“精密模具智能制造”競賽成果轉化為技校工業機器人技術課程教學資源的應用與實踐

文/李行信

一、背景和概念

“智能制造”理念自1990年提出至今發展迅速，是當今乃至往后制造技術的發展方向。2015年，工信部部長苗圩在有關會議上表示，智能制造日益成為未來制造業發展的重大趨勢和核心內容，是加快發展方式轉變，促進工業向中高端邁進、建設制造強國的重要舉措，也是新常態下打造新的國際競爭優勢的必然選擇。

智能制造應用技術是新一代信息技術與先進制造技術深度融合，貫穿于產品全生命周期的綜合應用技術，它可集自動立體倉庫系統、運動控制系統、PLC控制系統、工業機器人、數控技術和計算機網絡技術于一體。隨著智能制造應用技術的迅速發展，對于技術人才的需求問題也就凸現出來。全國智能制造應用技術技能大賽就是旨在于加快培養和選拔智能制造應用技術領域的高技能人才，以推進我國制造業的轉型升級、由大變強。競賽是按照國家職業資格相關工種要求，結合智能制造應用技術領域在切削加工、模具制造、智能飛行器制造方面的新技術、新工藝、新規范和企業生產實際命制試題。今年新增的“精密模具智能制造單元綜合應用”，要求應用精密模具的智能加工，應實現“設備的自動化、生產的精益化、管理的信息化、人員的高效化”。

全國智能制造應用技術“精密模具智能制造單元綜合應用”的競賽內容主要包含：智能制造系統測試、模具智能制造單元虛擬仿真、模具數字化設計與編程、機器人（含第七軸）編程、模具智能加工與生產管控、模具裝配與智能成形等六項競賽任務。涉及智能控制技術、數控技術、工業機器人技術、機電一體化、自動化技術等方面的專業知識和技能。在競賽任務的整個實施過程中，工業機器人作為機床設備的輔機，配合完成料件出庫、機臺的上下料及監控料件的狀態等。工業機器人成為現代制造生產中重要的高度自動化裝備，其技術為智能制造的關鍵技術，即機器人引領智能制造。

二、將競賽成果轉化成技工學校課程教學資源的方法及應用

如何將少數人有機會參加的競賽教育轉化為日常的教學？如何有效地將競賽成果轉化成課程常態的教學資源？筆者以競賽任務中的工業機器人編程應用的課程轉化為研究項目，對競賽任務要求進行充分分析，開展了以下教學應用于實踐活動。

（一）將競賽任務轉化成一體化課程的典型任務

競賽是以工作任務書的形式，基于工作過程設計，要求完成實際工作任務的設計、調試、管控。任務的完成既需符合相應的技術規范、技能標準，又需體現智能制造應用技術領域的新技術、新工藝、新規范，是多課程、多專業知識的綜合運用。不但比拼競賽選手的技能水平，而且比拼各位選手的綜合職業能力，這與技工院校已全面開展的一體化課程教學培養目標是不謀而合的。一體化教學的核心是從企業生產實際與企業任務對接，培養學生的綜合職業能力。

“精密模具智能制造單元綜合應用”中的機器人編程任務具有新技術、新工藝、新設備的典型工作任務特點，筆者將其競賽任務內容轉化為工業機器人技術課程中編程模塊的一個補充工作任務。由于競賽任務綜合性強，比較適合將任務安排在課程的最后，以課程總結性技能模塊任務的形式出現。現有工業機器人操作與編程教材在每個知識內容后雖然都有設計微任務，有利于學生及時地鞏固各個知識點的學習，但是也造成了知識內容的碎片化。在課程的最后如果加上一個綜合性任務的大作業，不但可以讓學生檢驗一下自己的學習成果，而且可以有效地幫助學生將碎片的知識進行整理和整合。一體化教學作為技工院校的培養目標，應注重對學生綜合素質的培養，其中就包括對知識的整理和再學習能力的提升。

筆者在競賽試題任務的啟發下，在機器人編程課程后補充一個專業課的大作業，將競賽內容融入實際的教學中。由于競賽試題中工廠的模擬環境對于學生而言較為陌生，筆者在充分解析試題任務要求后，將其轉化為生活中常見的自動售貨機為原型設計任務。設計意圖為：在模擬自動售貨機的觸摸屏上，根據指定的貨架規格設計按鈕貨架圖標，并一一對應。當點擊某個按鈕時，觸摸屏傳遞信息命令給PLC，PLC輸出啟動信號給機械爪，機械爪根據對應信號前往指定位置取物，取物后反饋回一個信號給觸摸屏，改變相應按鈕圖標顏色。任務的設計來自生活實際，讓學生對任務工作的理解無陌生感，為完成任務打下基礎。該任務能綜合將學生過去所學的觸摸屏組態、PLC控制與編程以及工業機器人應用維護編程等相關知識進行融匯，實現學生對知識和技能的深化和遷移。

