現代學徒制視域下“焊接機器人應用”工作頁的開發

曾繁京 黃龍鵬

摘要：為探索現代學徒制人才培養模式在焊接機器人技能人才培養中的應用，基于校企合作，根據焊工國家職業標準，對接工作過程，開展“焊接機器人應用”工作頁的開發與實踐。結果表明，工作頁的工作邏輯性、知識技能遞進性、評價系統科學有效等特點，能引導學生快樂地學習知識，高效地獲取技能。

關鍵詞：現代學徒制;焊接機器人;工作頁;學做合一

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1672-5727（2021）02-0069-05

工業4.0背景下，焊接技術向自動化、智能化發展成為必然趨勢。焊接機器人應用人才緊缺，而職業教育肩負著培養焊接機器人應用型人才的使命。2014年2月，《國務院關于加快發展現代職業教育的決定》提出了“開展校企聯合招生、聯合培養的現代學徒制試點，完善支持政策，推進校企一體化育人”的具體任務措施。職業教育人開始探索如何將傳統的學徒培訓與現代學校教育有機結合，人才培養模式轉變為校企雙主體育人，傳統的學歷教育轉變成工學交替模式，倡導“做中學，學中做，做學合一”的職教理念。實踐表明，專業課程工作頁適用于工學交替人才培養模式，對焊接機器人應用技能人才的培養具有一定指導意義。

一、現代學徒制人才培養模式推行現狀及存在的問題

（一）長效機制尚未確立

目前， 我國現代學徒制試點工作還處于起步階段， 預期成效尚不明顯。究其原因，主要有：一是現代學徒制人才培養模式停留在方案和機制的研究上，推行的動力往往是課題研究，難以取得校企雙贏的成效，因此出現企業參與熱情不高等問題;二是法律和政策環境的支持力度不足，政府對實行現代學徒制試點企業的扶持政策不夠明朗，缺乏量化;三是產教融合深度不夠，教學過程脫離實際工作過程，而培養人才成本分擔機制不明確，培養成果歸屬模糊，導致學徒培養過程演變成簡單的頂崗實習過程。

（二）“學徒”身份認可度不夠

一是學生對現代學徒制培養模式的認識不足。學生對現代學徒制人才培養模式的了解和認識不足，甚至有的學生對自己的“學徒”身份全然不知。在學徒培養過程中，學生往往是“被安排”，教學過程的主體地位不能體現。

二是學生對角色定位偏差嚴重。現代學徒制賦予了在校生“學生”和“學徒”的雙重身份。在實施“工學交替”的人才培養過程中，學生難以準確定位自己的角色。在企業實習期間，作為“學徒”，沒有端正學習態度，在崗位上不能踏實肯干和認真練習技能;回到學校后沒有很好地轉換為“學生”身份，導致工作和學習的效率不高。很多職業院校學生的學習積極性不高，需要外在條件的激發才能完成學習任務。

（三）學徒制學材應用現狀分析

現代學徒制人才培養模式已在我國職業教育領域進行試點和推廣。校企合作和工學結合是現代學徒制的基本屬性，學徒培養過程遵循工學結合，強調做中學、學中做。

一是學材缺乏適用性。近年來，焊接機器人已逐漸成為職業院校焊接專業的標志性設備設施，然而，相應的教材開發卻很滯后。目前，正式出版的焊接機器人相關教材和學材寥寥無幾。現有教材基本上是以某種品牌或ABB弧焊機器人等主流品牌機器人的應用為參照編寫的，缺乏普遍適用性。

二是學材脫離工作過程和缺乏引導性。由于現有學材編寫主要由學校專業教師負責，學校教師缺乏生產實踐經驗，教材的編寫過程成了操作手冊的重新排列組合，導致教學過程脫離生產過程。分析現有學材發現，大部分學材是知識點的堆積和技能點的簡單排序，不符合由易而難、循序漸進的過程，缺乏邏輯性，不能很好地引導學生自主學習和激發學生的學習興趣。而在使用該學材開展教學時發現，學材難于入手，不能直接應用于教學，教師需要花費很大精力研讀教材，甚至二次開發學材，才能將其用于課堂教學。

三是學材內容深度不夠。目前，弧焊機器人應用的學材內容側重于機器人的編程與操作，關于弧焊機器人焊接工藝的篇幅較少，對如何通過改進工藝改善焊縫質量的闡述不清晰，方法不明確，講述不透徹。由于機器人屬于新興產業，機器人有一定的故障率，機器人維護維修則成為機器人應用教學重要的組成部分，如編碼器電池的更換、TCP校準、系統備份與恢復等都是機器人維護的日常項目。然而，關于機器人的日常維護保養相關內容，除在操作維護手冊中簡單提及，很少在學材中見到詳細闡述。

二、工作頁開發的必要性

工作頁是現代學徒制人才培養模式的典型學材，是實施工學結合的重要載體，能幫助學生（學徒）構建結構完整的工作過程，使學徒能夠高效地學習知識和技能，學會如何工作。

（一）工作頁特點

一是工作頁具有很強的指引性。工作頁運用一系列引導性問題，引導學生了解工作任務、明確工作要求、制定工作方案、實施任務、質量檢驗、評價反饋。以任務為驅動、問題做導向，指引學生在完成具體的工作任務過程中學習知識、掌握技能。

