依托技能竞赛的工业机器人专业一体化教学改革思路

陈忠厚

（安徽芜湖技师学院，安徽 芜湖 241000）

0 引言

从2008 年6 月开始，教育部提出了“普通教育有高考，职业院校有竞赛”的口号，举办了第一届全国职业院校技能竞赛。2011 年，我国第一次组队参加世界技能竞赛，随着国家和各级政府大力发展职业教育的各种利好政策以及我国选手在世界技能竞赛屡获殊荣，人们对职业教育有了新的认识，各类技能竞赛遍地开花，在全国范围内大力推动各行业技能竞赛，技工院校更将此作为教学改革的方向标，引领学校专业发展、推进学校课程改革、优化课堂教学模式、建设优质师资队伍都有着积极意义。

人力资源社会保障部在《关于深化技工院校改革大力发展技工教育的意见》（人社部发〔2021〕30 号）和《技工教育“十四五”规划》（人社部发〔2021〕86 号）中提出持续推进工学一体化教学改革，并将其作为技工教育质量提升计划的重要内容[1]。

作为技工类院校，其职责以提升学生的综合职业能力为中心，以对接企业需求为导向，助力区域经济发展。不同于教育口学校专业相对固定，技工院校开设的专业更具有灵活性、前瞻性。通过对行业企业的用工需求，区域经济发展的动向调研，技工院校可根据调研、专家座谈等形式判断新增专业的可行性、必要性。在专业开展实施过程中，可通过企业订单班、邀请行业企业专家学者指导、到企业跟班实训等形式来确保专业学生学习成果，通过特色课程，深化推进工学一体化工作，培养符合企业需要的高技能技术工人[2]。

如何将技能竞赛作为突破口，将技能竞赛更好融入专业的一体化教学改革之中，这是值得我们作为技工类院校老师去思考和研究的，以下为本人对技能竞赛为引领的一体化课程教学改革的几点看法。

1 工业机器人的特点

德国4.0 和中国制造2025 的相继提出，各行各业掀起了智能制造热潮，中国是全球第一大工业机器人应用市场，相比于传统的工业设备，工业机器人凭借着其易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点，在高频、高危、有毒有害等环境下施工作业。

1.1 机器人的易用性

紧随我国制造行业的突飞猛进，工业机器人的应用也不再局限于汽车领域，大到航母的建造，高铁的开发，小到签字笔的生产都有广泛的应用，如图1 所示。由于机器人技术发展迅速，与传统工业设备相比，工业机器人的使用不仅使产品的价格差距越来越小，而且产品的个性化程度高，因此在一些工艺复杂的产品制造过程中，可以让工业机器人替代传统设备，这样就可以在很大程度上提高经济效益。

图1 工业机器人行业应用分析

1.2 机器人的智能化水平

随着工业机器人技术向高性能化、智能化、模块化和系统化方向发展，其智能化水平更趋明显，可以让人们免除复杂的操作。特别是在深水探测、航空航天领域也见到机器人的身影。

1.3 生产效率高

随着人们对产品需求及质量要求越来越高，市场需求迫使工厂对现有设备进行升级，如何提高生产效率及保证产品质量的稳定性，通过对工业机器人的有效管理，不仅解决用工问题，同时也能避免员工因长期高强度作业产生疲劳等造成产品质量及能效问题，经济效益和安全性能得到进一步加强。

2 工业机器人专业技能竞赛技术特点

工业机器人技能竞赛是一个搭建技能人才展示精湛技能、相互切磋技艺的平台，充分展示技工院校本专业教学改革成果以及该专业岗位通用技术与职业能力，对搭建行业企业参与、技工院校专业教学改革、提升专业人才培养水平等，都有极大的促进作用。同时，通过比赛，能够营造全社会崇尚技能、尊重技能人才、重视技能人才工作的良好氛围，激励更多学生成为高技能人才努力[3]。

