孟祥海，王 偉（.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 06399；.唐山學(xué)院，河北 唐山 06300）

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基于綠色技能開發(fā)背景下焊接機(jī)器人課程教學(xué)模式的探討

孟祥海1，王 偉2
（1.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299；2.唐山學(xué)院，河北 唐山 063020）

摘 要：本文主要研究了基于綠色技能開發(fā)背景下焊接機(jī)器人課程教學(xué)模式改革。首先對(duì)綠色技能概念進(jìn)行闡述，分析開設(shè)機(jī)器人課程作為綠色技能開發(fā)的必要性，以及其在教學(xué)上面臨的問題；通過“傳統(tǒng)式”和“項(xiàng)目式”兩種教學(xué)方法比較，得出“項(xiàng)目式”教學(xué)方法是更加適合培養(yǎng)綠色技能人才，應(yīng)重視機(jī)器人技能大賽和的行業(yè)展銷會(huì)引領(lǐng)作用；最終通過綠色機(jī)器人教學(xué)課程改革培養(yǎng)優(yōu)秀的焊接人才，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)綠色焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)提供強(qiáng)大的焊接人才儲(chǔ)備力量。

關(guān)鍵詞：綠色技能；焊接機(jī)器人；項(xiàng)目式；教學(xué)方法

0 引言

綠色技能是對(duì)某一崗位或某一工作過程有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排、可持續(xù)發(fā)展的技能。可持續(xù)發(fā)展是指滿足當(dāng)前需要而又不削弱子孫后代滿足其需要能力的發(fā)展，是合理使用并且提高自然資源的發(fā)展，它的提出順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的需求。

目前還沒有其它方法能夠比焊接更為廣泛地應(yīng)用于金屬的連接，并對(duì)所焊的產(chǎn)品增加更大的附加值。眾所周知，我國(guó)焊接行業(yè)目前主要存在環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高和能源有效利用率低等諸多方面的問題，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保將成為焊接行業(yè)在新形勢(shì)下的艱巨任務(wù)。比如廢氣、廢渣、廢水的排放、資源的浪費(fèi)、焊接質(zhì)量的隱患，都是破壞環(huán)境和非可持續(xù)發(fā)展的表現(xiàn)。那么如何開發(fā)低碳、環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展的焊接專業(yè)綠色技能點(diǎn)，對(duì)于提高各個(gè)環(huán)節(jié)要素的崗位生產(chǎn)至關(guān)重要，對(duì)指導(dǎo)綠色技能通用內(nèi)容的開發(fā)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。許多國(guó)家已經(jīng)把發(fā)展工業(yè)機(jī)器人作為高技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略目標(biāo)列入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃[1]。焊接機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人在焊接方面的研究應(yīng)用，它具有可靠的穩(wěn)定性和高焊接質(zhì)量，改善了勞動(dòng)條件，同時(shí)提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，在汽車、造船、工程機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)器人焊接技術(shù)已經(jīng)作為焊接專業(yè)綠色技能點(diǎn)之一[2]。

1 開設(shè)焊接機(jī)器人課程

1.1 焊接機(jī)器人的應(yīng)用

依據(jù)我國(guó)制造業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)和機(jī)器人本身特點(diǎn)，縱觀當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，其應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車及工程機(jī)械三個(gè)行業(yè)里，比例分別達(dá)到了65％、15 ％和16 ％，電器、自行車、機(jī)車、航空航天等其他行業(yè)也有涉及，占4％[3]?？梢钥闯瞿壳笆袌?chǎng)上焊接機(jī)器人的應(yīng)用還是比較廣泛，那么就會(huì)需要更多的焊接機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的高素質(zhì)、高技能型人才。

