基于绿色技能开发背景下焊接机器人课程教学模式的探讨

孟祥海，王 伟（.唐山工业职业技术学院，河北 唐山 06399；.唐山学院，河北 唐山 06300）



基于绿色技能开发背景下焊接机器人课程教学模式的探讨

孟祥海1，王 伟2
（1.唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063299；2.唐山学院，河北 唐山 063020）

摘 要：本文主要研究了基于绿色技能开发背景下焊接机器人课程教学模式改革。首先对绿色技能概念进行阐述，分析开设机器人课程作为绿色技能开发的必要性，以及其在教学上面临的问题；通过“传统式”和“项目式”两种教学方法比较，得出“项目式”教学方法是更加适合培养绿色技能人才，应重视机器人技能大赛和的行业展销会引领作用；最终通过绿色机器人教学课程改革培养优秀的焊接人才，为实现我国绿色焊接产业发展目标提供强大的焊接人才储备力量。

关键词：绿色技能；焊接机器人；项目式；教学方法

0 引言

绿色技能是对某一岗位或某一工作过程有利于实现节能、减排、可持续发展的技能。可持续发展是指满足当前需要而又不削弱子孙后代满足其需要能力的发展，是合理使用并且提高自然资源的发展，它的提出顺应了时代发展的需求。

目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。众所周知，我国焊接行业目前主要存在环境污染严重、能耗高和能源有效利用率低等诸多方面的问题，实现绿色环保将成为焊接行业在新形势下的艰巨任务。比如废气、废渣、废水的排放、资源的浪费、焊接质量的隐患，都是破坏环境和非可持续发展的表现。那么如何开发低碳、环保、可持续性发展的焊接专业绿色技能点，对于提高各个环节要素的岗位生产至关重要，对指导绿色技能通用内容的开发，对于实现焊接技术的可持续发展有着深远的意义。许多国家已经把发展工业机器人作为高技术领域的战略目标列入国家发展计划[1]。焊接机器人是工业机器人在焊接方面的研究应用，它具有可靠的稳定性和高焊接质量，改善了劳动条件，同时提高了劳动生产率，在汽车、造船、工程机械和航空航天等领域得到了广泛的应用，机器人焊接技术已经作为焊接专业绿色技能点之一[2]。

1 开设焊接机器人课程

1.1 焊接机器人的应用

依据我国制造业的生产特点和机器人本身特点，纵观当前工业机器人市场，其应用主要集中在汽车、摩托车及工程机械三个行业里，比例分别达到了65％、15 ％和16 ％，电器、自行车、机车、航空航天等其他行业也有涉及，占4％[3]。可以看出目前市场上焊接机器人的应用还是比较广泛，那么就会需要更多的焊接机器人相关专业的高素质、高技能型人才。

1.2 必要性

1.2.1适应市场的需求

从目前国内机器人拥有量来看，与国外差距很明显。来自国际机器人联合会的数据显示，2013年多用途工业机器人的中国装机量达到11 318台，同期在日本这一数字达到552 720台，在德国达到254 133台，与我国高速发展的经济不相适应。尽管我国目前机器人保有量不多，但是预计以每年20 000台的增长速度，在未来几年机器人数量必将成为世界第一。所以说我国仍然是世界上工业自动化相对比较落后的国家，但未来还有很大的增长空间[4]。

从制造大国向制造强国的转变过程中，国内与工业机器人相关的行业很快将迎来一个高速增长期。近年以来，广东、浙江等省相继出台政策，实施机器人换人的计划。为社会提供应用型人才的高职院校应响应社会对各类工业机器人应用人才的需求，尽快开设工业机器人的相关课程，尤其是焊接机器人相关课程，提供满足社会需求的合格人才。

1.2.2减少污染，美化环境

对于现阶段一些中高职院校的焊接专业实训教学还主要以焊条电弧焊为主，因为焊条电弧焊项目的实训，焊接设备简单，焊接材料成本低，所以是大多数高校的首选。但是在实训过程中势必带来大量的有毒有害气体、烟尘，造成严重的环境污染。而作为自动化程度更高的机器人焊接实训，则应用的是气体保护焊技术（CO2、MAG、Ar等），产生的烟尘少，噪音低，环境污染大大降低[5]。另外，作为焊接专业的“新产品”在满足实训教学的前提下，更加给实训室增加一道亮丽的风景线。

1.3 面临的困难

1.3.1专业认识不到位

虽然近些年我国已经加大了对职业教育的投入，但是由于多年来传统思维模式的禁锢，使职业教育的发展受到限制和发展。势必导致政府对职业院校的资金投入不足，尤其是实训室建设资金，进而影响实践的教学。加上大背景下机械制造业萧条，焊接专业生源也是每况愈下。还有些观点认为，焊接机器人专业课程应该是本科及其以上研究型大学才应开设的学科，对于职业院校没必要开设。综合以上几种因素，就必然会导致焊接专业发展得不到重视，那么机器人焊接技术势必会受到牵连。从我们大量的社会调研得出结论，按照不断完善的焊接专业人才培养方案培养出来的焊接机器人操作技术的学生，正是企业所需要的，能满足企业自动化焊接生产需要。可以说，得到生产企业的认可就是教学的最大动力和学校发展专业教学的方向。

