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

浙江機電職業技術學院 浙江杭州 310053

“焊接機器人綜合應用”作為工業機器人在焊接專業應用的一門課程，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教材。主要內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化等內容。

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

如何基于現有實訓室條件，對“焊接機器人綜合應用”課程進行教學改革，從而開發以柔性生產線為載體的新型活頁式教材成為本研究的主要內容。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教育教材開發過程中需要重點考慮的因素[2]。

1 活頁式教材建設的意義及必要性

2019年1月，國務院發布《國家職業教育改革實施方案》，提出建設一大批校企“雙元”合作開發的國家規劃教材，倡導使用新型活頁式、工作手冊式教材并配套開發信息化資源[3]。無論是“產教融合、校企合作”的推廣，還是從“三教”改革的提出，活頁式教材的開發和使用都成了職業教育的熱詞[4]。

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

2 “焊接機器人綜合應用”課程標準

“焊接機器人綜合應用”是工業機器人技術專業焊接機器人方向的一門必修的技術專業方向課。開設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線制定了新的課程標準，它要求學生在掌握機器人技術基礎、機器人操作與編程、機器人焊接工藝技術、機器人仿真基礎上，根據學校現有設備柔性生產線的工作任務，完成柔性線焊接工作站的安裝、調試、編程、維護等工作，并會設計、完成柔性線多臺機器人協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 活頁式教材設計總體思路

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

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

以柔性生產線為載體，將企業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標準作為課程實踐標準，比如以汽車柔性焊接生產線的機器人程序命名標準，作為KUKA主程序和焊接程序等。

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

3.2 課程內容規劃

本教材以學校現有的柔性生產線為載體，貼近機器人項目系統集成調試公司對調試人員崗位需求，提取了五章內容，分為八個大項目，一共20個子任務。具體內容規劃如下表1所示。

表1 課程內容規劃

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

3.3 活頁式教材的內容設計

內容設計是整個活頁式教材開發的核心，活頁式教材的設計內容也應當遵循職業能力培養的特點[6]。本活頁教材的內容設計主要是基于工作過程的活頁式開發，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，將每個任務設計成一個個活頁，例如，配置標準Beckhoff輸入輸出模塊中設備文件的導入、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、提升技能和職業素養[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要以立德樹人為根本任務，堅持育人導向，推動專業課程與思政課程同向同行、協同發展[8]。

以實訓室柔性生產線為載體，根據每一項目以及每一個任務的內容，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 作業與評價

本活頁式教材的任務體現開放性和創新性，要求學生在課堂內容的基礎上有一定的提升和創新性與自主性，同時體現學生分組與組內成員之間的團結協作，學生可以發揮自主能動性。

對于評價模塊，分為過程的評價和結果的評價，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，總結工作收獲和問題的解決思路和方法，并根據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。

結語

本活頁教材開發以學校新建的柔性生產線實訓室為載體，將現有柔性生產線工藝實現過程、柔性生產線產品工藝設備、生產線機器人集成應用、現有機器人設備程序、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容。

本教材以學校現有的柔性生產線為載體，提取了柔性生產線的點焊、弧焊等實施案例，案例內容由易到難，同時根據每一項目以及每一個任務的內容，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。