依托技能競賽的工業機器人專業一體化教學改革思路

陳忠厚

（安徽蕪湖技師學院，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

從2008 年6 月開始，教育部提出了“普通教育有高考，職業院校有競賽”的口號，舉辦了第一屆全國職業院校技能競賽。2011 年，我國第一次組隊參加世界技能競賽，隨著國家和各級政府大力發展職業教育的各種利好政策以及我國選手在世界技能競賽屢獲殊榮，人們對職業教育有了新的認識，各類技能競賽遍地開花，在全國范圍內大力推動各行業技能競賽，技工院校更將此作為教學改革的方向標，引領學校專業發展、推進學校課程改革、優化課堂教學模式、建設優質師資隊伍都有著積極意義。

人力資源社會保障部在《關于深化技工院校改革大力發展技工教育的意見》（人社部發〔2021〕30 號）和《技工教育“十四五”規劃》（人社部發〔2021〕86 號）中提出持續推進工學一體化教學改革，并將其作為技工教育質量提升計劃的重要內容[1]。

作為技工類院校，其職責以提升學生的綜合職業能力為中心，以對接企業需求為導向，助力區域經濟發展。不同于教育口學校專業相對固定，技工院校開設的專業更具有靈活性、前瞻性。通過對行業企業的用工需求，區域經濟發展的動向調研，技工院校可根據調研、專家座談等形式判斷新增專業的可行性、必要性。在專業開展實施過程中，可通過企業訂單班、邀請行業企業專家學者指導、到企業跟班實訓等形式來確保專業學生學習成果，通過特色課程，深化推進工學一體化工作，培養符合企業需要的高技能技術工人[2]。

如何將技能競賽作為突破口，將技能競賽更好融入專業的一體化教學改革之中，這是值得我們作為技工類院校老師去思考和研究的，以下為本人對技能競賽為引領的一體化課程教學改革的幾點看法。

1 工業機器人的特點

德國4.0 和中國制造2025 的相繼提出，各行各業掀起了智能制造熱潮，中國是全球第一大工業機器人應用市場，相比于傳統的工業設備，工業機器人憑借著其易用性、智能化水平高、生產效率及安全性高、易于管理且經濟效益顯著等特點，在高頻、高危、有毒有害等環境下施工作業。

1.1 機器人的易用性

緊隨我國制造行業的突飛猛進，工業機器人的應用也不再局限于汽車領域，大到航母的建造，高鐵的開發，小到簽字筆的生產都有廣泛的應用，如圖1 所示。由于機器人技術發展迅速，與傳統工業設備相比，工業機器人的使用不僅使產品的價格差距越來越小，而且產品的個性化程度高，因此在一些工藝復雜的產品制造過程中，可以讓工業機器人替代傳統設備，這樣就可以在很大程度上提高經濟效益。

圖1 工業機器人行業應用分析

1.2 機器人的智能化水平

隨著工業機器人技術向高性能化、智能化、模塊化和系統化方向發展，其智能化水平更趨明顯，可以讓人們免除復雜的操作。特別是在深水探測、航空航天領域也見到機器人的身影。

1.3 生產效率高

隨著人們對產品需求及質量要求越來越高，市場需求迫使工廠對現有設備進行升級，如何提高生產效率及保證產品質量的穩定性，通過對工業機器人的有效管理，不僅解決用工問題，同時也能避免員工因長期高強度作業產生疲勞等造成產品質量及能效問題，經濟效益和安全性能得到進一步加強。

2 工業機器人專業技能競賽技術特點

工業機器人技能競賽是一個搭建技能人才展示精湛技能、相互切磋技藝的平臺，充分展示技工院校本專業教學改革成果以及該專業崗位通用技術與職業能力，對搭建行業企業參與、技工院校專業教學改革、提升專業人才培養水平等，都有極大的促進作用。同時，通過比賽，能夠營造全社會崇尚技能、尊重技能人才、重視技能人才工作的良好氛圍，激勵更多學生成為高技能人才努力[3]。