1.2 必要性

1.2.1適應(yīng)市場(chǎng)的需求

從目前國(guó)內(nèi)機(jī)器人擁有量來看，與國(guó)外差距很明顯。來自國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2013年多用途工業(yè)機(jī)器人的中國(guó)裝機(jī)量達(dá)到11 318臺(tái)，同期在日本這一數(shù)字達(dá)到552 720臺(tái)，在德國(guó)達(dá)到254 133臺(tái)，與我國(guó)高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)不相適應(yīng)。盡管我國(guó)目前機(jī)器人保有量不多，但是預(yù)計(jì)以每年20 000臺(tái)的增長(zhǎng)速度，在未來幾年機(jī)器人數(shù)量必將成為世界第一。所以說我國(guó)仍然是世界上工業(yè)自動(dòng)化相對(duì)比較落后的國(guó)家，但未來還有很大的增長(zhǎng)空間[4]。

從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變過程中，國(guó)內(nèi)與工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的行業(yè)很快將迎來一個(gè)高速增長(zhǎng)期。近年以來，廣東、浙江等省相繼出臺(tái)政策，實(shí)施機(jī)器人換人的計(jì)劃。為社會(huì)提供應(yīng)用型人才的高職院校應(yīng)響應(yīng)社會(huì)對(duì)各類工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才的需求，盡快開設(shè)工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)課程，尤其是焊接機(jī)器人相關(guān)課程，提供滿足社會(huì)需求的合格人才。

1.2.2減少污染，美化環(huán)境

對(duì)于現(xiàn)階段一些中高職院校的焊接專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)還主要以焊條電弧焊為主，因?yàn)楹笚l電弧焊項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，焊接設(shè)備簡(jiǎn)單，焊接材料成本低，所以是大多數(shù)高校的首選。但是在實(shí)訓(xùn)過程中勢(shì)必帶來大量的有毒有害氣體、煙塵，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。而作為自動(dòng)化程度更高的機(jī)器人焊接實(shí)訓(xùn)，則應(yīng)用的是氣體保護(hù)焊技術(shù)（CO2、MAG、Ar等），產(chǎn)生的煙塵少，噪音低，環(huán)境污染大大降低[5]。另外，作為焊接專業(yè)的“新產(chǎn)品”在滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的前提下，更加給實(shí)訓(xùn)室增加一道亮麗的風(fēng)景線。

1.3 面臨的困難

1.3.1專業(yè)認(rèn)識(shí)不到位

雖然近些年我國(guó)已經(jīng)加大了對(duì)職業(yè)教育的投入，但是由于多年來傳統(tǒng)思維模式的禁錮，使職業(yè)教育的發(fā)展受到限制和發(fā)展。勢(shì)必導(dǎo)致政府對(duì)職業(yè)院校的資金投入不足，尤其是實(shí)訓(xùn)室建設(shè)資金，進(jìn)而影響實(shí)踐的教學(xué)。加上大背景下機(jī)械制造業(yè)蕭條，焊接專業(yè)生源也是每況愈下。還有些觀點(diǎn)認(rèn)為，焊接機(jī)器人專業(yè)課程應(yīng)該是本科及其以上研究型大學(xué)才應(yīng)開設(shè)的學(xué)科，對(duì)于職業(yè)院校沒必要開設(shè)。綜合以上幾種因素，就必然會(huì)導(dǎo)致焊接專業(yè)發(fā)展得不到重視，那么機(jī)器人焊接技術(shù)勢(shì)必會(huì)受到牽連。從我們大量的社會(huì)調(diào)研得出結(jié)論，按照不斷完善的焊接專業(yè)人才培養(yǎng)方案培養(yǎng)出來的焊接機(jī)器人操作技術(shù)的學(xué)生，正是企業(yè)所需要的，能滿足企業(yè)自動(dòng)化焊接生產(chǎn)需要。可以說，得到生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)可就是教學(xué)的最大動(dòng)力和學(xué)校發(fā)展專業(yè)教學(xué)的方向。

