CDIO視域下工業機器人應用人才培訓體系的構建與實施

李云龍 邵欣 鄭寧

摘? 要：制造業現代化的重要標志之一是工業機器人的大規模應用，我國制造業正處在重要的戰略轉型期，對工業機器人相關產業的人才需求與日俱增。該文為提高工業機器人應用人才的培養質量，提升職業院校畢業生和在崗技術人員的技術技能，基于CDIO教育模式構建了以構思、設計、實施和運行這4個階段為主體的工業機器人應用技術培訓體系。以CDIO教育模式培養工業機器人應用技術人才，達到了培養學員基礎知識、個人能力、團隊合作以及工程系統能力的目的，所培養的學員更能適應產業發展需求。

關鍵詞：工業機器人? ?工程實踐能力? ?CDIO教育模式? ?培訓體系

中圖分類號：C961? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）08（b）-0096-03

Construction and Implementation of Industrial Robot Application Talent Training System from the

Perspective of CDIO

LI Yunlong? ?SHAO Xin? ?ZHENG Ning

（Intelligent Manufacturing College， Tianjin Sino-german University of Applied Sciences， Tianjin， 300350 China）

Abstract： The application of industrial robots is one of the important symbols of the modernization of the manufacturing industry. China's manufacturing industry is in an important strategic transformation period， and the demand for talents in industrial robot related industries is increasing day by day. In order to improve the training quality of industrial robot applied talents， the technical skills of vocational college graduates and skilled workers are raised. Based on the CDIO education model， the application technology training system of industrial robots based on the four stages of conception， design， implementation and operation is constructed. The training of industrial robot applied technology talents by CDIO education model has reached the goal of training students' basic knowledge， individual ability， team cooperation and engineering system ability， and the trainees will be able to meet the needs of industrial development.

Key Words： Industrial robot; Engineering practice ability; CDIO education model; Training system

制造業是一個國家國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。為實現我國制造業的結構轉型和升級，國務院于2015年正式頒布了制造強國戰略第一個十年行動綱領——《中國制造2025》，提出了使中國從制造大國向制造強國轉變的“三步走”戰略，使制造業走向數字化、網絡化、智能化[1]。其中工業機器人的大規模應用是我國實現制造業轉型升級，實現從“中國制造”到“中國智造”的必經之路[2]。

在創新驅動發展戰略和“機器換人”計劃的雙重作用下，工業機器人在制造業中的應用日益廣泛，相關產業對工業機器人及其相關應用型人才的需求越來越大，從而帶動了工業機器人應用型人才的發展。但由于教育相對于產業的滯后性，與工業機器人專業人才的需求量增長相比，工業機器人專業人才儲備數量和培養速度卻捉襟見肘，無法滿足產業需求[3]。

1? CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式自實施以來受到了教育界的廣泛認可，已經成為了國際工程教育改革的卓著成果。其核心理念是以真實工程應用背景為載體，在工程實踐中強調構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運行（Operate）的過程[4]。CDIO教育模式按照上述4個過程運行，并將各門課程緊密聯系在一起，注重學生綜合能力的培養，使學生以實踐的方式接受高等工程教育。

CDIO教育模式使工程教育改革更具有系統性，其實施也具有明確的方向，它將工程師必須具備的工程基礎知識、個人專業能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力逐級細化，并以大綱的形式表達出來。CDIO工程教育模式能力大綱指出把產品、過程或系統的構思、設計、實施和運行作為工程教育的環境，采用一體化教學，各相關學科之間相互支撐，而且其12條準則使得工程教育改革具體化、可操作、可測量。以經驗學習為基礎，主動學習為目標，加強教學方法設計，同時對整個模式的實施和檢驗進行系統的、全面的指引，對學員和教師都具有重要指導意義。CDIO教育模式強調職業技能和職業道德并重，提高團隊協作和溝通交流能力[5]，培訓體系設計流程如圖1所示。