工业机器人专业技能竞赛突出工业机器人的应用特点，紧跟装备制造业的转型升级，通过弘扬爱岗敬业、精益求精的工匠精神，以培育支撑中国制造、中国创造的高技能人才队伍精确定位，通过赛事平台，重点考察工业机器人应用与维护、机电一体化、自动化等专业学生对新知识、新工艺、新方法、新技能的掌握情况，注重专业知识的综合性、能力的综合性、动手动脑的能力、创新的能力以及现场随机应变的能力。以2019 年中国技能竞赛——第三届全国工业机器人技术应用技能竞赛为例，此次赛事具有以下技术特点：（1）紧密结合工业机器人技术的发展要求，引入新的考核知识点。在此次赛事中，AGV 小车的引入，添加了物流机器人的技能考核，同时也重点考核AGV、SCARA 和传统六轴机器人的协同配合。（2）覆盖应用广。通过赛事平台，将目前工业机器人的典型应用搬运、装配、码垛、打磨、检测等有机融合编程应用的全过程。（3）弘扬工匠精神、更加注重细节。不仅要求选手从容独立、踏实务实，还要摈弃浮躁、宁静致远，更要做到精致精细、执着专一。比赛中，工作站装配尺寸误差±2 mm，扎带均匀分布、间隔5 cm 等都反映出细节的重要性。（4）超前性、开放性。智能物料传送平台不仅展示在5G 环境下AGV 小车调度和控制，而且可实现基于给定任务下系统创新设计。

3 依托技能竞赛的技术方案实施专业教学改革的思路

3.1 以技能竞赛的技术方案修订专业教学标准

一个专业的课程标准决定了该专业发展的轨迹，一项技能竞赛的技术方案，往往需要结合本省、本地区的企业、行业相关职业岗位的实际情况，通过调查研究，综合分析，能够体现出该区域该职业的最高的职业技能水平及综合素养能力。而这一点，与一体化的教学标准的建立不谋而合，在开发专业教学标准时，我们首先需要调研，了解区域行业企业的岗位需求，培养目标，并将职业岗位能力、课程标准和学习任务等环节贯穿全过程。各技工院校可根据区域发展情况，进行更加符合的本土化实施的方案调整。

以技能竞赛为抓手，进行人才培养模式改革，不断探索专业设置、课程设置、教学模式和教学评估机制的改革，做到技能竞赛贴近行业企业实际，技能与生产实际相一致，不断提高培养符合企业要求高素质技术技能型人才的能力。

近些年来，随着制造产业的转型升级，智能制造产业列为国家重点发展的对象，以工业机器人为代表的专业技能竞赛全面爆发式增长，诸如全国人工智能技能竞赛、全国服务制造性技能竞赛、工业机器人应用技术技能竞赛等。而这些技能竞赛的举办，加快了技工院校工业机器人专业一体化教学推进的步伐。专业从无到有，从有到强，从强到精，某种意义上技能竞赛一直陪伴走来。我院于2013 年在安徽省率先在汽车维修专业开设工业机器人操作实训课程，2016 年正式开设工业机器人应用与维护专业，从开始没有教材只能通过设备说明书讲解到后来参与课程标准制定，课程开发，无不与多年参加工业机器人技能竞赛戚戚相关，多次邀请机器人行业专家、设备集成技术骨干、评审专家、设备应用厂商到校召开座谈，对课程标准开发提出改进意见。充分发挥技能竞赛成果引领作用，积极将技能竞赛相关的技能理念、技术标准和评价体系引入到课程教学体系，促进专业课程体系建设，2022 年工业机器人应用与维护专业入选国家人社部一体化课改专业。

3.2 根据竞赛模块设计专业教学模块

一体化典型任务的提炼在一体化课改中扮演着十分重要的角色，一般一体化教学使用的案例应从企业生产应用和维修过程中进行提炼，如6 轴伺服电机的安装，TCP 点的校验等，同时在教学过程中，也可以结合技能竞赛考察点的设计，充分考虑设计的案例是否符合具体的生产实际具有典型性。技能竞赛的项目设计代表了企业实际岗位的需求，其模块设计往往体现该岗位需求的技能水平，其先进性和前瞻性更多要求各技工院校进行深入的研究，并将竞赛的模块与专业教学的一体化任务有机结合起来，使专业教学内容更加贴近生产实际，专业教师可根据专业特点，将企业的具体生产任务与专业技能点有机结合，二次开发典型性任务，既调动专业教师参与行业积极性，又促进专业教学与生产实际的有机融合。在教学实施工程中，对开机报警这一案例进行剖析挖掘，教师应考虑到围绕这一现象，学生应该掌握哪些知识点，如何在教学过程中使学生掌握以上知识点。一般在省赛中，会有涉及以上现象，其实是考察学生综合能力的一种形式，但大部分学生在技能训练中都容易忽视或没有加以训练。在日常教学中，教师可以将其作为一个微任务或者衍生任务进行讲解，就要求教师在平时教学中注意找出两个不相干的任务的共同点。同时技能竞赛的评价体系也为教师在日常教学中了解学生对知识点的掌握提供一个动态参考，促进理论和技能的双结合。专业老师可通过技能竞赛的评价体系，参考其评价的先进方式和理念，突出“以学生为中心”的教学模式，各种教学手段结合，构建“以学生为主体”的评价体系和方法。