1.3.2机器人设备昂贵

根据目前市场的价格，由于大部分焊接机器人还是靠从日本、欧洲、美国等发达国家进口，所以每台焊接机器人的价格还是比较昂贵，一般在20万元以上，有的甚至在100万以上，加上可以进行焊接机器人授课的专业老师数量不多，也会导致这门学科发展滞缓。因此还应加大师资力量的培训力度。

1.3.3改变传统观念

尽管从某种程度上，焊接专业并不能得到社会尤其是学生家长的认可，但是我们需要通过更加智能化、现代化的机器人焊接技术，改变这一传统观念，拓宽他们的视野。我们可以通过多种手段，使他们深入了解焊接技术，比如可以带相关学生到自动化程度较高的日系、韩系、德系汽车企业进行参观实习，通过企业理念的熏陶，亲身体会到焊接自动化的魅力，让他们感到焊接场所同样是你理想的工作环境。

站在焊接专业绿色技能角度，高职院校应更加重视机器人焊接课程教学，因为它的应用前景好、生产效率更高效、焊接品质更优良、焊接综合成本更低廉、更加适应市场需要，可以说真正达到了节能、环保、可持续发展的作用。

2 绿色教学模式

2.1 传统式教学

2.1.1只讲理论

这种最基本的传统教学形式，单一、片面地向学生讲授理论知识，导致学生的动手实践能力差，在毕业后面向社会企业根本没有竞争力，尤其是对于高职院校的学生。当然这不单是教学手段的问题，而且也体现了学校在师资力量方面投入不足[4]。主要体现在两方面，一是硬件方面，学校根本没有足够资金来购买相关焊接机器人试验、实训设备；二是软件方面，大部分专业老师是从学校毕业直接到学校教学，实际的工作经验非常少，加上后期培训不足，有的老师根本没有接触过焊接机器人，因此根本没有能力进行焊接机器人的实训教学。

2.1.2先理论，再实践

这种教学模式可以说是比“只讲理论”教学模式有所改进。在这种模式中，教师在教室讲解理论知识，理论讲解之后安排学生在实训室进行操作。这种方法，尽管增加了学生的参与度，提高了学生的动手能力，但是仍以理论为主，据统计部分院校理论和实践的学时比例大约7：3，这对于高职院校学生来说实践课时还远远不够。将理论教学和实践教学分开讲授，致使理论和实践相脱离，没有完全将两者结合起来，学到的理论知识不能同时运用到实践当中，导致学员的实践操作能力提高的慢，技术能力不足，掌握不到操作技巧，使教学效率大大降低[6]。

2.2 项目式教学

“项目式”教学模式是真正的理论实践相结合的教学方法，它是以企业真项目或实训室虚拟项目为载体，教师边教边演示，学生边学边实践的同步模式下开展，这种方法加深学生对理论记忆，在实际操作中发现问题、分析问题、解决问题。学生通过具体学习和实训锻练，能够熟练掌握直线、圆弧、摆动、鱼鳞片的示教操作能力，学会设置和修改示教点的插补方式、示教速度、空走点和焊接点等重要知识点。当然如果条件允许，可以把学生带到学校周边相关工厂一线实习，使学生在实际生产环境中切身体会项目化教学，学生既可以学习技能又可以为企业创造价值。具体教学内容和课时分配如表 1 所示。

表1　教学内容和分配学时

比如进行机器人教学可以去机器人生产企业或应用机器人生产的企业，通过实场景学习，可以让学生走进社会工作后，能尽快融入集体生活[7]。

2.3 参观焊接行业展览会

随着世界焊接制造业的快速发展，焊接机器人和焊接工艺的发展也是日新月异，为了了解先进的工艺和设备，跟随现代化的脚步，专业老师可带领学生参观焊接行业机器人相关展会，比如一年一度的“北京/上海埃森国际焊接与切割展览会”，这里有来自28个国家和地区的近1000家厂商来此展出，是我们了解世界上最先进焊接机器人及周边设备的便捷途径。

2.4 重视焊接技能大赛

随着我国对职业教育的重视，机器人焊接技能大赛越来越受到重视，职业院校的学生参加大赛的机会越来越多。很多学校依托大赛比赛项目，作为焊接机器人教学的参考项目，这样可以更加明确教学目标，同时也可以使学生提前适应大赛节奏，为今后在大赛中取得优异成绩奠定基础[8]。比如在2014年和2015年由中国机械职业教育教学指导委员会主办的全国职业院校技能大赛，焊接机器人应用技术项目，竞赛模拟真实焊接自动化生产任务，由参赛队员共同完成“机器人焊接系统安装与调试”“焊接工艺设计和编程”和“焊接自动化加工”三个部分内容。通过比赛任务可以看出，一名优秀的机器人工作人员不仅需要掌握更加全面的理论和实践知识，更加需要良好的心理素质，这样对我们培养适应社会发展的焊接机器人技术人员具有指导的意义[9]。

