理實(shí)一體化課程弧焊機(jī)器人操作與編程精品教材開發(fā)與實(shí)踐

李榮雪　張娜

摘 要：本文介紹了理實(shí)一體化課程弧焊機(jī)器人操作與編程精品教材的開發(fā)與建設(shè)過程。教材開發(fā)與課程開發(fā)密不可分，教材與課程的開發(fā)都應(yīng)基于企業(yè)崗位的需求與人才培養(yǎng)目標(biāo)。精品教材的打造更是修訂與使用多次循環(huán)的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：理實(shí)一體化課程 弧焊機(jī)器人操作與編程 精品教材 課程開發(fā) 立體化資源

課 題：北京市職業(yè)院校教師素質(zhì)提高工程·優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目資助。

一、開發(fā)理實(shí)一體化課程弧焊機(jī)器人操作與編程教材的必要性

大型焊接結(jié)構(gòu)及新型結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用對(duì)焊接技術(shù)提出了很高的要求，反過來也促進(jìn)了焊接技術(shù)與焊接工藝的發(fā)展，促進(jìn)了焊接生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化?；『笝C(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、自動(dòng)焊接生產(chǎn)線在我國制造業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。雖然，國內(nèi)關(guān)于機(jī)器人方面的專著、教材已經(jīng)有很多，但普遍是偏向理論與研究，不能滿足實(shí)際操作與應(yīng)用的需要，更沒有適合高職層次的以弧焊機(jī)器人操作與編程為主的教材。目前企業(yè)的弧焊機(jī)器人操作與編程人員的培養(yǎng)只能依靠各種機(jī)器人生產(chǎn)廠家的培訓(xùn)或產(chǎn)品使用手冊(cè)，缺乏相關(guān)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與理論指導(dǎo)，因此，開發(fā)以操作為主，兼顧基本理論的高職弧焊機(jī)器人操作方面的教材是十分必要的。

二、教材開發(fā)方法與過程

該教材的開發(fā)以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)為基礎(chǔ)，以職業(yè)能力為本位；以企業(yè)需求為基本依據(jù)，以就業(yè)為導(dǎo)向；適應(yīng)企業(yè)技術(shù)發(fā)展，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和前瞻性。

1.進(jìn)行企業(yè)調(diào)研明確設(shè)置課程的必要性

在進(jìn)行課程開發(fā)之前，我們針對(duì)北京在制造業(yè)中的焊接技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行了企業(yè)調(diào)研，如航天一院211廠、航天二院699廠、航天二院283廠、北京中麗制機(jī)工程有限公司、北京地鐵車輛廠、北京重型電機(jī)廠等。通過對(duì)企業(yè)專家工人訪談，提取典型工作任務(wù)，分析崗位職業(yè)能力，按照人才培養(yǎng)目標(biāo)、就業(yè)崗位要求，在課程體系中設(shè)置了旨在培養(yǎng)技能應(yīng)用、職業(yè)素質(zhì)及社會(huì)、方法能力的核心課程，如焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、焊接方法與設(shè)備、弧焊機(jī)器人操作與編程等。

該課程的設(shè)置主要圍繞自動(dòng)焊接中弧焊機(jī)器人的基本操作與編程內(nèi)容。通過該課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，如搬運(yùn)、碼垛及弧焊機(jī)器人的自動(dòng)焊接技術(shù)和焊接工藝知識(shí)和配套設(shè)備的使用能力。同時(shí)通過焊接工藝與自動(dòng)化技術(shù)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備理論基礎(chǔ)的應(yīng)用能力，奠定可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

2.根據(jù)課程目標(biāo)確定教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)項(xiàng)目

依據(jù)焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)對(duì)焊接機(jī)器人操作與編程高端技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，課程內(nèi)容主要包含工業(yè)機(jī)器人的基本概念、分類及應(yīng)用，弧焊機(jī)器人的基本操作與編程等。為實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)，教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要基于工作過程。該課程共包含六個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目包含1～2個(gè)工作任務(wù)，項(xiàng)目內(nèi)容編排按照學(xué)習(xí)目標(biāo)，知識(shí)準(zhǔn)備、任務(wù)實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)、學(xué)后感言及思考與練習(xí)。實(shí)現(xiàn)以源于企業(yè)的真實(shí)工作任務(wù)為載體，以學(xué)生為主體，通過“教學(xué)訓(xùn)做評(píng)”一體化教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)器人操作與編程的能力；滿足現(xiàn)代制造企業(yè)機(jī)器人相關(guān)工作崗位對(duì)高端技能型人才的專業(yè)技術(shù)能力、職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。

3.立體化教學(xué)資源的開發(fā)與建設(shè)

為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，與該教材配套開發(fā)了多種立體化教學(xué)資源。如設(shè)備圖片，實(shí)時(shí)錄像及二、三維動(dòng)畫，仿真軟件及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境等。仿真訓(xùn)練還可以提高設(shè)備安全性，使用離線編程軟件，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真操作，如機(jī)器人選型、機(jī)器人操作、機(jī)器人編程及典型焊接接頭的焊接仿真訓(xùn)練，使學(xué)生在虛擬環(huán)境下完成機(jī)器人操作的基本訓(xùn)練，以便在實(shí)際環(huán)境實(shí)訓(xùn)時(shí)提高設(shè)備的安全性。以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)之便，將課程資料如課程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)資料、電子教案、多媒體課件、習(xí)題、自我檢測及課程問卷等全部上網(wǎng)，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