3.3 将竞赛训练与素质培养相结合

通过技能竞赛，将技能竞赛与学习方法和积极性有机结合，在训练中端正态度，竞赛办和系部共同管理竞赛项目，在日常技能竞赛中融入工匠精神，培养学生自我管理能力，锻炼毅力、刻苦钻研以及良好的职业道德情操。我们知道，技能竞赛训练过程中，不论是强度还是知识储备较日常教学的学习数倍关系，不光是量的积累更是质的飞跃，通过技能训练，在专业操作上更加专业、更加规范，相互学习过程中更能促进技能的快速进步。工匠精神的融入，绝对不是一句口号，而是要落到实处，在日常教学实训、技能比赛中都需要将其常规化、制度化、规范化。从容独立、脚踏实地、专一精技是每一个劳动者的工作准则，在教学中，我们要将素质培养与技能水平提高齐头并进，两手都要硬。

3.4 将竞赛内容融入课堂教学

由于技能竞赛所涉及到内容丰富，不仅需要比较全面的理论知识、较强的实践操作水平和综合应用能力，而且还需要良好的职业素养和现场应变能力，而这些就需要在日常教学中老师进行必要的渗透，在典型任务中去剖析，分解到各个微任务中去。工业机器人专业的老师在日常教学中可以将一体化任务细化，如工业机器人基础技能实训、工业机器人操作技能实训、工业机器人编程技能实训、工业机器人仿真实训等，同时将职业素养、劳动规范等融合典型任务中去，进一步在日常教学过程中帮助学生提升技能水平的同时树立自信。

一些新知识、新设备要及时补充到日常教学中去，教学资源不断更新，力求学生能学到专业最前沿知识和应用。同时在日常训练中也要加强综合性训练，智能制造产业升级，多学科交叉是必然，在日常教学教学中，随时补充交叉学科知识也大有必要。

3.5 通过技能竞赛促进实训室的建设

一体化实训室是职业学校开展一体化教学的重要场所，技能竞赛的前瞻性不仅体现在其技术要求代表行业发展的最新趋势，更加引领专业实训室的一体化建设，很多技能竞赛都是建立在实训设备、平台基础之上。而专业的发展不仅需要专业课程标准、学习任务，还要依赖教学平台去实施。许多技工院校往往根据自身发展规划及专业教学实际需要，将实训场地建设成一个集教学、技能竞赛、培训、技能鉴定等多纬的人才培训场所，实训室不再作为一个实训场所的形式存在，而是一个载体，渗透着职业特点，促进整个专业建设，毕竟能够参加技能竞赛的学生只是很小的那一部分，而我们培养的重点是绝大部分想成为高技能的学生。有了高屋建瓴的实训室，优秀的师资队伍，一体化的教学模式、良好的校企合作、产教结合等方式让专业更精更强[4]。

技能竞赛也是校企合作、工学结合的另一种体现形式，学院与众多行业企业进行专业合作，通过共商专业课程标准，共建师资队伍，共同打造实训场所，共评教学效果等，进一步深化校企合作机制，工业机器人专业一体化实训室在众多行业企业的参与下，更好地发挥引领带头作用，发挥着基地培养高技能人才的重要使命。

4 结语

技能竞赛对技工院校以赛促教，创新一体化课程体系，制定工厂与学校相融合、知识与技能并驾齐驱的课程标准，提升学生综合素质。以赛促练，突出技工教育教学内容改革的针对性、实用性、操作性要求。以赛促学，通过深化产教结合、校企合作，把企业的理念、文化、技术需求融入到教学过程中，培养更能适合企业需求的高技能人才，进而促进一体化教学改革和人才培养模式的转变。