“精密模具智能制造”竞赛成果转化为技校工业机器人技术课程教学资源的应用与实践

文/李行信

一、背景和概念

“智能制造”理念自1990年提出至今发展迅速，是当今乃至往后制造技术的发展方向。2015年，工信部部长苗圩在有关会议上表示，智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，是加快发展方式转变，促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措，也是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择。

智能制造应用技术是新一代信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于产品全生命周期的综合应用技术，它可集自动立体仓库系统、运动控制系统、PLC控制系统、工业机器人、数控技术和计算机网络技术于一体。随着智能制造应用技术的迅速发展，对于技术人才的需求问题也就凸现出来。全国智能制造应用技术技能大赛就是旨在于加快培养和选拔智能制造应用技术领域的高技能人才，以推进我国制造业的转型升级、由大变强。竞赛是按照国家职业资格相关工种要求，结合智能制造应用技术领域在切削加工、模具制造、智能飞行器制造方面的新技术、新工艺、新规范和企业生产实际命制试题。今年新增的“精密模具智能制造单元综合应用”，要求应用精密模具的智能加工，应实现“设备的自动化、生产的精益化、管理的信息化、人员的高效化”。

全国智能制造应用技术“精密模具智能制造单元综合应用”的竞赛内容主要包含：智能制造系统测试、模具智能制造单元虚拟仿真、模具数字化设计与编程、机器人（含第七轴）编程、模具智能加工与生产管控、模具装配与智能成形等六项竞赛任务。涉及智能控制技术、数控技术、工业机器人技术、机电一体化、自动化技术等方面的专业知识和技能。在竞赛任务的整个实施过程中，工业机器人作为机床设备的辅机，配合完成料件出库、机台的上下料及监控料件的状态等。工业机器人成为现代制造生产中重要的高度自动化装备，其技术为智能制造的关键技术，即机器人引领智能制造。

二、将竞赛成果转化成技工学校课程教学资源的方法及应用

如何将少数人有机会参加的竞赛教育转化为日常的教学？如何有效地将竞赛成果转化成课程常态的教学资源？笔者以竞赛任务中的工业机器人编程应用的课程转化为研究项目，对竞赛任务要求进行充分分析，开展了以下教学应用于实践活动。

（一）将竞赛任务转化成一体化课程的典型任务

竞赛是以工作任务书的形式，基于工作过程设计，要求完成实际工作任务的设计、调试、管控。任务的完成既需符合相应的技术规范、技能标准，又需体现智能制造应用技术领域的新技术、新工艺、新规范，是多课程、多专业知识的综合运用。不但比拼竞赛选手的技能水平，而且比拼各位选手的综合职业能力，这与技工院校已全面开展的一体化课程教学培养目标是不谋而合的。一体化教学的核心是从企业生产实际与企业任务对接，培养学生的综合职业能力。

“精密模具智能制造单元综合应用”中的机器人编程任务具有新技术、新工艺、新设备的典型工作任务特点，笔者将其竞赛任务内容转化为工业机器人技术课程中编程模块的一个补充工作任务。由于竞赛任务综合性强，比较适合将任务安排在课程的最后，以课程总结性技能模块任务的形式出现。现有工业机器人操作与编程教材在每个知识内容后虽然都有设计微任务，有利于学生及时地巩固各个知识点的学习，但是也造成了知识内容的碎片化。在课程的最后如果加上一个综合性任务的大作业，不但可以让学生检验一下自己的学习成果，而且可以有效地帮助学生将碎片的知识进行整理和整合。一体化教学作为技工院校的培养目标，应注重对学生综合素质的培养，其中就包括对知识的整理和再学习能力的提升。

笔者在竞赛试题任务的启发下，在机器人编程课程后补充一个专业课的大作业，将竞赛内容融入实际的教学中。由于竞赛试题中工厂的模拟环境对于学生而言较为陌生，笔者在充分解析试题任务要求后，将其转化为生活中常见的自动售货机为原型设计任务。设计意图为：在模拟自动售货机的触摸屏上，根据指定的货架规格设计按钮货架图标，并一一对应。当点击某个按钮时，触摸屏传递信息命令给PLC，PLC输出启动信号给机械爪，机械爪根据对应信号前往指定位置取物，取物后反馈回一个信号给触摸屏，改变相应按钮图标颜色。任务的设计来自生活实际，让学生对任务工作的理解无陌生感，为完成任务打下基础。该任务能综合将学生过去所学的触摸屏组态、PLC控制与编程以及工业机器人应用维护编程等相关知识进行融汇，实现学生对知识和技能的深化和迁移。

