现代学徒制视域下“焊接机器人应用”工作页的开发

曾繁京 黄龙鹏

摘要：为探索现代学徒制人才培养模式在焊接机器人技能人才培养中的应用，基于校企合作，根据焊工国家职业标准，对接工作过程，开展“焊接机器人应用”工作页的开发与实践。结果表明，工作页的工作逻辑性、知识技能递进性、评价系统科学有效等特点，能引导学生快乐地学习知识，高效地获取技能。

关键词：现代学徒制;焊接机器人;工作页;学做合一

中图分类号：G712    文献标识码：A    文章编号：1672-5727（2021）02-0069-05

工业4.0背景下，焊接技术向自动化、智能化发展成为必然趋势。焊接机器人应用人才紧缺，而职业教育肩负着培养焊接机器人应用型人才的使命。2014年2月，《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》提出了“开展校企联合招生、联合培养的现代学徒制試点，完善支持政策，推进校企一体化育人”的具体任务措施。职业教育人开始探索如何将传统的学徒培训与现代学校教育有机结合，人才培养模式转变为校企双主体育人，传统的学历教育转变成工学交替模式，倡导“做中学，学中做，做学合一”的职教理念。实践表明，专业课程工作页适用于工学交替人才培养模式，对焊接机器人应用技能人才的培养具有一定指导意义。

一、现代学徒制人才培养模式推行现状及存在的问题

（一）长效机制尚未确立

目前， 我国现代学徒制试点工作还处于起步阶段， 预期成效尚不明显。究其原因，主要有：一是现代学徒制人才培养模式停留在方案和机制的研究上，推行的动力往往是课题研究，难以取得校企双赢的成效，因此出现企业参与热情不高等问题;二是法律和政策环境的支持力度不足，政府对实行现代学徒制试点企业的扶持政策不够明朗，缺乏量化;三是产教融合深度不够，教学过程脱离实际工作过程，而培养人才成本分担机制不明确，培养成果归属模糊，导致学徒培养过程演变成简单的顶岗实习过程。

（二）“学徒”身份认可度不够

一是学生对现代学徒制培养模式的认识不足。学生对现代学徒制人才培养模式的了解和认识不足，甚至有的学生对自己的“学徒”身份全然不知。在学徒培养过程中，学生往往是“被安排”，教学过程的主体地位不能体现。

二是学生对角色定位偏差严重。现代学徒制赋予了在校生“学生”和“学徒”的双重身份。在实施“工学交替”的人才培养过程中，学生难以准确定位自己的角色。在企业实习期间，作为“学徒”，没有端正学习态度，在岗位上不能踏实肯干和认真练习技能;回到学校后没有很好地转换为“学生”身份，导致工作和学习的效率不高。很多职业院校学生的学习积极性不高，需要外在条件的激发才能完成学习任务。

（三）学徒制学材应用现状分析

现代学徒制人才培养模式已在我国职业教育领域进行试点和推广。校企合作和工学结合是现代学徒制的基本属性，学徒培养过程遵循工学结合，强调做中学、学中做。

一是学材缺乏适用性。近年来，焊接机器人已逐渐成为职业院校焊接专业的标志性设备设施，然而，相应的教材开发却很滞后。目前，正式出版的焊接机器人相关教材和学材寥寥无几。现有教材基本上是以某种品牌或ABB弧焊机器人等主流品牌机器人的应用为参照编写的，缺乏普遍适用性。

二是学材脱离工作过程和缺乏引导性。由于现有学材编写主要由学校专业教师负责，学校教师缺乏生产实践经验，教材的编写过程成了操作手册的重新排列组合，导致教学过程脱离生产过程。分析现有学材发现，大部分学材是知识点的堆积和技能点的简单排序，不符合由易而难、循序渐进的过程，缺乏逻辑性，不能很好地引导学生自主学习和激发学生的学习兴趣。而在使用该学材开展教学时发现，学材难于入手，不能直接应用于教学，教师需要花费很大精力研读教材，甚至二次开发学材，才能将其用于课堂教学。

三是学材内容深度不够。目前，弧焊机器人应用的学材内容侧重于机器人的编程与操作，关于弧焊机器人焊接工艺的篇幅较少，对如何通过改进工艺改善焊缝质量的阐述不清晰，方法不明确，讲述不透彻。由于机器人属于新兴产业，机器人有一定的故障率，机器人维护维修则成为机器人应用教学重要的组成部分，如编码器电池的更换、TCP校准、系统备份与恢复等都是机器人维护的日常项目。然而，关于机器人的日常维护保养相关内容，除在操作维护手册中简单提及，很少在学材中见到详细阐述。

