活頁式教材在“焊接機器人綜合應用”課程教學中的探索與實踐

劉雙耀 靳國輝 魯亞楠 王偉春

浙江機電職業(yè)技術(shù)學院 浙江杭州 310053

“焊接機器人綜合應用”作為工業(yè)機器人在焊接專業(yè)應用的一門課程，在學校新建實訓室之前，焊接機器人綜合應用課程使用傳統(tǒng)教材。主要內(nèi)容包括機器人焊接電源及輔助裝置、機器人熔化極氣體保護焊焊接工藝、機器人鎢極氬弧焊焊接工藝、機器人電阻點焊焊接工藝與編程、典型焊件的機器人焊接工藝、機器人焊接缺陷、弧焊機器人焊接工藝的優(yōu)化等內(nèi)容。

現(xiàn)有教材的內(nèi)容設(shè)置偏于陳舊，且在學習過程中主要偏重于理論知識的學習，在實踐上的內(nèi)容體現(xiàn)不多，大多數(shù)現(xiàn)有教材都是以知識點為主線進行編寫，而在企業(yè)從事工業(yè)機器人維護等作業(yè)時是按作業(yè)工單作業(yè)以提高工作效率，采用項目式或任務式的活頁式教材更符合實際工作需要，但現(xiàn)有大部分教材未采用此模式[1]。

如何基于現(xiàn)有實訓室條件，對“焊接機器人綜合應用”課程進行教學改革，從而開發(fā)以柔性生產(chǎn)線為載體的新型活頁式教材成為本研究的主要內(nèi)容。教材是為了學習而服務，它的使用主體是知識學習者，如何豐富教材形式，適應新時代高職學生的學習習慣，不脫離學生實際是高等職業(yè)教育教材開發(fā)過程中需要重點考慮的因素[2]。

1 活頁式教材建設(shè)的意義及必要性

2019年1月，國務院發(fā)布《國家職業(yè)教育改革實施方案》，提出建設(shè)一大批校企“雙元”合作開發(fā)的國家規(guī)劃教材，倡導使用新型活頁式、工作手冊式教材并配套開發(fā)信息化資源[3]。無論是“產(chǎn)教融合、校企合作”的推廣，還是從“三教”改革的提出，活頁式教材的開發(fā)和使用都成了職業(yè)教育的熱詞[4]。

活頁式教材在教學中以學生為主體，培養(yǎng)學生的自主學習能力。設(shè)計的活頁式任務單中的學習任務大多來自典型、真實的企業(yè)工作任務，旨在引導學生以小組協(xié)作方式，主動在各環(huán)節(jié)“讀學思做”，充分發(fā)揮自身的主體作用[5]。

2 “焊接機器人綜合應用”課程標準

“焊接機器人綜合應用”是工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)焊接機器人方向的一門必修的技術(shù)專業(yè)方向課。開設(shè)在大三學年第一學期，基于學校新建的焊接機器人柔性生產(chǎn)線制定了新的課程標準，它要求學生在掌握機器人技術(shù)基礎(chǔ)、機器人操作與編程、機器人焊接工藝技術(shù)、機器人仿真基礎(chǔ)上，根據(jù)學校現(xiàn)有設(shè)備柔性生產(chǎn)線的工作任務，完成柔性線焊接工作站的安裝、調(diào)試、編程、維護等工作，并會設(shè)計、完成柔性線多臺機器人協(xié)同工作虛擬仿真等工作。

3 “焊接機器人綜合應用”課程應用活頁式教材的教學改革探索與實踐

3.1 活頁式教材設(shè)計總體思路

本活頁式教材開發(fā)以學校新建的柔性生產(chǎn)線實訓室為載體，對接機器人項目系統(tǒng)集成調(diào)試公司對調(diào)試人員的崗位需求，將企業(yè)需求與教學內(nèi)容對接進行教材的開發(fā)。

本活頁式教材按照“行業(yè)人才需求為導向(下圖是對機器人項目系統(tǒng)集成調(diào)試公司對調(diào)試人員的崗位需求及能力進行的初步調(diào)研)，以學生能力培養(yǎng)為中心，促進學生自主學習”思路進行教材開發(fā)設(shè)計，強化“學習資料”和企業(yè)單點式教材的功能。

以柔性生產(chǎn)線為載體，將企業(yè)的單點教程作為活頁式教材的參考資料，本活頁式教材以企業(yè)標準作為課程實踐標準，比如以汽車柔性焊接生產(chǎn)線的機器人程序命名標準，作為KUKA主程序和焊接程序等。

在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，本活頁式教材開發(fā)主要是以學校現(xiàn)有的柔性生產(chǎn)線為載體，提取了柔性生產(chǎn)線的點焊實施案例、柔性生產(chǎn)線搬運和上下料實施案例、KUKA與PLC通過OPC虛擬調(diào)試、KUKA雙機協(xié)同焊接案例等案例，案例內(nèi)容穿插程序設(shè)計標準、企業(yè)柔性生產(chǎn)線實際程序規(guī)范、KUKA機器人高級編程實例，案例內(nèi)容由易到難，適應學生循序漸進的學習過程，逐漸解決了專業(yè)理論與實踐技能脫節(jié)的矛盾，引導學生在解決真實項目任務過程中養(yǎng)成良好的自主學習習慣和職業(yè)素養(yǎng)。