三、教材特色

教材的編寫貫徹先進(jìn)的教學(xué)理念，以技能訓(xùn)練為主線，相關(guān)知識(shí)為支撐，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的操作能力。教材特色與創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是構(gòu)建基于工作過程的教材體系結(jié)構(gòu)，以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)。該教材打破了傳統(tǒng)教材的章節(jié)體系結(jié)構(gòu)，采用了更加適合于職業(yè)技能型人才培養(yǎng)的基于工作過程的項(xiàng)目和任務(wù)的內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)。將學(xué)習(xí)任務(wù)及要求在“工作任務(wù)書”中進(jìn)行描述；將完成任務(wù)必需的理論知識(shí)和操作方法在每一任務(wù)的“知識(shí)準(zhǔn)備”中進(jìn)行陳述；將教學(xué)組織和實(shí)施方法在“任務(wù)實(shí)施”中進(jìn)行建議；將每一項(xiàng)目的教學(xué)效果在“教學(xué)評(píng)價(jià)”和“學(xué)后感言”中進(jìn)行總結(jié)和反思；將新技術(shù)、新知識(shí)在“知識(shí)拓展”中進(jìn)行介紹。這樣的教材體系結(jié)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)，學(xué)生邊學(xué)邊練，通過學(xué)習(xí)可以掌握機(jī)器人弧焊崗位所要求的操作技能。

二是符合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程標(biāo)準(zhǔn)，以真實(shí)工作任務(wù)為載體，循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)理論知識(shí)、掌握專業(yè)技能、培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)，滿足企業(yè)對(duì)高端技術(shù)技能型人才的崗位需求。該教材經(jīng)歷了從講義→校本教材→教材出版的積累和完善過程，以編者多年的企業(yè)經(jīng)歷及對(duì)機(jī)器人焊接崗位人才要求的調(diào)研，以企業(yè)實(shí)際案例為基礎(chǔ)，依據(jù)該專業(yè)對(duì)弧焊機(jī)器人應(yīng)用方面高端技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，廣泛征求了企業(yè)專家和同類學(xué)校教師的意見，以企業(yè)應(yīng)用廣泛、銷量世界排名第一的ABB機(jī)器人為例，介紹其基本操作與編程方法，以達(dá)到觸類旁通的目的，在實(shí)際操作中學(xué)會(huì)工業(yè)機(jī)器人的基本理論。

從認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人、手動(dòng)操縱機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人編程、典型接頭焊接與編程、工業(yè)機(jī)器人的離線編程等方面，由淺到深、由簡單到復(fù)雜、由局部到全部，使學(xué)生按照認(rèn)知規(guī)律，理解工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握機(jī)器人操縱與編程的方法。項(xiàng)目內(nèi)容涵蓋了工業(yè)機(jī)器人及弧焊應(yīng)用的主要內(nèi)容，每個(gè)任務(wù)在相關(guān)的理論知識(shí)陳述之后，安排學(xué)生動(dòng)手操縱機(jī)器人，并使學(xué)生在掌握理論、提高技能的同時(shí)逐步建立規(guī)范的工作意識(shí)。

三是填補(bǔ)了國內(nèi)高職層次弧焊機(jī)器人操作類教材的空白，提升了焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生的應(yīng)用層次。該教材的出版填補(bǔ)了國內(nèi)高職層次弧焊機(jī)器人操作教材的空白。學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以掌握先進(jìn)的機(jī)器人焊接技術(shù)，從而提升了畢業(yè)生的應(yīng)用層次。

四是與企業(yè)技術(shù)人員共同開發(fā)，使教材的內(nèi)容與使用更符合企業(yè)的崗位要求。

四、教材使用效果

作為專業(yè)核心課程教材，在學(xué)校2006級(jí)焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生作為講義使用；根據(jù)使用情況經(jīng)過修訂編寫出校本教材在2007級(jí)和2008級(jí)學(xué)生中使用；經(jīng)過再修訂于2011年4月正式出版，出版教材已作為學(xué)校2009級(jí)以后學(xué)生的教學(xué)用書。該教材在2013年經(jīng)過遴選被評(píng)為北京市高等教育精品教材。

使用該教材進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”， 將教、學(xué)、訓(xùn)、做、評(píng)融于項(xiàng)目之中，達(dá)到理論與實(shí)踐一體化，課堂與實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)一體化，任務(wù)內(nèi)容和工作內(nèi)容一體化。學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)，能夠熟練掌握弧焊機(jī)器人的操作與編程方法，將學(xué)生培養(yǎng)成走出校門就能滿足企業(yè)對(duì)弧焊機(jī)器人操作與編程人員的崗位需求。通過使用該教材進(jìn)行教學(xué)，學(xué)校焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)生已在首都航天機(jī)械廠、北京中麗制機(jī)工程有限公司、北京地鐵車輛有限公司等企業(yè)從事機(jī)器人焊接崗位工作，為北京制造業(yè)輸送了掌握先進(jìn)機(jī)器人焊接技術(shù)的高端技能型人才。

總之，教材建設(shè)與改革是職業(yè)教育新形勢下的艱巨任務(wù)，教材建設(shè)的質(zhì)量在一定程度上可以反映高職教育教學(xué)質(zhì)量和科研水平，精品教材的打造應(yīng)是編寫—使用—修訂—使用—再修訂—再使用的多次循環(huán)的結(jié)果。

（作者單位：北京電子科技職業(yè)學(xué)院）