1.3.2機(jī)器人設(shè)備昂貴

根據(jù)目前市場(chǎng)的價(jià)格，由于大部分焊接機(jī)器人還是靠從日本、歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口，所以每臺(tái)焊接機(jī)器人的價(jià)格還是比較昂貴，一般在20萬元以上，有的甚至在100萬以上，加上可以進(jìn)行焊接機(jī)器人授課的專業(yè)老師數(shù)量不多，也會(huì)導(dǎo)致這門學(xué)科發(fā)展滯緩。因此還應(yīng)加大師資力量的培訓(xùn)力度。

1.3.3改變傳統(tǒng)觀念

盡管從某種程度上，焊接專業(yè)并不能得到社會(huì)尤其是學(xué)生家長(zhǎng)的認(rèn)可，但是我們需要通過更加智能化、現(xiàn)代化的機(jī)器人焊接技術(shù)，改變這一傳統(tǒng)觀念，拓寬他們的視野。我們可以通過多種手段，使他們深入了解焊接技術(shù)，比如可以帶相關(guān)學(xué)生到自動(dòng)化程度較高的日系、韓系、德系汽車企業(yè)進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，通過企業(yè)理念的熏陶，親身體會(huì)到焊接自動(dòng)化的魅力，讓他們感到焊接場(chǎng)所同樣是你理想的工作環(huán)境。

站在焊接專業(yè)綠色技能角度，高職院校應(yīng)更加重視機(jī)器人焊接課程教學(xué)，因?yàn)樗膽?yīng)用前景好、生產(chǎn)效率更高效、焊接品質(zhì)更優(yōu)良、焊接綜合成本更低廉、更加適應(yīng)市場(chǎng)需要，可以說真正達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的作用。

2 綠色教學(xué)模式

2.1 傳統(tǒng)式教學(xué)

2.1.1只講理論

這種最基本的傳統(tǒng)教學(xué)形式，單一、片面地向?qū)W生講授理論知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力差，在畢業(yè)后面向社會(huì)企業(yè)根本沒有競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是對(duì)于高職院校的學(xué)生。當(dāng)然這不單是教學(xué)手段的問題，而且也體現(xiàn)了學(xué)校在師資力量方面投入不足[4]。主要體現(xiàn)在兩方面，一是硬件方面，學(xué)校根本沒有足夠資金來購(gòu)買相關(guān)焊接機(jī)器人試驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備；二是軟件方面，大部分專業(yè)老師是從學(xué)校畢業(yè)直接到學(xué)校教學(xué)，實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)非常少，加上后期培訓(xùn)不足，有的老師根本沒有接觸過焊接機(jī)器人，因此根本沒有能力進(jìn)行焊接機(jī)器人的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

2.1.2先理論，再實(shí)踐

這種教學(xué)模式可以說是比“只講理論”教學(xué)模式有所改進(jìn)。在這種模式中，教師在教室講解理論知識(shí)，理論講解之后安排學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行操作。這種方法，盡管增加了學(xué)生的參與度，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，但是仍以理論為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)部分院校理論和實(shí)踐的學(xué)時(shí)比例大約7：3，這對(duì)于高職院校學(xué)生來說實(shí)踐課時(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)分開講授，致使理論和實(shí)踐相脫離，沒有完全將兩者結(jié)合起來，學(xué)到的理論知識(shí)不能同時(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，導(dǎo)致學(xué)員的實(shí)踐操作能力提高的慢，技術(shù)能力不足，掌握不到操作技巧，使教學(xué)效率大大降低[6]。

2.2 項(xiàng)目式教學(xué)

“項(xiàng)目式”教學(xué)模式是真正的理論實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，它是以企業(yè)真項(xiàng)目或?qū)嵱?xùn)室虛擬項(xiàng)目為載體，教師邊教邊演示，學(xué)生邊學(xué)邊實(shí)踐的同步模式下開展，這種方法加深學(xué)生對(duì)理論記憶，在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。學(xué)生通過具體學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)鍛練，能夠熟練掌握直線、圓弧、擺動(dòng)、魚鱗片的示教操作能力，學(xué)會(huì)設(shè)置和修改示教點(diǎn)的插補(bǔ)方式、示教速度、空走點(diǎn)和焊接點(diǎn)等重要知識(shí)點(diǎn)。當(dāng)然如果條件允許，可以把學(xué)生帶到學(xué)校周邊相關(guān)工廠一線實(shí)習(xí)，使學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中切身體會(huì)項(xiàng)目化教學(xué)，學(xué)生既可以學(xué)習(xí)技能又可以為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。具體教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)分配如表 1 所示。