二、工作页开发的必要性

工作页是现代学徒制人才培养模式的典型学材，是实施工学结合的重要载体，能帮助学生（学徒）构建结构完整的工作过程，使学徒能够高效地学习知识和技能，学会如何工作。

（一）工作页特点

一是工作页具有很强的指引性。工作页运用一系列引导性问题，引导学生了解工作任务、明确工作要求、制定工作方案、实施任务、质量检验、评价反馈。以任务为驱动、问题做导向，指引学生在完成具体的工作任务过程中学习知识、掌握技能。

二是工作页遵循认识规律。认识的本质是在实践基础上主体对客体的能动反映。工作页以具体的工作任务为载体，使用过程体现了“做中学、学中做，学做合一”。学生从实践中产生感性认识，然后能动地发展到理性认识，再从理性认识回到实践并指导实践，实现理性认识到实践的飞跃。

三是工作页能有效评价教学。工作页采用过程评价与结果评价相结合，个体评价与综合评价相结合的评价方式。评价对象包括教学目标、学习态度、职业素养、知识技能等。评价结果具体且量化，可检测、可衡量，采用自评、学生互评、小组评议、教师评价等多维度评价手段。此评价操作性强，实效性高。

（二）“焊接机器人应用”工作页开发的必要性

“焊接机器人应用”是一门专业性强、紧密对接产业的焊接技术应用专业的核心课程，包括焊接机器人基础知识、手动操纵机器人、机器人编程与焊接、机器人故障排除、机器人日常维护等内容。课程目标定位是能规范使用机器人焊接出高质量的焊缝。此目标通过认识机器人、操纵机器人、规范应用机器人等一系列具体的工作任务达成，该过程体现了“实践——认识——实践”的认识规律。可见，通过工作页开展“焊接机器人应用”课程教学，是保障教学目标达成的有效途径。“焊接机器人应用”工作页的开发与使用将弥补目前公开出版教材的不足;有效解决“教什么，如何教，学什么，如何学”的教学难题，对焊接技术应用专业人才培养质量提升起到举足轻重的作用。

工作页是实施一体化教学的主要载体，能帮助学生构建结构完整的工作过程、实现有效学习、学会如何工作。目前，“焊接机器人应用”课程相关学材缺乏普遍适应性，内容深度不够，脱离工作过程，缺乏引导性，因此，整合资源、开发工作页具有紧迫感和实用性。

三、工作页开发研究与实践

（一）校企共同开发和提取典型工作任务

现代学徒制将传统的学徒培训方式与现代学校教育相结合，是一种学校与企业式的职业教育制度[1]。现代学徒制最主要的特征是校企双主体育人，校企共同探究“培养什么样的人才，如何培养，如何评价”。学习和工作过程以工作页为载体，经由企业和学校双方共同研究开发的工作页更具广泛的适应性和有效性。

工作页由若干个典型工作任务构成。典型工作任务包含职业“隐性知识”和技能，通过了解典型工作任务的内涵及其工作过程，才能确定学习目标和教学内容[2]。典型工作任务应能代表职业或行业的典型工序。例如，机器人焊接广泛应用于工程机械制造、汽车制造、铁道交通建设、船舶制造等领域，而在诸多领域中，“T型焊接接头”普遍存在，因此“T型接头焊接”可作为机器人焊接的典型工作任务之一。

（二）焊接机器人应用知识和技能的解构与重构

根据职业标准和职业特征，机器人焊接工作过程包括编程、焊前准备、焊接、焊后检验四个步骤。其中，编程可通过示教编程、离线编程、自主编程等方式实现。目前，示教编程和离线编程技术已成熟应用于搬运、装配、喷涂及焊接行业。职业院校大多数是通过示教编程开展“焊接机器人应用”课程教学。

为体现工作任务的典型性和科学性，根据职业标准，对机器人焊接的知识、技能进行解构与重构，以保证知识和技能的系统性。以焊接机器人操作（初级工）为例，根据职业工种级别的知识和技能要求，结合职业特点及学生的学习规律，提取“移动机器人找点”“机器人焊字”“中厚板T型接头平角焊”“管—板平角焊”四个工作任务，如表1所示。在完成工作任务的过程中，学生能够循序渐进地学会规范使用机器人。

（三）工作页设计体现工作过程的逻辑性

工作页作为开展“学做合一”的载体，应充分体现工作过程的逻辑性，融合企业生产“接收任务——工作准备——工作过程——产品验收”四大工作程序（如图1所示），从而向学生灌输“7S”理念，在培养专业能力的同时增强方法能力和社会能力，最终形成综合职业能力。如表1所示，在“中厚板T型接头平角焊”教学过程中，先做好准备工作，包括硬件准备和软件准备。硬件准备是指机器人、电源、周边设备的安全检查，水、电、气、工件及焊接材料的准备;软件准备是工作人员应具备的知识能力，包括直线摆动插补及运动指令，机器人中厚板T型接头平角焊示教编程与焊接工艺参数，机器人焊接程序选择与模式切换方法以及焊缝表面缺陷等相关知识。工作准备过程是学生学习知识的过程。然后，是工作任务的执行、产品质量验收，最终实现理论知识的学习和技能的提升。