经过“项目式”教学方法培养出来的学生能直接进入企业生产岗位，或者说比其他学生更能适应企业发展。这样免去了学生走出校门还要重新进行大量的实践培训学习，无形中为企业节约了人力、物力等资源，这就是我们希望通过教学模式改革培养出来的绿色技能人才。

3 绿色课程改革

通过对焊接专业教学模式的分析，在绿色焊接机器人课程改革上我们应该从以下几个方面进行入手。

1）提高机器人焊接技术关注度和认知度，改变传统的教学理念。

2）增加焊接机器人的设备投入

程度。大部分稍有条件的职业院校购买1～2台企业型机器人作为焊接实训用，但是这种机器人投资大、效率低。有些职业院校，则引进投资更少，见效更快的教学型机器人，这种机器人方便老师教学，学生学习起来更加方便观看。还有些职业院校，既购买了教学型机器人又购买了企业型机器人，这种搭配是最好的选择。当然如果有条件，还可以拓宽视野引进搬运机器人、激光机器人、变位机械等机器人系统辅助设备。

3）提高校企合作意识，积极推进《机器人调试员》证书考取。因为随着我国制造业越来越规范，操作焊接机器人就像是驾驶一辆汽车一样，它需要具有相关资格和经过培训的人去使用它，那么作为职业院校的焊接专业学生来说，如果今后想从事机器人相关专业工作，考取《机器人调试员》等级证书将是必不可少。

4）依托行业企业需求，企业不但需要会操作焊接机器人的技术人员，而且还急需“焊接机器人维修”相关的专业人才，这将是今后职业院校专业课程发展的一个重要组成部分。

4 结论

综上所述，基于焊接专业绿色技能角度，得出以下结论。

1）高职院校应更加重视机器人焊接课程绿色教学模式改革，它是实现绿色技能人才的保障；

2）通过对焊接机器人课程教学模式的分析，“项目式”教学要比“传统式”的教学更加科学，内容更加丰富，题材更加多样，是培养焊接绿色技能人才的重要手段；

3）重视焊接技能大赛，关注比赛项目的引领作用；

4）积极推进提高“机器人行业展销会”的展示作用，了解最先进焊接机器人信息。

这四方面相辅相成，必将为培养高、精、尖焊接实用型人才，培养自动化、智能化制造业人才，实现我国绿色焊接产业发展目标，提供强大的焊接人才储备力量。

【参考文献】

[1]黄政艳.焊接机器人的应用现状与技术展望[J].装备制造技术，2007(3): 46-48.

[2]宋金虎.我国焊接机器人的应用与研究[J].电焊机，2009(4)：65-67.

[3]林尚扬.我国机械制造业中焊接机器人的应用现状与发展趋势[J].机械工人，1999(5)：3-7.

[4]唐林新，邓汨方.高职院校开设工业机器人技术课程的探讨[J].2012(8)：175-176.

[5]阎金童.职业学校教育教学管理的理论与实践[M].桂林:广西师范大学出版社，2010:156-158.

[6]程波.一体化教学在焊接教学中的应用[J].河南科技，2014(11)：251-252.

[7]田晓华.浅议焊接一体化教学[J].才智，2012(23)：200-201.

[8]康长海.焊接专业“一体化”教学初探[J].科技信息，2011(9):264-265.

[9]李兴会.焊接专业一体化教学方法探究[J].科技信息，2013(36):150-151.

Teaching Style of Welding Robot Course in Green Skills Development Background

MENG Xianghai1， WANG Wei2
(1.Tangshan Polytechnic College，Tangshan 063299，China；2.Tangshan University，Tangshan 063020，China)

Abstract：This paper mainly studies the welding robot course teaching of the background of green skill development.First of all，it explains the concept of green skills through the analysis of the necessity of the development of green skills in the course of the welding robot and the problem of teaching.With the comparison of two teaching methods of "traditional" and "project"，we found that the method of "project" is better，meanwhile， attention on the leading role of robot skills competition and the industry exhibition are paid.Finally，through the reform of the green robot course，training excellent welding personnel，in order to achieve the objectives of China's green welding industry，a strong welding personnel reserves will be served.

Key words：green skill；welding robot；project type；teaching method

作者简介：孟祥海（1983-），男，唐山人，硕士，讲师，主要从事焊接专业教学改革及焊接工艺研究工作。

基金项目:河北省高层次（三三三人才工程）人才资助项目“中德合作办学背景下高职焊接专业人才培养模式创新研究”(项目编号：A201500121），主持人吴丽学。

收稿日期：2016-02-15

中图分类号：G712

文献标识码：A

文章编号：1674-943X(2016)01-0034-03