表1　教學(xué)內(nèi)容和分配學(xué)時(shí)

比如進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)可以去機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)或應(yīng)用機(jī)器人生產(chǎn)的企業(yè)，通過實(shí)場(chǎng)景學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生走進(jìn)社會(huì)工作后，能盡快融入集體生活[7]。

2.3 參觀焊接行業(yè)展覽會(huì)

隨著世界焊接制造業(yè)的快速發(fā)展，焊接機(jī)器人和焊接工藝的發(fā)展也是日新月異，為了了解先進(jìn)的工藝和設(shè)備，跟隨現(xiàn)代化的腳步，專業(yè)老師可帶領(lǐng)學(xué)生參觀焊接行業(yè)機(jī)器人相關(guān)展會(huì)，比如一年一度的“北京/上海埃森國(guó)際焊接與切割展覽會(huì)”，這里有來自28個(gè)國(guó)家和地區(qū)的近1000家廠商來此展出，是我們了解世界上最先進(jìn)焊接機(jī)器人及周邊設(shè)備的便捷途徑。

2.4 重視焊接技能大賽

隨著我國(guó)對(duì)職業(yè)教育的重視，機(jī)器人焊接技能大賽越來越受到重視，職業(yè)院校的學(xué)生參加大賽的機(jī)會(huì)越來越多。很多學(xué)校依托大賽比賽項(xiàng)目，作為焊接機(jī)器人教學(xué)的參考項(xiàng)目，這樣可以更加明確教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)也可以使學(xué)生提前適應(yīng)大賽節(jié)奏，為今后在大賽中取得優(yōu)異成績(jī)奠定基礎(chǔ)[8]。比如在2014年和2015年由中國(guó)機(jī)械職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的全國(guó)職業(yè)院校技能大賽，焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目，競(jìng)賽模擬真實(shí)焊接自動(dòng)化生產(chǎn)任務(wù)，由參賽隊(duì)員共同完成“機(jī)器人焊接系統(tǒng)安裝與調(diào)試”“焊接工藝設(shè)計(jì)和編程”和“焊接自動(dòng)化加工”三個(gè)部分內(nèi)容。通過比賽任務(wù)可以看出，一名優(yōu)秀的機(jī)器人工作人員不僅需要掌握更加全面的理論和實(shí)踐知識(shí)，更加需要良好的心理素質(zhì)，這樣對(duì)我們培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的焊接機(jī)器人技術(shù)人員具有指導(dǎo)的意義[9]。

經(jīng)過“項(xiàng)目式”教學(xué)方法培養(yǎng)出來的學(xué)生能直接進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)崗位，或者說比其他學(xué)生更能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展。這樣免去了學(xué)生走出校門還要重新進(jìn)行大量的實(shí)踐培訓(xùn)學(xué)習(xí)，無形中為企業(yè)節(jié)約了人力、物力等資源，這就是我們希望通過教學(xué)模式改革培養(yǎng)出來的綠色技能人才。

3 綠色課程改革

通過對(duì)焊接專業(yè)教學(xué)模式的分析，在綠色焊接機(jī)器人課程改革上我們應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行入手。

1）提高機(jī)器人焊接技術(shù)關(guān)注度和認(rèn)知度，改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念。