（二）将竞赛成果转化成各类课程教学资源

技能竞赛成果转化的课程教学资源，主要包括：理论知识的整理、工艺规范的整理、竞赛训练技能微课视频等的拍摄及制作。

技能竞赛成果转化的教学资源与传统教学资源的不同点，在于对象的不同所提出的要求也不一样。技能竞赛转化而来的教学资源，更强调学生在任务实施过程中的职业规范要求、团队合作意识和创新精神[1]。在教学过程中，以竞赛的要求规范教学的场地、过程和评价等环节。传统的教学资源内容较为单一，往往是一门课程，而竞赛成果的教学资源融合了多门学科内容，更加综合化，对学生的综合运用能力提出了更高要求。竞赛往往反映了当今企业对新技术、新技能的要求，将竞赛成果转化为教学资源[2]，更符合企业对人才的要求。

1.对理论知识的整理，实际是在贯穿各科课程核心内容。开展一体化教学常有个误区：重技能、轻理论，匀出更多时间进行技能教学和训练，误以为动手会做就可以了。然而，如此一来对于学生职业生涯的发展将产生不利的影响，学生往往知其然而不知其所以然，导致解决问题时无法触及问题的核心。我们经常说要“授之以渔”，但是如果连“鱼”生活在哪里、有什么习性都不知道，那么有“渔”何用？我们也发现，尽管知识在当今社会中不断更新迭代，其基础理论还是“不变”的。所谓更新和迭代，实际上却是对基础知识的提升和转化。例如，“电力电子技术”早期普遍使用晶闸管对电力进行处理，如今使用现代电力电子器件对电力进行处理，但其核心原理还是一样，都是实现整流和逆变；“安全用电”原先使用三相四线保护，现在推行三相五线保护，虽然保护等级提高了，但是其基本的原理还是一样的；“电力拖动”中基本控制线路的原理（点动、自锁、顺序等）也仍旧广泛应用于现代生产、生活中。

2.工艺规范的整理，能够贯彻竞赛理念要求和规范更新评价机制。我们在日常教学中常常忽视对技能操作规范性、严谨性的培养。在教学中，我们一般以“优”“良”“中”“差”的等级式或者具体分值的分值式作出评价，而对于企业实际来讲其实只有“合格”与“不合格”两种评价方式。技工院校的培养目标就是从事某一种职业的合格劳动者，所以行业标准和企业要求就是我们人才培养的标准。既然有了标准，就要严格执行它，布线中一根线应该怎么理、安装中一个螺丝怎么拧等都要符合工艺规范要求。工作环境有要求，工具的摆放也有工艺规范，6S标准不是挂在墙上的，是要执行的。一个技能任务的评价，不能只看有没有实现，也要看重操作过程规范性的遵守，工艺规范不合格，也可以判定为完成任务不合格。有的人认为竞赛要求太严苛了，实际教学中做不到。笔者通过教学实践发现，只要从第一次上课就开始按标准要求学生，在整个过程中坚持，并不断地纠正学生的行为，就会有很好的效果。不能因为一时的教学进度缓慢而降低标准，一段教学过程后会发现，学生已把一切规范当成了惯例，就会认作理所当然的行为。而行为心理学中，也有“21天效应”的说法。工艺规范的遵守不但有力地提高了工作效率，保证产品质量的要求，而且磨炼了学生的耐心，使之更加体会到“工匠精神”的内涵所在。

3.竞赛技能训练微课视频的拍摄及制作，由参与技能竞赛的学生配合指导老师完成资源的整合。每个参与技能竞赛的学生都是很好的教学资源，相对于一般的教学视频资源来说，竞赛学生在训练中的成长经历更为真实，尤其是对于本校学生更有吸引力，榜样人物就在身边。这些视频资源将成为教师丰富的教学资料，对提升教学有很大的帮助。另外，对竞赛学生技能训练视频的研究，也是教师提升自身技能水平、提高教学质量的有效手段。

“以赛促教”“以赛促学”，借助技能竞赛在专业建设上的积极引领作用，将竞赛成果转化到技工教育的实际中去，可以提升技工教育人才培养质量，推动技工教育教学的改革和发展。