工業(yè)機(jī)器人技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)應(yīng)用

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摘要：近年來，國家在大力推行職業(yè)技術(shù)教學(xué)資源庫的建設(shè)、推廣和應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)對《中國制造2025》計(jì)劃有著積極的推動(dòng)作用。本文將《中國制造2025》和職業(yè)教育教學(xué)資源庫綜合進(jìn)行考慮，對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的開發(fā)、應(yīng)用和推廣等問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)；教學(xué)資源庫；開發(fā)和應(yīng)用

1研究背景

《中國制造2025》是中國政府實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，通過“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國行列；第二步，到2035年中國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；第三步，到新中國成立100年時(shí)，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在《中國制造2025》的實(shí)現(xiàn)中扮演著重要的角色。近年來，人力成本的上升，令制造業(yè)的利潤不斷被侵蝕，在此情況下，以機(jī)器人替代人的趨勢不可避免。富士康、比亞迪等大型制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)大批量應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人替代人工操作。然而當(dāng)前我國對于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)技能人才非常缺乏，如何快速、優(yōu)質(zhì)地培養(yǎng)大量的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)技能人才，顯得越來越迫切。國家教育部近年來大力推行的職業(yè)教育教學(xué)資源庫項(xiàng)目，對于培養(yǎng)技能人才有著重要作用。如何更好地開發(fā)和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，是一個(gè)值得認(rèn)真思考的課題[1-2]。

2工業(yè)機(jī)器人技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)挑戰(zhàn)

1）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備昂貴。工業(yè)機(jī)器人作為高端儀器設(shè)備，造價(jià)昂貴。尤其是日本、歐洲、美國等地區(qū)品牌的機(jī)器人，質(zhì)量好、精度高、穩(wěn)定性好，價(jià)格比國產(chǎn)機(jī)器人高很多。另外，工業(yè)機(jī)器人往往與PLC、觸摸屏、工控機(jī)等外圍設(shè)備進(jìn)行集成，進(jìn)一步提高了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的造價(jià)。天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院共購買華航唯實(shí)、南京翼馬、江蘇匯博等公司的八套工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)設(shè)備，平均每套設(shè)備價(jià)值50萬元左右，資金投入不菲。如此昂貴的設(shè)備，若要保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，三名同學(xué)作為一個(gè)小組，對應(yīng)一臺設(shè)備，需要投入的資金巨大。2）工業(yè)機(jī)器人類型種類繁多。工業(yè)機(jī)器人最知名的品牌當(dāng)屬ABB、安川、發(fā)那科、庫卡，業(yè)界常將這四個(gè)廠家稱為工業(yè)機(jī)器人中的“四大家族”，上述廠家生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人占據(jù)了國際市場六成以上的份額。除了上述這些國際知名品牌的機(jī)器人，還有三菱電機(jī)、那智不二越、川崎等國外品牌的機(jī)器人。國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人品牌主要有沈陽新松機(jī)器人、廣州數(shù)控機(jī)器人、埃夫特機(jī)器人、埃斯頓機(jī)器人等品牌。由于工業(yè)機(jī)器人品牌眾多，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備也種類繁多，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成等教學(xué)資源的開發(fā)往往只能針對某一種工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行開發(fā)，導(dǎo)致其內(nèi)容相對來說狹窄，不能應(yīng)用于較為廣泛的受眾。3）工業(yè)機(jī)器人的離線編程軟件種類繁多。前文已述，工業(yè)機(jī)器人的品牌種類繁多，而不同工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)廠商都對自己生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有一套配套的離線編程軟件，不同品牌的工業(yè)機(jī)器人的編程指令和編程規(guī)則都不相同，工業(yè)機(jī)器人示教器的操作方法也不同，增加了開發(fā)工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源時(shí)的復(fù)雜性。4）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)新興專業(yè)，資源開發(fā)難度大。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是近幾年才興起的一個(gè)專業(yè)，高職學(xué)院的教師大多數(shù)都沒有相關(guān)從業(yè)經(jīng)歷，因此，對于開始網(wǎng)絡(luò)資源的主要力量———高職教師來說，有一定困難。由于是一個(gè)新興專業(yè)，當(dāng)前高職院校中的老師都不是該專業(yè)科班出身，只是電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的教師，因此高職教師缺乏工業(yè)機(jī)器人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識，對于開發(fā)教學(xué)資源來說有一定困難。