二是工作頁遵循認識規律。認識的本質是在實踐基礎上主體對客體的能動反映。工作頁以具體的工作任務為載體，使用過程體現了“做中學、學中做，學做合一”。學生從實踐中產生感性認識，然后能動地發展到理性認識，再從理性認識回到實踐并指導實踐，實現理性認識到實踐的飛躍。

三是工作頁能有效評價教學。工作頁采用過程評價與結果評價相結合，個體評價與綜合評價相結合的評價方式。評價對象包括教學目標、學習態度、職業素養、知識技能等。評價結果具體且量化，可檢測、可衡量，采用自評、學生互評、小組評議、教師評價等多維度評價手段。此評價操作性強，實效性高。

（二）“焊接機器人應用”工作頁開發的必要性

“焊接機器人應用”是一門專業性強、緊密對接產業的焊接技術應用專業的核心課程，包括焊接機器人基礎知識、手動操縱機器人、機器人編程與焊接、機器人故障排除、機器人日常維護等內容。課程目標定位是能規范使用機器人焊接出高質量的焊縫。此目標通過認識機器人、操縱機器人、規范應用機器人等一系列具體的工作任務達成，該過程體現了“實踐——認識——實踐”的認識規律。可見，通過工作頁開展“焊接機器人應用”課程教學，是保障教學目標達成的有效途徑?！昂附訖C器人應用”工作頁的開發與使用將彌補目前公開出版教材的不足;有效解決“教什么，如何教，學什么，如何學”的教學難題，對焊接技術應用專業人才培養質量提升起到舉足輕重的作用。

工作頁是實施一體化教學的主要載體，能幫助學生構建結構完整的工作過程、實現有效學習、學會如何工作。目前，“焊接機器人應用”課程相關學材缺乏普遍適應性，內容深度不夠，脫離工作過程，缺乏引導性，因此，整合資源、開發工作頁具有緊迫感和實用性。

三、工作頁開發研究與實踐

（一）校企共同開發和提取典型工作任務

現代學徒制將傳統的學徒培訓方式與現代學校教育相結合，是一種學校與企業式的職業教育制度[1]?，F代學徒制最主要的特征是校企雙主體育人，校企共同探究“培養什么樣的人才，如何培養，如何評價”。學習和工作過程以工作頁為載體，經由企業和學校雙方共同研究開發的工作頁更具廣泛的適應性和有效性。

工作頁由若干個典型工作任務構成。典型工作任務包含職業“隱性知識”和技能，通過了解典型工作任務的內涵及其工作過程，才能確定學習目標和教學內容[2]。典型工作任務應能代表職業或行業的典型工序。例如，機器人焊接廣泛應用于工程機械制造、汽車制造、鐵道交通建設、船舶制造等領域，而在諸多領域中，“T型焊接接頭”普遍存在，因此“T型接頭焊接”可作為機器人焊接的典型工作任務之一。

（二）焊接機器人應用知識和技能的解構與重構

根據職業標準和職業特征，機器人焊接工作過程包括編程、焊前準備、焊接、焊后檢驗四個步驟。其中，編程可通過示教編程、離線編程、自主編程等方式實現。目前，示教編程和離線編程技術已成熟應用于搬運、裝配、噴涂及焊接行業。職業院校大多數是通過示教編程開展“焊接機器人應用”課程教學。

為體現工作任務的典型性和科學性，根據職業標準，對機器人焊接的知識、技能進行解構與重構，以保證知識和技能的系統性。以焊接機器人操作（初級工）為例，根據職業工種級別的知識和技能要求，結合職業特點及學生的學習規律，提取“移動機器人找點”“機器人焊字”“中厚板T型接頭平角焊”“管—板平角焊”四個工作任務，如表1所示。在完成工作任務的過程中，學生能夠循序漸進地學會規范使用機器人。

（三）工作頁設計體現工作過程的邏輯性

工作頁作為開展“學做合一”的載體，應充分體現工作過程的邏輯性，融合企業生產“接收任務——工作準備——工作過程——產品驗收”四大工作程序（如圖1所示），從而向學生灌輸“7S”理念，在培養專業能力的同時增強方法能力和社會能力，最終形成綜合職業能力。如表1所示，在“中厚板T型接頭平角焊”教學過程中，先做好準備工作，包括硬件準備和軟件準備。硬件準備是指機器人、電源、周邊設備的安全檢查，水、電、氣、工件及焊接材料的準備;軟件準備是工作人員應具備的知識能力，包括直線擺動插補及運動指令，機器人中厚板T型接頭平角焊示教編程與焊接工藝參數，機器人焊接程序選擇與模式切換方法以及焊縫表面缺陷等相關知識。工作準備過程是學生學習知識的過程。然后，是工作任務的執行、產品質量驗收，最終實現理論知識的學習和技能的提升。

