“X”证书的培训过程与学历教育专业教学过程统筹组织、同步实施,“X”证书的职业技能考核与学历教育专业课程考试统筹安排、同步考试和评价。在目前的中职院校人才培养目标设定中,要求学生在校期间要考取相应的职业资格证书才能拿到毕业证,如工业机器人技术应用专业的学生要考取1+X工业机器人操作与运维(初级)职业技能等级证书才能拿到毕业证,该项证书考试由笔试和操作两部分组成,主要考察学生是否能看懂机械装配图和电气原理图、清楚工艺指导文件的要求,在一定时间内完成工业机器人系统的安装、调试以及对工业机器人进行基本的维护与保养。但是由于1+X考证需要的实训设备价格昂贵,学校实训耗材经费不足等原因,许多中职学校目前挂着1+X证书试点的招牌,却没有相应的考证设备给同学们备考,更有甚者由于专业人数少,达不到开考要求等,导致很多地区的职业院校直接取消了工业机器人1+X职业技能等级证书考试,用其他技能等级证书来代替从而帮助学生拿到毕业证,这很大程度上限制了学生职业多样化的发展,不利于学生的职业技能证书与未来企业岗位对接。在我看来,工业机器人虚拟仿真与离线编程软件和可编程控制器的编程和仿真软件能够让学生在缺少工位的时候创建虚拟生产场景,是一门可以让学生在虚拟软件中做出完整的1+X考证任务,并且学生熟练之后可以快速的在真实的考证环境中完成考证要求的课程。学生通过Robotstudio和 PQART等虚拟仿真软件,按要求完成三维环境的搭建即工业机器人系统的安装和程序的编写,熟练掌握安装的位置和编写程序之后就可以转移到真实环境中完成任务,通过这样的方式将实训基地和虚拟仿真平台充分结合,错开学生使用机器人的时间,确保每位同学高效、准确的完成考证任务。
3.课赛融通
根据2023年全国职业院校技能大赛的通知方案,国家级职业院校技能大赛的比赛形式又有了新的要求,由往年的学生参赛形式,增加了教师参赛和师生同赛,这不仅考察了学生的专业技能水平、多元思维、创新能力等各方面综合素质,也是对教师专业能力、操作能力和教学能力的一次大考验。技能人才是国家的宝贵资源,学校应充分认识并发挥技能大赛对专业群建设的引领作用和“三教”改革的推进作用,构建“校-省-国” 三级大赛体系,在教学实践项目中融入大赛项目,将大赛评价标准作为技能实操评价标准,结合企业岗位和证书标准,形成培养目标明确-课程与岗、赛、证融合-教学任务层层递进-评价体系有理可依-学生素质整体提升的课程体系。以贵港市职业教育中心虚拟仿真与离线编程为例,学生可以按照实际生产线,创建喷涂、搬运、码垛、焊接、激光切割等常见的工业产线工作站,这是虚拟仿真与离线编程对接企业岗位设计的教学目标。有了教学目标,就要设计教学内容,在教学内容中除了要融入实际工作岗位工作内容,同时也要对标广西职业院校技能大赛—机器人技术应用赛项和全国职业院校技能大赛中的离线编程和虚拟仿真要求,灵活使用Robotstudio和PQART教育版软件,将技能比赛中的三维建模、基础涂胶、定制涂胶、简单芯片分拣、复杂芯片分拣、机器人焊接等实训任务融入到教学内容中,并以技能大赛评分标准作为评价标准,再用评分标准倒推细化教学内容,制定合适的教学手段。涉及到大赛的实训内容,可以邀请参加技能大赛获奖的同学充当“小老师”参与到课堂教学中,以学生视角共享学习技巧,在学生群体内掀起“我超我赶”的学习浪潮。另外,贵港市职业教育中心充分利用学习通、优慕等平台,打造线上精品课程,学生通过教学平台,在课前预习教师在线上发布的每一个实训内容的操作步骤,课中老师注重答疑和对学生进行针对性的实训训练,把课堂的“主动权”交回学生手中,学生可以自己掌控学习节奏,既能够兼顾到每一位学生不同的学习能力水平,又能够做到资源共享,其他专业的学生也可以通过线上课程学习这门课。
4.立德树人,思政育人
教材是思政教育的桥梁,但是,在中职的教材,尤其是工业机器人专业的教材中的思政元素少,教师在课堂上引入思政元素的方式比较生硬,教材内容大多是对操作步骤的详细讲解和对相关企业文化的宣传。个人认为,教材的核心功能是育人,是实现立德树人的根本任务的关键,其内容应体现为人处事、家国情怀、工匠精神、职业道德、安全生产等,通过教材把工业机器人行业、智能制造等行业具有影响力的大国工匠、技术能手、劳模等设为专题案例,介绍他们的个人发展事迹,用他们所从事行业的工作内容作为实训任务,分模块教学,树立榜样的力量,培养学生正确的价值观。贵港市职业教育中心采取“导师制”育人方式,将企业导师请到课堂上,将企业导师的工作态度、社会经验、技术技能、职业道德对学生们言传身教,从各方面培养学生的“工匠精神”和“劳模精神”。通过1+X证书、电工证等证书的考证培训和学生对技能大赛的训练培养,引导学生进行阶段性的总结,对每一个细小的实训任务,比如标定,设定工具坐标系和用户坐标系、抓放夹爪等任务时,对因为“做的不好,误差大”等产生挫败感的同学及时引导他总结失败的经验,鼓励他继续尝试任务;对实训中任务完成得比较好的同学要告诉他戒骄戒躁,强调“精益求精,脚踏实地,踔厉奋发”的大国工匠精神,对每一个学生一视同仁,让每一个学生都有人生出彩的机会!
四、结语
综上所述,工业机器人技术作为集多种先进生产技术于一体的智能自动化装备,已成为智能制造工厂、柔性制造产业链、自动化工厂等智能制造系统中不可或缺的部分,即将成为智能制造装备中的代表。通过本文的论述,研究工业机器人专业虚拟仿真与离线编程课程基于岗、课、赛、证融通的教学模式具有实际的研究意义,将课程内容与岗位能力、1+X证书制度标准有机融合,学生在通过课程的学习后,既具备了参加工作的能力,又能够结合做学的专业知识进行多种技能证书的考取,能够为今后的实习、就业、升学产生积极的影响,还能够通过聚焦技能大赛,学习竞赛内容,判断自己是否有能力参加技能大赛,总而言之,探索“岗课赛证”四位一体的教学模式能够切实提高学生各方面的能力素质。
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基金项目:2022年度广西职业教育教学改革研究项目“提质培优背景下中职电子电器应用与维修专业群校企协同育人的课程体系构建研究与实践”(GXZZJG2022B181)
作者简介:韦文铭(1998—),女,广西贵港人,广西师范大学本科,贵港市职业教育中心助理讲师,主要研究方向:工业机器人技术应用。凌海全 (1997-),男,广西玉林人,广西科技大学本科,贵港市职业教育中心助理讲师,主要研究方向:机械工程、加工制造
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