（四）工作页设计遵循学习的渐进性

工作页具有引导使用者学习和工作的功能，强调因材施教、透彻的学情分析，从学生兴趣和企业岗位生产要求出发布局知识和技能，体现先感性认识后理性归纳、从简单后复杂，循序渐进、螺旋上升的特点。知识、技能的布局遵循学习者的学习规律，由易到难、感性认识到理性认识的螺旋式上升[3]。如表1所示，工作任务1“移动机器人找点”的作用是认识机器人;工作任务2“机器人焊字”要求学生在认识机器人的基础上尝试使用机器人进行平敷焊，可引导学生敷焊自己的姓名，增强任务的驱动性，激发学生的学习兴趣，初步构建学生对机器人的感性认识;任务3、4是任务2知识技能的再现与递进，实现知识技能螺旋式的提升。（见图2）

（五）工作页学习评价系统的有效性

学习评价是判断学习目标是否达成的有效手段。对企业而言，工作评价有效性的判断依据是看评价是否能够促进产品质量的提高，是否能够促进工作效率的提高，将企业评价理念引入学校的学习评价，对培养质量和效率意识具有立竿见影的效果。例如，可将学习评价过程化、分段化。学生完成某一学习任务相当于在企业完成某一生产项目，完成效果（完成数量和质量）计入季度或年度考核，即完成某一学习任务产生一个或多个平时成绩的分量，多个分量取平均值。这样，教学评价可实现真正的过程评价、有效评价。

四、成效与反思

（一）成效

基于工作过程，对接岗位需求，校企共同开发工作页，为现代学徒制培养焊接机器人应用人才提供了良好载体，促进了现代学徒制人才培养模式步入实际性的实施和推广阶段。“焊接机器人应用”工作页的开发体现工作过程的逻辑性，遵循学习的渐进性，使用成效明显。

一是工作页具有普遍适用性。工作页涵盖了ABB、松下、时代等品牌机器人应用的知识和技能，从认识机器人、操纵机器人、应用机器人、故障排除等四个方面由浅入深、从易到难分别阐述。工作页使用过程能够实现理实一体化，体现工学结合，实用性强。

二是工作页能有效引导教学活动。工作页以问题为导向，将知识技能项目化、碎片化。实践项目程序化，图文并茂、虚实结合，重点突出、层次分明，能有效引导学生学习。

三是工作页能解决专业性问题。工作页以高效、高质量焊接为落脚点，渗透了焊接工艺的相关知识和技能，列举了机器人在诸多特殊位置焊接成型难的解决方案措施，根据工作页的引导开展教学实践，有效改善了焊缝质量。

（二）反思

工作页的使用成效需通过实践检验。在使用工作页开展教学实践过程中，笔者发现”焊接机器人应用”工作页还存在较大的改进空间，主要有以下几方面。

一是工作页开发思路要紧跟产业发展。焊接机器人是产业转型发展的产物，产业发展方向决定着职业教育的办学思路。工作页开发思路只有紧跟支柱产业的发展，才能更好地满足职业教育教学需求，培养高技能人才，服务产业发展。

二是工作页内容应紧密对接工作岗位和有效引导实际工作。职业教育教学内容来源于真实工作岗位，教学过程应与工作过程较好地对接。工作页是教学实践的有效载体。开发团队需深入企业调研，走访专家，引进企业兼职教师共同合作开发，紧密对接工作岗位，提取焊接机器人应用的典型工作任务，以典型工作任务为载体，以培养学生的综合职业能力为目标，重构知识体系，优化工作页结构体系。工作页应具有能够引导使用者解决实际问题的基本属性，如提高焊缝质量，排除机器故障等。

三是工作页应对接智能制造。智能制造是工业发展的必然趋势，机器人自动化生产线已经广泛应用于汽车制造、船舶制造、工程机械等行业領域。焊接自动化、智能化已成为焊接技术应用专业发展的风向标。对接智能制造开发新型活页式教材学材，将有效提高“焊接机器人应用”课程的教学质量。

现代学徒制培养焊接机器人应用技能人才需要校企深度合作，共同开发“焊接机器人应用”工作页，根据焊工国家职业标准，结合职业特征，在深入开展学情分析的前提下，对焊接机器人应用的知识点与技能点进行解构和重构，对接企业的工作过程，开发具有工作逻辑性、知识技能递进性、评价系统科学有效性的工作页，以有效引导学生快乐学习知识，高效获取技能。

参考文献：

[1]徐安书.现代学徒制人才培养模式初探——以重庆工贸职业技术学院食品专业为例[J].重庆工贸职业技术学院学报，2015（1）：57-60.

[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2010：62.

[3]曾繁京，黄正源.化工单元学习工作页[M].桂林：广西师范大学出版社，2015：1.

（责任编辑：张维佳）