“1+X”证书下的《工业机器人编程与操作》课程建设研究
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作者:卢峰 曾小山
【摘要】2019年9月，教育部公布的第二批10个“1+X”证书职业技能等级证书中涵盖了工业机器人应用编程。工业机器人应用系统编程是证书的认证单元，与该认证单元对应我校工业机器人技术专业课程就是《工业机器人编程与操作》。本文针对《工业机器人编程与操作》课程中传统教学的不足，以“1+X”证书职业技能要求为标准，进行课证融合，对该课程进行重新设计，以达到为实现X证书职业技能考核与课程教学考核同步评价奠定基础。
【关键词】“1+X” 职业技能 工业机器人应用编程
【基金项目】江西省2019年高等学校教学改革研究课题“基于1+X证书制度下的《工业机器人编程与操作》课程建设研究”，课题编号：JXJG-19-57-2。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）41-0089-02
前言
根据《国家职业教育改革实施方案》工作内容，国务院明确职业院校要积极探索“1+X”证书制度工作，對接劳动力市场的需要变化;关注企业差异化需求与学生个性化发展需求，在做好学历教育的同时，融入开展职业技能等级证书培训。其中，“1”为学历证书教育，“X”为若干职业技能等级证书培训。2019年10月，江西环境工程职业学院入选教育部第二批“1+X”工业机器人应用编程证书制度试点院校，在此背景下，我校提出了《工业机器人编程与操作》课程建设的研究，这就要求我校紧跟职业教育改革的步伐，加快工业机器人技术专业的课程建设。《工业机器人编程与操作》是我校工业机器人技术专业的核心课程。
一、《工业机器人编程与操作》课程教学分析
《工业机器人编程与操作》课程建设按照工学结合人才培养模式，结合工业机器人应用系统集成岗位群，根据工业机器人技术专业人才培养方案，以工业机器人系统操作员、工业机器人系统运维员等工作岗位的职业技能培养为目标。《工业机器人编程与操作》课程其前导课程为PLC应用技术、单片机与C语言编程、传感器与检测技术，后续课程为现代电气控制综合实训、工业机器人自动线安装、调试与维护。教材采用我校自编的校本教材。授课对象为工业机器人技术专业大二第二学期学生，授课学时为96个学时。 在教学前学生已经掌握了PLC应用技术、C语言程序设计、传感器检测技术等专业基础知识，具备了开展《工业机器人编程与操作》的教学条件。本课程的教学目标是以ABB工业机器人工作站系统的工作原理、系统参数设定方法、机器人示教方法等，将相关的原理与实践有机结合，使学生在实际操作中学会机器人的基本知识和操作技能，并具备“1+X”证书中的工业机器人应用系统编程能力。
二、教学内容设计
1.理论内容教学设计
《工业机器人编程与操作》课程采用项目式教学，课程一共设计了5个项目内容进行讲授。
（1）ABB基础工作站的基本认知
在该项目中主要是让学生在简单认识工业机器人结构的基础上，了解常用机器人的系统构成，了解工作站设备组成、功能与使用，各组成部分实现的工艺，掌握工作站开启及关闭的操作流程。同时要对电气系统进行认知，了解空压机的使用，掌握电磁阀的控制原理及分别控制的末端装置，了解触摸屏的操作及按钮功能，通信设置及接口说明等。
（2）工业机器人基础操作
在该项目中主要是先通过录制的微视频，让学生了解对示教器的认知与设置，了解示教器的组成、了解示教器的操作界面、会对示教器进行参数配置（含预定义键、配置亮度等），能进行工业机器人系统的备份与还原、手动操作工业机器人本体、能更新工业机器人转速计算器、重启机器人系统、能根据工作任务要求设置工业机器人工作空间，能对工业机器人进行手动操作（单轴运动、线性运动和重定位运动）。
（3）工业机器人基础编程
在该项目中主要是通过微视频以及教师讲授基础知识，了解让同学们掌握设置工具数据、设置工具坐标、工件坐标、机器人有效载荷、建立RAPID程序。对RAPID常用程序指令、FUNCTION功能、RAPID程序特殊指令及功能、中断程序TRAP等进行讲解，并进行举例让同学们掌握其应用方法。
（4）工业机器人拓展IO及外部设备通信
在该项目中主要是通过讲解DeviceNet总线协议、设备拓展IO接口的讲解，掌握ABB机器人I/O信号配置、关联操作系统输入输出信号使得同学们能够根据实训任务要求，通过扩展的数字量IO对供料、输送等典型单元进行工业机器人应用编程，会使用PWM/PTO控制步进电机，能通过扩展的模拟量信号对输送、检测等典型单元进行工业机器人应用编程，通过信号与PLC实现通信，使得机器人可以发送信号给PLC，PLC也可以发送信号给机器人，进而能够实现设备的联调。
（5）JC-01A设备综合实训
在该项目中主要是通过生产线综合实训等多个任务，让学生更加熟练掌握工业机器人应用编程技能。
2.实训内容教学设计
由于工业机器人应用编程的特殊性，课程采用理实一体化的教学方式，让学生“学中做，做中学”，不设置单独的实训课程，所有实训项目都在课堂上解决。学校采用北京华航唯实机器人科技股份有限公司的CHL-JC-01A基础教学工作站为载体，从基础入手，以实用性强、针对性强的实例为引导，完成学生的实训任务。课程教学所有实训项目如下表1-1。
下图为学院教师运用华航唯实CHL-JC-01A基础教学工作站进行《工业机器人编程与操作》教学场景。
三、教学手段与方法
《工业机器人编程与操作》课程采用信息化教学模式，项目式教学方法，通过信息化网络平台进行授课。教师对情景式教学模式进行应用，采用微视频的方式引入课堂教学内容，将实训任务导入课程之中，并使用Robotart、RobotStudio等仿真软件对其进行展示，以促使学生能够对课程任务更加了解，从而提升学生参与教学活动的积极性，再进行理论授课，接着按照事前分好的项目小组展开实训。以项目小组为单位开展实训操作，且小组内的组长、操作员、安全员和记录员应由小组内学生轮流进行担任，其中组长的工作任务为对整个小组的操作情况进行监控，操作员的工作任务为对电气进行接线以及示教编程等，安全员的工作任务为对操作员的各项安全操作进行监督，例如是否根据生产工艺要求对工具进行摆放以及是否对安全帽进行正确佩戴等，记录员的工作任务则为对整个生产过程进行记录，并于工作站顶部进行拍摄，以能够使用视频的形式对整个实训操作过程进行有效记录。
四、教学评价
《工业机器人编程与操作》课程采用信息化网络平台进行过程性评价，通过每一个学习任务、每一次课堂表现、每一次机器人实训操作、每一次学生作业都会产生一个学生的学习报告，教师查看每个学生的学习报告，看其是否有智能性挂科预警，然后对重点学生进行重点关注，不让任何一个学生掉队，带动整个班级的学习氛围，从而产生良好的教学效果。
结语
在工业机器人应用编程“1+X”证书职业技能等级证书的背景下，对《工业机器人编程与操作》进行课程改革，使之满足行业企业对其职业能力培养要求。对课程开展项目式教学，以不同的项目融入课程中，从而满足“1+X”证书制度下的技能考核点要求。
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作者简介：
卢峰（1986-），男，硕士，江西环境工程职业学院工业机器人技术专职教师，讲师。
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