3工業(yè)機(jī)器人技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)對策

1）加強(qiáng)校企合作。工業(yè)機(jī)器人作為制造業(yè)替代人工作的設(shè)備，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到制造業(yè)中。相對于職業(yè)院校來說，制造業(yè)企業(yè)擁有更豐富的工業(yè)機(jī)器人的種類、數(shù)量和使用經(jīng)驗(yàn)，職業(yè)院校應(yīng)加強(qiáng)與工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)、集成和應(yīng)用的企業(yè)的合作，借助于企業(yè)的資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的開發(fā)。例如，在建設(shè)工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成這門課程的時(shí)候，該院聯(lián)合北京華航唯實(shí)機(jī)器人科技股份有限公司、ABB機(jī)器人公司、天津博諾機(jī)器人技術(shù)有限公司和廣州數(shù)控設(shè)備有限公司等行業(yè)企業(yè)，借助機(jī)器人行業(yè)企業(yè)現(xiàn)有的豐富的機(jī)器人設(shè)備資源共同開發(fā)教育教學(xué)資源庫，有力地彌補(bǔ)了單一院校機(jī)器人設(shè)備的種類和數(shù)量不足等問題。2）選擇有代表性的工業(yè)機(jī)器人品牌進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)。工業(yè)機(jī)器人的品牌種類繁多，國外的著名機(jī)器人品牌有ABB、安川（YASKAWA）、發(fā)那科（FUNAC）、庫卡(KUKA)、三菱、那智不二越等，國內(nèi)的機(jī)器人品牌有廣州數(shù)控、沈陽新松、上海新時(shí)達(dá)、埃斯頓、埃夫特等等。針對如此多的機(jī)器人品牌，而且每種機(jī)器人品牌又有諸多不同的機(jī)器人型號和種類，短時(shí)間內(nèi)對每種工業(yè)機(jī)器人都開發(fā)整套的工業(yè)機(jī)器人在線編程、離線編程、維護(hù)維修、系統(tǒng)集成等教學(xué)資源難以實(shí)現(xiàn)，因此，需要選擇有代表性的、應(yīng)用廣泛的、優(yōu)質(zhì)的工業(yè)機(jī)器人品牌進(jìn)行相關(guān)資源開發(fā)，以滿足普眾性要求。例如，該院在開發(fā)機(jī)器人教學(xué)資源課時(shí)，選取ABB和廣州數(shù)控等具有代表性的機(jī)器人品牌進(jìn)行資源開發(fā)，進(jìn)而逐步以點(diǎn)帶面，形成網(wǎng)格布局。值得指出的是，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)資源的開發(fā)者在一定程度上要考慮對國產(chǎn)品牌工業(yè)機(jī)器人資源優(yōu)先進(jìn)行開發(fā)，促進(jìn)國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。《中國制造2025》的目標(biāo)是通過努力實(shí)現(xiàn)中國制造向中國創(chuàng)造、中國速度向中國質(zhì)量、中國產(chǎn)品向中國品牌三大轉(zhuǎn)變，當(dāng)前我國的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)、研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)相對于歐美國家來說還較弱，從支持我國國產(chǎn)的機(jī)器人行業(yè)發(fā)展角度來看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)資源的開發(fā)要適當(dāng)考慮促進(jìn)國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，應(yīng)適當(dāng)向國內(nèi)機(jī)器人品牌進(jìn)行傾斜。3）開發(fā)虛擬化教學(xué)資源。工業(yè)機(jī)器人設(shè)備昂貴，對于學(xué)校來說，把各種品牌各種型號的工業(yè)機(jī)器人全部購買作為實(shí)訓(xùn)資源顯然是不現(xiàn)實(shí)的，也是不必要的。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）等新興的信息化技術(shù)手段已經(jīng)成熟，可利用這些技術(shù)有針對性地開發(fā)工業(yè)機(jī)器人虛擬實(shí)訓(xùn)設(shè)備。另外，工業(yè)機(jī)器人的初學(xué)者在操作機(jī)器人時(shí)，由于操作不熟練，往往容易產(chǎn)生危險(xiǎn)，碰撞損壞設(shè)備甚至造成人身危險(xiǎn)，利用虛擬實(shí)訓(xùn)資源則可方便地解決上述問題，學(xué)生在虛擬實(shí)訓(xùn)資源上操作熟練以后，再利用真實(shí)的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。4）開展對高職院校教師的培訓(xùn)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)新興專業(yè)，高職院校教師缺乏工業(yè)機(jī)器人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此要組織企業(yè)專業(yè)，有針對性地開始對高職院校教師的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)，使相關(guān)教師補(bǔ)足工業(yè)機(jī)器人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)短板。教師也應(yīng)主動(dòng)下企業(yè)掛職鍛煉，真正在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，這樣也為開發(fā)資源提供了思路，讓教師理解開發(fā)資源應(yīng)側(cè)重的知識點(diǎn)。