2）增加焊接機(jī)器人的設(shè)備投入

程度。大部分稍有條件的職業(yè)院校購(gòu)買1～2臺(tái)企業(yè)型機(jī)器人作為焊接實(shí)訓(xùn)用，但是這種機(jī)器人投資大、效率低。有些職業(yè)院校，則引進(jìn)投資更少，見效更快的教學(xué)型機(jī)器人，這種機(jī)器人方便老師教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來更加方便觀看。還有些職業(yè)院校，既購(gòu)買了教學(xué)型機(jī)器人又購(gòu)買了企業(yè)型機(jī)器人，這種搭配是最好的選擇。當(dāng)然如果有條件，還可以拓寬視野引進(jìn)搬運(yùn)機(jī)器人、激光機(jī)器人、變位機(jī)械等機(jī)器人系統(tǒng)輔助設(shè)備。

3）提高校企合作意識(shí)，積極推進(jìn)《機(jī)器人調(diào)試員》證書考取。因?yàn)殡S著我國(guó)制造業(yè)越來越規(guī)范，操作焊接機(jī)器人就像是駕駛一輛汽車一樣，它需要具有相關(guān)資格和經(jīng)過培訓(xùn)的人去使用它，那么作為職業(yè)院校的焊接專業(yè)學(xué)生來說，如果今后想從事機(jī)器人相關(guān)專業(yè)工作，考取《機(jī)器人調(diào)試員》等級(jí)證書將是必不可少。

4）依托行業(yè)企業(yè)需求，企業(yè)不但需要會(huì)操作焊接機(jī)器人的技術(shù)人員，而且還急需“焊接機(jī)器人維修”相關(guān)的專業(yè)人才，這將是今后職業(yè)院校專業(yè)課程發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。

4 結(jié)論

綜上所述，基于焊接專業(yè)綠色技能角度，得出以下結(jié)論。

1）高職院校應(yīng)更加重視機(jī)器人焊接課程綠色教學(xué)模式改革，它是實(shí)現(xiàn)綠色技能人才的保障；

2）通過對(duì)焊接機(jī)器人課程教學(xué)模式的分析，“項(xiàng)目式”教學(xué)要比“傳統(tǒng)式”的教學(xué)更加科學(xué)，內(nèi)容更加豐富，題材更加多樣，是培養(yǎng)焊接綠色技能人才的重要手段；

3）重視焊接技能大賽，關(guān)注比賽項(xiàng)目的引領(lǐng)作用；

4）積極推進(jìn)提高“機(jī)器人行業(yè)展銷會(huì)”的展示作用，了解最先進(jìn)焊接機(jī)器人信息。

這四方面相輔相成，必將為培養(yǎng)高、精、尖焊接實(shí)用型人才，培養(yǎng)自動(dòng)化、智能化制造業(yè)人才，實(shí)現(xiàn)我國(guó)綠色焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，提供強(qiáng)大的焊接人才儲(chǔ)備力量。

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Teaching Style of Welding Robot Course in Green Skills Development Background

MENG Xianghai1， WANG Wei2
(1.Tangshan Polytechnic College，Tangshan 063299，China；2.Tangshan University，Tangshan 063020，China)

Abstract：This paper mainly studies the welding robot course teaching of the background of green skill development.First of all，it explains the concept of green skills through the analysis of the necessity of the development of green skills in the course of the welding robot and the problem of teaching.With the comparison of two teaching methods of "traditional" and "project"，we found that the method of "project" is better，meanwhile， attention on the leading role of robot skills competition and the industry exhibition are paid.Finally，through the reform of the green robot course，training excellent welding personnel，in order to achieve the objectives of China's green welding industry，a strong welding personnel reserves will be served.

Key words：green skill；welding robot；project type；teaching method

作者簡(jiǎn)介：孟祥海（1983-），男，唐山人，碩士，講師，主要從事焊接專業(yè)教學(xué)改革及焊接工藝研究工作。

基金項(xiàng)目:河北省高層次（三三三人才工程）人才資助項(xiàng)目“中德合作辦學(xué)背景下高職焊接專業(yè)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究”(項(xiàng)目編號(hào)：A201500121），主持人吳麗學(xué)。

收稿日期：2016-02-15

中圖分類號(hào)：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-943X(2016)01-0034-03