2? 基于CDIO教育模式的工業機器人應用人才培訓體系構建

2.1 構思

根據崗位技能需求分析，工業機器人應用人才層次和培訓可分為：初級、中級、高級。

初級層次的人才培養目標側重于基礎能力的培養，主要面向制造企業生產一線員工開展應用技能培訓，在工業機器人相關應用企業從事工業機器人的基本操作與維護，機器人工作站電氣及機械部件的裝配與調試。中級層次的人才培養目標注重工業機器人編程與調試技能的培養，主要面向具有一定理論基礎和實踐能力的工程技術人員，培養在工業機器人應用企業中進行工業機器人工作站現場編程與調試、工業機器人的檢測、保養與維護、工業機器人銷售服務等工作的專業技術型人才。高級層次的人才需要具備更加專業的基礎理論和較高的技術水平，需具備機械結構設計、控制系統集成設計、傳感技術應用等各項專業技能，在相關崗位進行工業機器人工作站應用系統的工藝設計、編程調試、檢測維修、運行與管理等方面的工作，屬于工業機器人應用系統開發設計、調試應用方面的高級技術應用型人才[6]。

2.2 設計

在構思完成培訓體系后，需要進一步設計實施細節。培訓大綱作為整個培訓工作綱領性、指導性的文件，為基于CDIO教育模式設計的培訓體系有效開展提供了詳細的指引。模塊化教育是工程技術培訓的有效形式，因此工業機器人技術培訓的內容通常采用模塊化方式設計，學員依據自身能力和提升需求選擇對應的培訓內容，具有較強的針對性和靈活性。培訓模塊共有3個模塊，即專業技術基礎模塊、工業機器人技術基礎模塊、工業機器人綜合應用訓練模塊。

2.3 實施

實施步驟是落實構思和設計的基礎，教學設施為培訓課程的實施提供硬件保障。工業機器人技術培訓的目的是面向企業需求，為了實現培訓和應用的無縫對接，營造與專業相聯系的產品生產過程和企業管理運行的真實環境，針對不同模塊下的課程設置了相應的實訓室，包括可編程序控制器實訓室，組態控制實訓室、傳感器實訓室、電工電子實訓室。

3? 基于CDIO教育模式的工業機器人培訓體系運行保障

加強校內外專業實訓基地的建設，在機器人應用企業、機器人系統集成商建立校外實訓基地，掌握該區域工業機器人應用的主要方向，方便專業學生就業。建設一套工業機器人應用與開發數字化課程教學資源，實現微課、慕課等在工業機器人專業教學上的運用。建設工業機器人項目實踐實訓室，加強校企合作，共同開發有利于學生工程能力培養與提升的實訓設備，為基于CDIO理念的工業機器人技術專業人才培養提供強有力的支撐。

4? 結語

CDIO教育模式具有完善的理論基礎、體系架構和實施保障，在職業技能培訓中具有高效率、高質量、易實施的優勢?；贑DIO教育模式的工業機器人技術培訓體系以職業技能培訓為目標，以不同學歷背景和技能水平的在崗工人與職業院校學生為對象，提供了關于工業機器人產業相關的多層次、多樣化的人才培養模式，使學員可以通過培訓掌握工業機器人崗位技能，提高職業能力和意識。通過對工業機器人人才崗位需求分析，對工業機器人技術培訓體系制定了專業技術基礎模塊、工業機器人技術基礎模塊、工業機器人綜合應用訓練模塊這3個模塊化的培訓課程設計，設定了工業機器人人才層次和培訓目標，構建了考核效度，實現了培訓體系的穩定運行，培訓成果顯著，并呈穩步提高的趨勢。

參考文獻

[1] 劉敬，劉衍聰.OBE-CDIO理念下工業設計專業課程實踐教學體系構建[J].圖學學報，2019，40（2）：416-421.

[2] 王慶，李鳳華，董翠華，等.CDIO教學理念在課程建設中的應用及理論升級[J].包裝工程，2020，41（S1）：82-86.

[3] 曾志斌.基于CDIO模式的工業機器人技術專業工程能力提升研究[J].中國職業技術教育，2017（33）：117-120.

[4] 楊毅剛，王偉楠，孟斌.以提升解決“復雜工程問題”能力為目標的工程教育培養模式改進研究[J].高等工程教育研究，2017（4）：63-67.

[5] 李志義，袁德成，汪瀅，等.“113”應用型人才培養體系改革[J].中國大學教學，2018（3）：57-61.

[6] 張永芳，張義紅，陳根龍，等.基于CDIO模式的電子制作實驗教學探究[J].實驗室研究與探索，2021，40（5）：193-196.