4工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源應(yīng)用對策

1）教學(xué)資源庫建設(shè)服務(wù)于信息化教學(xué)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，課堂教學(xué)的形式發(fā)生了巨大的變化，計(jì)算機(jī)、手機(jī)、智慧屏幕、VR技術(shù)等新形態(tài)的教學(xué)設(shè)備極大豐富了信息化教學(xué)的形式。教學(xué)資源庫作為一種網(wǎng)絡(luò)在線資源，可與上述新穎的教學(xué)手段完美結(jié)合，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，營造生動(dòng)活潑的課堂教學(xué)氛圍。在每年舉行的信息化教學(xué)能力比賽賽場上，教學(xué)資源庫出現(xiàn)的身影也越來越頻繁，參賽教師利用已建成的教學(xué)資源庫開發(fā)出了很多競賽的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)[3]。在本次新興冠狀病毒疫情期間，高校不能開學(xué)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫在這種特殊情形下發(fā)揮了巨大的作用。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫，教師可以方便地開始遠(yuǎn)程教學(xué)，待到開學(xué)時(shí)，再平滑地過渡到現(xiàn)場授課，最大限度地減小了疫情對教學(xué)的影響。2）教學(xué)資源庫建設(shè)服務(wù)于一帶一路魯班工坊建設(shè)。魯班工坊是天津首創(chuàng)并率先主導(dǎo)推動(dòng)實(shí)施的職業(yè)教育國際知名品牌，自2016年首個(gè)魯班工坊在泰國成立以來，中國陸續(xù)在“一帶一路”沿線國家展開合作，搭建中外職教合作的新舞臺。2018年的9月3日，在中非合作論壇北京峰會(huì)上指出，中國計(jì)劃在非洲設(shè)立10個(gè)魯班工坊，為非洲青年提供職業(yè)技能培訓(xùn)。職業(yè)教育教學(xué)資源庫可對魯班工坊的培訓(xùn)工作提供有力支撐。3）教學(xué)資源庫服務(wù)于企業(yè)職工培訓(xùn)。2019年10月16日，教育部等14家部門聯(lián)合印發(fā)了《職業(yè)院校全面開展職業(yè)培訓(xùn)，促進(jìn)就業(yè)創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃》，該計(jì)劃提出到2022年，使職業(yè)院校成為就業(yè)創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)的重要陣地，職業(yè)院校年承擔(dān)補(bǔ)貼性培訓(xùn)達(dá)到較大規(guī)模，開展各類職業(yè)培訓(xùn)年均達(dá)到5000萬人次以上，重點(diǎn)培育一批校企深度合作共建的高水平實(shí)訓(xùn)基地，建設(shè)一大批培訓(xùn)資源庫和典型培訓(xùn)項(xiàng)目，培養(yǎng)一大批能夠同時(shí)承擔(dān)學(xué)歷教育和培訓(xùn)任務(wù)的教師。職業(yè)教育教學(xué)資源庫可對職業(yè)院校開展的各類職業(yè)培訓(xùn)提供有力的支撐[4-5]。4）教學(xué)資源庫服務(wù)于“1+X”證書培訓(xùn)。2019年4月，教育部、國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、市場監(jiān)管總局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于在院校實(shí)施“學(xué)歷證書+若干職業(yè)技能等級證書”制度試點(diǎn)方案》（簡稱《試點(diǎn)方案》），“1+X”證書制度試點(diǎn)工作正式啟動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫，完全可以為“1+X”證書的培訓(xùn)工作提供幫助。利用已經(jīng)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)資源，拓寬學(xué)生的視野，助力“1+X”證書培訓(xùn)的開展[6]。

5結(jié)語

我國提出的《中國制造2025》計(jì)劃是一項(xiàng)宏偉的規(guī)劃，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在《中國制造2025》計(jì)劃中可以說扮演著非常重要的角色。制造業(yè)的快速發(fā)展，需要以智能制造技術(shù)為依托。近年來，國家在大力推行職業(yè)技術(shù)教學(xué)資源庫的建設(shè)、推廣和應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)對《中國制造2025》計(jì)劃有著積極的推動(dòng)作用，對于培養(yǎng)更多掌握工業(yè)機(jī)器人集成、工業(yè)機(jī)器人維護(hù)和工業(yè)機(jī)器人編程等技術(shù)的技能人才有著重要的推動(dòng)作用。如何建設(shè)好和應(yīng)用好工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源并進(jìn)行推廣，值得深入思考。

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作者：崔立鵬 于玲 陳良 單位：天津輕工職業(yè)技 術(shù)學(xué)院