高职院校“以赛促教”的教学模式改革研究——以“焊接机器人技术”为例

徐洪亮 高继军

长春汽车工业高等专科学校 吉林 长春 130013

1 焊接机器人发展现状

工业机器人技术是计算机、控制论、机构、信息和传感技术、人工智能、仿生学并与其他学科形成的结合，其发展迅速、应用领域广泛[1]。

2013年 ，《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》中提出，到2020年，工业机器人产业基本完善，工业机器人密度达到100?以上[2]。在《〈中国制造?2025〉重点领域技术路线图》中进一步提到，到2020年工业机器人的保有量将达到?80?万台，2025年，其保有量将达到?180万台[3]。

据不完全统计，近一半工业机器人应用于焊接加工，其广泛应用于汽车、铁路、航天、军工等专业领域。我国作为制造大国，其焊接机器人技术应用的高度和广度，在一定程度上也体现了我国制造业的发展水平。

2 高职院校焊接机器人技术教学分析

在此工业机器人技术发展的上升期，众多高职院校把握产业发展方向，积极培养专业人才，并纷纷开设工业机器人技术专业，2019年高职专业设置备案显示，自2012年1所院校首开之后，至2019年迅速发展为568所[4]。但工业机器人技术专业发展时间有限，专业课程建设资源匮乏，缺乏可借鉴的指导和科学规范，也造成了培养目标不明晰、课程体系建设特色不突出、课程内容不丰满鲜明、教学模式不与时俱进等一系列问题，进而导致专业人才的培养质量问题。

焊接机器人技术作为工业机器人技术的重要组成部分，待解决的困难尤多。本门课程需将焊接技术和工业机器人技术融为一体，既有熔焊基础、焊接工艺及焊接结构生产理论，也要掌握工业机器人的基础理论和操作技能，这对课程内容建设提出了更高的要求。焊接机器人技术课程教学模式的优劣，会直接影响学生的技术能力。由于该课程的特点，需要进行长时间反复训练，导致学生感到枯燥乏味、缺少兴趣，尤其焊接加工本身脏累的特点，更易增强学生的倦怠感，而且学生素质参差不齐。传统的教学模式已不再适合当前高职院校的教学情况，而目前课堂常规的项目驱动式教学，虽然在一定程度上可以增加学生的参与度，但在提高学生技能和活跃度上仍显不足。为了进一步提升学生的技能，深化教学改革，完善高校教学模式，培养出更多适应企业发展的创新性人才，且达到分层教学的目的，基于项目驱动式教学，在焊接机器人技术教学中提出并实施了“以赛促教”的教学模式。

3 焊接机器人技术“以赛促教”的教学模式建设方案

“以赛促教”的教学过程中，不仅鼓励学生参与各级别赛事，而且上课流程对标竞赛流程，课程内容对标竞赛内容，教学考核标准对标竞赛评价，依据比赛成绩进行相应的奖惩措施，在此过程中学生的参与度、活跃度及竞争力都会得到大大提升。以焊接机器人技术课程为例，课程与全国各类机器人焊接大赛对标，与企业生产对标，在现有设备的基础上，参考大赛题库和企业生产工件，建设竞赛教学资源库，从而进行竞赛式训练：出示任务书，根据图纸拼装焊接件，操作机器人编写焊接程序、调节焊接参数，焊接工件，依据评分细则进行考评，其教学模式具体流程如下图所示。

(1)竞赛培训

1)赛项流程培训。对标竞赛标准，培训学生了解各级别大赛，了解焊接机器人技术大赛及相关赛项的流程，这对于后续教学及竞赛工作的进行可以达到事半功倍的效果。

2)安全生产培训。以6S生产标准为基准培训学生，在竞赛(生产)过程中，确保人身与设备安全，并且每次施行任务前必须进行安全测试。

3)理论培训。出示理论任务单，学生通过查阅资料完成任务，并进行汇报、讨论、总结，基于学生的完成情况，教师进行归纳总结。

4)实操培训。教师根据任务单要求，对技术要点进行示范演示、讲解。

(2)任务书(单)

任务书(单)以表格形式给出，其明确焊接任务及相关要求，给出焊接件拼装图纸及工作流程，提供所使用的设备清单，每一位选手从中都可以清楚了解自己所要实施的焊接任务及相关准备工作与后续工作。

(3)拼装焊接件

可选择助手，依据给定焊件拼装图纸，共同进行焊接件拼装，可使用手工焊接或机器人焊接方式将焊件固定成型，完成焊接件整体拼装，并且确保拼装正确，不影响后续机器人进行连续焊接及工件焊接质量。

(4)焊接工件

依据拼装工件旱道的具体位置，设计快速、高效的焊接机器人运行轨迹，选择恰当的焊接方法，并合理调整焊枪姿态。根据焊接板材的材质、厚度、旱道位置等因素调整焊接参数，并合理的匹配机器人速度，实现高效焊接的同时，确保焊接质量。

(5)比赛评判

考核评分标准对标各类焊接大赛、机器人大赛评分细则：1)安全文明生产(10分)，2)违规扣分表(10分)，3)机器人程序编写(20分)，4)焊接质量(50分)，5)焊接效率(10分)，若由于误操作出现设备损坏或工件拼装错误，则勒令停止比赛，得分为零。比赛的成绩从以上几个方面进行综合评定，焊接机器人技术比赛中焊接产品质量是决定胜负的关键，因此，焊接质量的分数占在半数，甚至更高，其他评定项目作为评分的重要组成部分，分值仍很可观。比赛中，选手在保证焊接质量的前提下，也要确保自身尽可能的少犯错误，才会取得优异成绩。

(6)比赛奖惩

根据评分细则统计分数。每次课内竞赛获得前60%的学生按照分数排名，适当增加分值予以奖励，并推荐课内竞赛表现优异的学生，参加国家级、省级等各级别焊接机器人技术技能大赛及相关赛项；总成绩第一名的小组，获优秀焊接小组，其成员根据个人成绩排名适当增加考核分值，每位学生的多次比赛成绩经加权计算后所得分数作为期末成绩。其中，个人分值a＋奖励分值b≤100，平时表现分值c≤100，期末成绩d，其成绩如下公式所示。

4 结语

“以赛促教”的教学模式改革，对于实践性强的焊接机器人技术课程具有极强的可操作性。以竞赛的模式进行教学工作，既能够有效地激发学生的学习热情和教学参与度，也可以培养学生的创新能力与创新精神，并确实有效地提升学生的专业素养与实践操作能力，为学生日后参加工作夯实基础，为企业发展培养合格人才，为社会进步培育合格的建设者。