工業機器人專業技能競賽突出工業機器人的應用特點，緊跟裝備制造業的轉型升級，通過弘揚愛崗敬業、精益求精的工匠精神，以培育支撐中國制造、中國創造的高技能人才隊伍精確定位，通過賽事平臺，重點考察工業機器人應用與維護、機電一體化、自動化等專業學生對新知識、新工藝、新方法、新技能的掌握情況，注重專業知識的綜合性、能力的綜合性、動手動腦的能力、創新的能力以及現場隨機應變的能力。以2019 年中國技能競賽——第三屆全國工業機器人技術應用技能競賽為例，此次賽事具有以下技術特點：（1）緊密結合工業機器人技術的發展要求，引入新的考核知識點。在此次賽事中，AGV 小車的引入，添加了物流機器人的技能考核，同時也重點考核AGV、SCARA 和傳統六軸機器人的協同配合。（2）覆蓋應用廣。通過賽事平臺，將目前工業機器人的典型應用搬運、裝配、碼垛、打磨、檢測等有機融合編程應用的全過程。（3）弘揚工匠精神、更加注重細節。不僅要求選手從容獨立、踏實務實，還要擯棄浮躁、寧靜致遠，更要做到精致精細、執著專一。比賽中，工作站裝配尺寸誤差±2 mm，扎帶均勻分布、間隔5 cm 等都反映出細節的重要性。（4）超前性、開放性。智能物料傳送平臺不僅展示在5G 環境下AGV 小車調度和控制，而且可實現基于給定任務下系統創新設計。

3 依托技能競賽的技術方案實施專業教學改革的思路

3.1 以技能競賽的技術方案修訂專業教學標準

一個專業的課程標準決定了該專業發展的軌跡，一項技能競賽的技術方案，往往需要結合本省、本地區的企業、行業相關職業崗位的實際情況，通過調查研究，綜合分析，能夠體現出該區域該職業的最高的職業技能水平及綜合素養能力。而這一點，與一體化的教學標準的建立不謀而合，在開發專業教學標準時，我們首先需要調研，了解區域行業企業的崗位需求，培養目標，并將職業崗位能力、課程標準和學習任務等環節貫穿全過程。各技工院校可根據區域發展情況，進行更加符合的本土化實施的方案調整。

以技能競賽為抓手，進行人才培養模式改革，不斷探索專業設置、課程設置、教學模式和教學評估機制的改革，做到技能競賽貼近行業企業實際，技能與生產實際相一致，不斷提高培養符合企業要求高素質技術技能型人才的能力。

近些年來，隨著制造產業的轉型升級，智能制造產業列為國家重點發展的對象，以工業機器人為代表的專業技能競賽全面爆發式增長，諸如全國人工智能技能競賽、全國服務制造性技能競賽、工業機器人應用技術技能競賽等。而這些技能競賽的舉辦，加快了技工院校工業機器人專業一體化教學推進的步伐。專業從無到有，從有到強，從強到精，某種意義上技能競賽一直陪伴走來。我院于2013 年在安徽省率先在汽車維修專業開設工業機器人操作實訓課程，2016 年正式開設工業機器人應用與維護專業，從開始沒有教材只能通過設備說明書講解到后來參與課程標準制定，課程開發，無不與多年參加工業機器人技能競賽戚戚相關，多次邀請機器人行業專家、設備集成技術骨干、評審專家、設備應用廠商到校召開座談，對課程標準開發提出改進意見。充分發揮技能競賽成果引領作用，積極將技能競賽相關的技能理念、技術標準和評價體系引入到課程教學體系，促進專業課程體系建設，2022 年工業機器人應用與維護專業入選國家人社部一體化課改專業。

3.2 根據競賽模塊設計專業教學模塊

一體化典型任務的提煉在一體化課改中扮演著十分重要的角色，一般一體化教學使用的案例應從企業生產應用和維修過程中進行提煉，如6 軸伺服電機的安裝，TCP 點的校驗等，同時在教學過程中，也可以結合技能競賽考察點的設計，充分考慮設計的案例是否符合具體的生產實際具有典型性。技能競賽的項目設計代表了企業實際崗位的需求，其模塊設計往往體現該崗位需求的技能水平，其先進性和前瞻性更多要求各技工院校進行深入的研究，并將競賽的模塊與專業教學的一體化任務有機結合起來，使專業教學內容更加貼近生產實際，專業教師可根據專業特點，將企業的具體生產任務與專業技能點有機結合，二次開發典型性任務，既調動專業教師參與行業積極性，又促進專業教學與生產實際的有機融合。在教學實施工程中，對開機報警這一案例進行剖析挖掘，教師應考慮到圍繞這一現象，學生應該掌握哪些知識點，如何在教學過程中使學生掌握以上知識點。一般在省賽中，會有涉及以上現象，其實是考察學生綜合能力的一種形式，但大部分學生在技能訓練中都容易忽視或沒有加以訓練。在日常教學中，教師可以將其作為一個微任務或者衍生任務進行講解，就要求教師在平時教學中注意找出兩個不相干的任務的共同點。同時技能競賽的評價體系也為教師在日常教學中了解學生對知識點的掌握提供一個動態參考，促進理論和技能的雙結合。專業老師可通過技能競賽的評價體系，參考其評價的先進方式和理念，突出“以學生為中心”的教學模式，各種教學手段結合，構建“以學生為主體”的評價體系和方法。