3.2 課程內(nèi)容規(guī)劃

本教材以學?，F(xiàn)有的柔性生產(chǎn)線為載體，貼近機器人項目系統(tǒng)集成調(diào)試公司對調(diào)試人員崗位需求，提取了五章內(nèi)容，分為八個大項目，一共20個子任務。具體內(nèi)容規(guī)劃如下表1所示。

表1 課程內(nèi)容規(guī)劃

活頁式教材設(shè)計了典型的工作任務，突出了職業(yè)能力的培養(yǎng)。項目(任務)內(nèi)容從機器人工作站的配置到通信設(shè)置，包括生產(chǎn)線前期仿真規(guī)劃、調(diào)試以及程序標準到后期的機器人高級應用，突出工業(yè)機器人焊接、搬運等工作站集成調(diào)試工作過程的完整性和完成工作所需要的綜合職業(yè)能力[2]。

3.3 活頁式教材的內(nèi)容設(shè)計

內(nèi)容設(shè)計是整個活頁式教材開發(fā)的核心，活頁式教材的設(shè)計內(nèi)容也應當遵循職業(yè)能力培養(yǎng)的特點[6]。本活頁教材的內(nèi)容設(shè)計主要是基于工作過程的活頁式開發(fā)，引導學生完成相應的工作流程。以下以工作任務2“標準Beckhoff輸入輸出模塊配置”為例說明。

表2 工作過程活頁式教材

活頁式教材機器人項目集成調(diào)試工程師崗位需求的技能分解成一個個項目、項目下的一個個子任務，將每個任務設(shè)計成一個個活頁，例如，配置標準Beckhoff輸入輸出模塊中設(shè)備文件的導入、輸入輸出模塊添加、輸入輸出信號映射、編譯和安裝等崗位能力貫穿于活頁式教材之中，讓學生在“做中學”的過程中掌握知識、提升技能和職業(yè)素養(yǎng)[7]。

活頁式教材中筆記一列是學生對于該模塊任務的反思，用于記錄學習中的問題、心得，以及主要的關(guān)鍵地方。

3.4 活頁式教材融入思政元素

活頁式教材應用既有知識、技能傳授的功能，也被賦予以德樹人的教育功能。新型活頁式教材建設(shè)要以立德樹人為根本任務，堅持育人導向，推動專業(yè)課程與思政課程同向同行、協(xié)同發(fā)展[8]。

以實訓室柔性生產(chǎn)線為載體，根據(jù)每一項目以及每一個任務的內(nèi)容，將滲透在課程中的思政元素充分挖掘出來，使其成為隱性思想政治教育的有效素材，自然地滲透到課程教學中。

表3 課程思政元素及教學方法(部分任務)

3.5 作業(yè)與評價

本活頁式教材的任務體現(xiàn)開放性和創(chuàng)新性，要求學生在課堂內(nèi)容的基礎(chǔ)上有一定的提升和創(chuàng)新性與自主性，同時體現(xiàn)學生分組與組內(nèi)成員之間的團結(jié)協(xié)作，學生可以發(fā)揮自主能動性。

對于評價模塊，分為過程的評價和結(jié)果的評價，考核為各占50%的比例。以任務3：Beckhoff輸入輸出模塊配置為例，說明如表4和表5。

表4 過程檢查表

表5 結(jié)果檢查評價表

小組與其他小組之間可以展示分享項目成果，總結(jié)工作收獲和問題的解決思路和方法，并根據(jù)其他學員的意見提出改進措施，其他小組在展示完畢后可以相互提問。

結(jié)語

本活頁教材開發(fā)以學校新建的柔性生產(chǎn)線實訓室為載體，將現(xiàn)有柔性生產(chǎn)線工藝實現(xiàn)過程、柔性生產(chǎn)線產(chǎn)品工藝設(shè)備、生產(chǎn)線機器人集成應用、現(xiàn)有機器人設(shè)備程序、機器人點焊、弧焊工作站集成方法和過程等作為教材主體內(nèi)容。

本教材以學?，F(xiàn)有的柔性生產(chǎn)線為載體，提取了柔性生產(chǎn)線的點焊、弧焊等實施案例，案例內(nèi)容由易到難，同時根據(jù)每一項目以及每一個任務的內(nèi)容，將滲透在課程中的思政元素充分挖掘出來，使其成為隱性思想政治教育的有效素材，自然地滲透到課程教學中。活頁教材針對學生對項目和任務完成的情況做了評價分析表，學生可以進行自我評價、互相評價以及教師評價，使學生在課堂及課后不斷完善，做得更好。