（二）將競賽成果轉化成各類課程教學資源

技能競賽成果轉化的課程教學資源，主要包括：理論知識的整理、工藝規范的整理、競賽訓練技能微課視頻等的拍攝及制作。

技能競賽成果轉化的教學資源與傳統教學資源的不同點，在于對象的不同所提出的要求也不一樣。技能競賽轉化而來的教學資源，更強調學生在任務實施過程中的職業規范要求、團隊合作意識和創新精神[1]。在教學過程中，以競賽的要求規范教學的場地、過程和評價等環節。傳統的教學資源內容較為單一，往往是一門課程，而競賽成果的教學資源融合了多門學科內容，更加綜合化，對學生的綜合運用能力提出了更高要求。競賽往往反映了當今企業對新技術、新技能的要求，將競賽成果轉化為教學資源[2]，更符合企業對人才的要求。

1.對理論知識的整理，實際是在貫穿各科課程核心內容。開展一體化教學常有個誤區：重技能、輕理論，勻出更多時間進行技能教學和訓練，誤以為動手會做就可以了。然而，如此一來對于學生職業生涯的發展將產生不利的影響，學生往往知其然而不知其所以然，導致解決問題時無法觸及問題的核心。我們經常說要“授之以漁”，但是如果連“魚”生活在哪里、有什么習性都不知道，那么有“漁”何用？我們也發現，盡管知識在當今社會中不斷更新迭代，其基礎理論還是“不變”的。所謂更新和迭代，實際上卻是對基礎知識的提升和轉化。例如，“電力電子技術”早期普遍使用晶閘管對電力進行處理，如今使用現代電力電子器件對電力進行處理，但其核心原理還是一樣，都是實現整流和逆變；“安全用電”原先使用三相四線保護，現在推行三相五線保護，雖然保護等級提高了，但是其基本的原理還是一樣的；“電力拖動”中基本控制線路的原理（點動、自鎖、順序等）也仍舊廣泛應用于現代生產、生活中。

2.工藝規范的整理，能夠貫徹競賽理念要求和規范更新評價機制。我們在日常教學中常常忽視對技能操作規范性、嚴謹性的培養。在教學中，我們一般以“優”“良”“中”“差”的等級式或者具體分值的分值式作出評價，而對于企業實際來講其實只有“合格”與“不合格”兩種評價方式。技工院校的培養目標就是從事某一種職業的合格勞動者，所以行業標準和企業要求就是我們人才培養的標準。既然有了標準，就要嚴格執行它，布線中一根線應該怎么理、安裝中一個螺絲怎么擰等都要符合工藝規范要求。工作環境有要求，工具的擺放也有工藝規范，6S標準不是掛在墻上的，是要執行的。一個技能任務的評價，不能只看有沒有實現，也要看重操作過程規范性的遵守，工藝規范不合格，也可以判定為完成任務不合格。有的人認為競賽要求太嚴苛了，實際教學中做不到。筆者通過教學實踐發現，只要從第一次上課就開始按標準要求學生，在整個過程中堅持，并不斷地糾正學生的行為，就會有很好的效果。不能因為一時的教學進度緩慢而降低標準，一段教學過程后會發現，學生已把一切規范當成了慣例，就會認作理所當然的行為。而行為心理學中，也有“21天效應”的說法。工藝規范的遵守不但有力地提高了工作效率，保證產品質量的要求，而且磨煉了學生的耐心，使之更加體會到“工匠精神”的內涵所在。

3.競賽技能訓練微課視頻的拍攝及制作，由參與技能競賽的學生配合指導老師完成資源的整合。每個參與技能競賽的學生都是很好的教學資源，相對于一般的教學視頻資源來說，競賽學生在訓練中的成長經歷更為真實，尤其是對于本校學生更有吸引力，榜樣人物就在身邊。這些視頻資源將成為教師豐富的教學資料，對提升教學有很大的幫助。另外，對競賽學生技能訓練視頻的研究，也是教師提升自身技能水平、提高教學質量的有效手段。

“以賽促教”“以賽促學”，借助技能競賽在專業建設上的積極引領作用，將競賽成果轉化到技工教育的實際中去，可以提升技工教育人才培養質量，推動技工教育教學的改革和發展。