3.3 將競賽訓練與素質培養相結合

通過技能競賽，將技能競賽與學習方法和積極性有機結合，在訓練中端正態度，競賽辦和系部共同管理競賽項目，在日常技能競賽中融入工匠精神，培養學生自我管理能力，鍛煉毅力、刻苦鉆研以及良好的職業道德情操。我們知道，技能競賽訓練過程中，不論是強度還是知識儲備較日常教學的學習數倍關系，不光是量的積累更是質的飛躍，通過技能訓練，在專業操作上更加專業、更加規范，相互學習過程中更能促進技能的快速進步。工匠精神的融入，絕對不是一句口號，而是要落到實處，在日常教學實訓、技能比賽中都需要將其常規化、制度化、規范化。從容獨立、腳踏實地、專一精技是每一個勞動者的工作準則，在教學中，我們要將素質培養與技能水平提高齊頭并進，兩手都要硬。

3.4 將競賽內容融入課堂教學

由于技能競賽所涉及到內容豐富，不僅需要比較全面的理論知識、較強的實踐操作水平和綜合應用能力，而且還需要良好的職業素養和現場應變能力，而這些就需要在日常教學中老師進行必要的滲透，在典型任務中去剖析，分解到各個微任務中去。工業機器人專業的老師在日常教學中可以將一體化任務細化，如工業機器人基礎技能實訓、工業機器人操作技能實訓、工業機器人編程技能實訓、工業機器人仿真實訓等，同時將職業素養、勞動規范等融合典型任務中去，進一步在日常教學過程中幫助學生提升技能水平的同時樹立自信。

一些新知識、新設備要及時補充到日常教學中去，教學資源不斷更新，力求學生能學到專業最前沿知識和應用。同時在日常訓練中也要加強綜合性訓練，智能制造產業升級，多學科交叉是必然，在日常教學教學中，隨時補充交叉學科知識也大有必要。

3.5 通過技能競賽促進實訓室的建設

一體化實訓室是職業學校開展一體化教學的重要場所，技能競賽的前瞻性不僅體現在其技術要求代表行業發展的最新趨勢，更加引領專業實訓室的一體化建設，很多技能競賽都是建立在實訓設備、平臺基礎之上。而專業的發展不僅需要專業課程標準、學習任務，還要依賴教學平臺去實施。許多技工院校往往根據自身發展規劃及專業教學實際需要，將實訓場地建設成一個集教學、技能競賽、培訓、技能鑒定等多緯的人才培訓場所，實訓室不再作為一個實訓場所的形式存在，而是一個載體，滲透著職業特點，促進整個專業建設，畢竟能夠參加技能競賽的學生只是很小的那一部分，而我們培養的重點是絕大部分想成為高技能的學生。有了高屋建瓴的實訓室，優秀的師資隊伍，一體化的教學模式、良好的校企合作、產教結合等方式讓專業更精更強[4]。

技能競賽也是校企合作、工學結合的另一種體現形式，學院與眾多行業企業進行專業合作，通過共商專業課程標準，共建師資隊伍，共同打造實訓場所，共評教學效果等，進一步深化校企合作機制，工業機器人專業一體化實訓室在眾多行業企業的參與下，更好地發揮引領帶頭作用，發揮著基地培養高技能人才的重要使命。

4 結語

技能競賽對技工院校以賽促教，創新一體化課程體系，制定工廠與學校相融合、知識與技能并駕齊驅的課程標準，提升學生綜合素質。以賽促練，突出技工教育教學內容改革的針對性、實用性、操作性要求。以賽促學，通過深化產教結合、校企合作，把企業的理念、文化、技術需求融入到教學過程中，培養更能適合企業需求的高技能人才，進而促進一體化教學改革和人才培養模式的轉變。