（四）工作頁設計遵循學習的漸進性

工作頁具有引導使用者學習和工作的功能，強調因材施教、透徹的學情分析，從學生興趣和企業崗位生產要求出發布局知識和技能，體現先感性認識后理性歸納、從簡單后復雜，循序漸進、螺旋上升的特點。知識、技能的布局遵循學習者的學習規律，由易到難、感性認識到理性認識的螺旋式上升[3]。如表1所示，工作任務1“移動機器人找點”的作用是認識機器人;工作任務2“機器人焊字”要求學生在認識機器人的基礎上嘗試使用機器人進行平敷焊，可引導學生敷焊自己的姓名，增強任務的驅動性，激發學生的學習興趣，初步構建學生對機器人的感性認識;任務3、4是任務2知識技能的再現與遞進，實現知識技能螺旋式的提升。（見圖2）

（五）工作頁學習評價系統的有效性

學習評價是判斷學習目標是否達成的有效手段。對企業而言，工作評價有效性的判斷依據是看評價是否能夠促進產品質量的提高，是否能夠促進工作效率的提高，將企業評價理念引入學校的學習評價，對培養質量和效率意識具有立竿見影的效果。例如，可將學習評價過程化、分段化。學生完成某一學習任務相當于在企業完成某一生產項目，完成效果（完成數量和質量）計入季度或年度考核，即完成某一學習任務產生一個或多個平時成績的分量，多個分量取平均值。這樣，教學評價可實現真正的過程評價、有效評價。

四、成效與反思

（一）成效

基于工作過程，對接崗位需求，校企共同開發工作頁，為現代學徒制培養焊接機器人應用人才提供了良好載體，促進了現代學徒制人才培養模式步入實際性的實施和推廣階段?！昂附訖C器人應用”工作頁的開發體現工作過程的邏輯性，遵循學習的漸進性，使用成效明顯。

一是工作頁具有普遍適用性。工作頁涵蓋了ABB、松下、時代等品牌機器人應用的知識和技能，從認識機器人、操縱機器人、應用機器人、故障排除等四個方面由淺入深、從易到難分別闡述。工作頁使用過程能夠實現理實一體化，體現工學結合，實用性強。

二是工作頁能有效引導教學活動。工作頁以問題為導向，將知識技能項目化、碎片化。實踐項目程序化，圖文并茂、虛實結合，重點突出、層次分明，能有效引導學生學習。

三是工作頁能解決專業性問題。工作頁以高效、高質量焊接為落腳點，滲透了焊接工藝的相關知識和技能，列舉了機器人在諸多特殊位置焊接成型難的解決方案措施，根據工作頁的引導開展教學實踐，有效改善了焊縫質量。

（二）反思

工作頁的使用成效需通過實踐檢驗。在使用工作頁開展教學實踐過程中，筆者發現”焊接機器人應用”工作頁還存在較大的改進空間，主要有以下幾方面。

一是工作頁開發思路要緊跟產業發展。焊接機器人是產業轉型發展的產物，產業發展方向決定著職業教育的辦學思路。工作頁開發思路只有緊跟支柱產業的發展，才能更好地滿足職業教育教學需求，培養高技能人才，服務產業發展。

二是工作頁內容應緊密對接工作崗位和有效引導實際工作。職業教育教學內容來源于真實工作崗位，教學過程應與工作過程較好地對接。工作頁是教學實踐的有效載體。開發團隊需深入企業調研，走訪專家，引進企業兼職教師共同合作開發，緊密對接工作崗位，提取焊接機器人應用的典型工作任務，以典型工作任務為載體，以培養學生的綜合職業能力為目標，重構知識體系，優化工作頁結構體系。工作頁應具有能夠引導使用者解決實際問題的基本屬性，如提高焊縫質量，排除機器故障等。

三是工作頁應對接智能制造。智能制造是工業發展的必然趨勢，機器人自動化生產線已經廣泛應用于汽車制造、船舶制造、工程機械等行業領域。焊接自動化、智能化已成為焊接技術應用專業發展的風向標。對接智能制造開發新型活頁式教材學材，將有效提高“焊接機器人應用”課程的教學質量。

現代學徒制培養焊接機器人應用技能人才需要校企深度合作，共同開發“焊接機器人應用”工作頁，根據焊工國家職業標準，結合職業特征，在深入開展學情分析的前提下，對焊接機器人應用的知識點與技能點進行解構和重構，對接企業的工作過程，開發具有工作邏輯性、知識技能遞進性、評價系統科學有效性的工作頁，以有效引導學生快樂學習知識，高效獲取技能。

參考文獻：

[1]徐安書.現代學徒制人才培養模式初探——以重慶工貿職業技術學院食品專業為例[J].重慶工貿職業技術學院學報，2015（1）：57-60.

[2]趙志群.職業教育工學結合一體化課程開發指南[M].北京：清華大學出版社，2010：62.

[3]曾繁京，黃正源.化工單元學習工作頁[M].桂林：廣西師范大學出版社，2015：1.

（責任編輯：張維佳）