张胜男1，赵文斌2
（1.兰州石化职业技术学院 机械工程学院，甘肃 兰州 730060；2.中国石油兰州石化公司，甘肃 兰州 730060）
摘要：以职业院校《焊接机器人操作实训》课程为例,介绍了课程的性质、定位、教学内容选取及学时安排、教学方法等，重点阐述了基于信息化教学手段下的职业院校焊接技术与自动化专业的《焊接机器人操作实训》课程设计思路及教学实施的做法，并结合教学实施效果进行了总结与反思，为后续同类院校更好地开设同类实训课程提供有力的参考。
关键词：信息化教学;焊接机器人操作实训;教学设计；教学实施
一、课程介绍
课程组对兰州周边20余家装备制造企业调研发现，随着我国机器人战略的实施，焊接机器人在越来越多企业中迅速得到应用，企业对焊接自动化生产与管理技术人才的需求也尤为迫切。《焊接机器人操作实训》课程就是焊接技术与自动化专业培养学生“焊接自动化生产与管理”岗位能力的一门重要岗位能力课程。
基于“焊接自动化生产与管理”岗位的典型工作任务，围绕核心知识技能选取课程内容，结合人社部职业技能鉴定中心文件新纳入的机器人焊接技能鉴定项目要求，选择了机械工业出版社出版的机器人焊接操作培训与资格认证指定教材《机器人焊接编程与应用》，并根据学生职业能力培养规律，按照任务由简单到复杂，对教材内容进行了合理的整合序化，确定了本课程的4个教学模块，8个子项目任务。8个子项目任务中有6个子项目为机器人焊接技能鉴定所要求的项目，为本专业1+X证书制度试点工作推进奠定了基础。
本课程是一门以操作技能训练为核心的课程，教学主要以实际操作为主，并将机器人的示教原理、操作规程、各项目的焊接工艺、检验标准、安全生产理念等知识融入到实际操作中，实行理实一体化教学。各项目教学根据内容需要在理论教室、仿真机房、实训室、企业生产现场等交替进行。本课程在教学中重点关注学生技能细节训练和安全生产意识的强化。
二、整体教学设计
课程的授课对象为焊接技术与自动化专业二年级学生。在本课程之前，学生已经完成了焊接机器人编程实训。
根据本专业人才培养方案、课程教学标准、“焊接自动化生产与管理”岗位能力需求及教材，结合学情，确定了各项目知识、技能、素养三位一体的教学目标。根据教学目标及学情，确定了各项目教学重点和难点。
各项目均以保证焊缝质量为主线，采用理实一体化的教学模式，配合启发式教学法、小组合作探究法等多种教学方法，依托仿真编程软件、国家职业教育教学资源库《焊接自动化技术》在线课程、课程教学平台、课程组自建的机器人焊接缺陷库、焊缝外观检验评分系统及教学动画、微课、微视频等多种信息化教学手段和资源，进行课前、课中、课后系统贯通的教学组织；构建理论、虚拟仿真训练与实焊操作三位一体的多维课堂。
三、课堂教学实施成效
1、课堂教学组织
结合各项目教学目标、重点和难点，我们以“项目导向+任务驱动”组织各项目教学，通过典型案例转化而来的生产任务激发学生学习兴趣，以完成具体产品的焊接加工为任务驱动，建立模块化架构，达到“知识预习，熟原理；分组汇报，知方法；仿真训练，熟技术；实焊演练，养技能”。各项目均按五个步骤组织教学实施:
2、教学特色
（一）项目导向 精准对接
精心优选教学内容，以典型任务为驱动，以具体项目为载体，以工作过程为导向组织教学，通过学生到企业现场学习及与企业专家深入探讨，将企业生产流程及考核标准引入教学过程中，实现学习任务与真实岗位精准对接，并将企业文化渗透到日常教学中，强化学生安全、质量意识。
（二）自制资源 以研促教
（1）自编“三不一缓”口诀：将焊枪姿态调整的要点高度概括，学生时刻熟记于心，提高了训练效率；
（2）自制的轨迹模拟动画：让学生对示教运动轨迹规划有了更直观的认识；
（3）自建机器人焊接缺陷库：收纳了机器人焊接操作中出现过的大量焊接缺陷、原因分析及诊改措施，为学生缺陷分析和诊改提供强有力的借鉴和参考；
（4）焊缝外观检验评分系统：使焊缝评分时间明显缩短，且系统可帮助师生快速统计评分结果，并可显示焊缝存在缺陷类型。
（三）虚实交互 达成目标
利用与机器人配套的Roboguide离线编程仿真软件，对真实焊接场景一比一建模，学生人手一机、训练充分，有效解决了机器人焊接实操高风险、高成本、低效率等问题。结合实焊演练，强化了训练重点，突破了训练难点，达成了三大教学目标。
（四）多元评价 全程把控
通过随堂测试、小组自评、互评、教师评价等方式对工艺知识、仿真训练和实焊环节进行学习效果评价，达到了教学全程过程化考核，全面真实反馈学生的学习情况，使考核评价更科学。焊缝的外观检验对接机器人焊接职业技能鉴定标准，焊缝内部质量检验对接GB50661-2011《钢结构焊接规范》及NB/T47013-2015承压设备无损检测标准，考核标准严格对接取证及行业标准，使学生熟悉标准的同时提高对自己的要求。
（五）思想引领 立德树人
教学过程中将立德树人贯穿始终，利用“世界大船中国造”等视频培养学生爱国主义情怀和行业责任感；利用“机器人焊接又有新突破”等视频提高学生对机器人焊接新理念、新技术、新应用认知；利用化工厂安全事故动画及企业工程师讲解安全案例提高学生安全意识；利用焊接领域著名大国工匠高凤林、李万君等的先进事迹，不断激励学生脚踏实地、坚守专业、热爱劳动、崇尚技能、德技并修。
3、课堂教学实施成效
工艺知识：课前、课中、课后各项作业及测试结果显示，学生较好地掌握了机器人直线及圆弧示教原理、焊接工艺、操作要点及检验标准等工艺知识，达成了各项目知识目标。
操作能力：仿真软件及以上教学策略的使用，使学生焊件外观成形合格数量及内部探伤检测合格数量明显上升，训练周期明显缩短，通过多轮反复训练及诊改，学生掌握了不同焊接位置、不同焊接层次、不同接头形式工件的焊接操作要领，达成了各项目技能目标。
职业素养：在师生共同努力下，学生训练之初的脚踩工作台、乱放示教器、高速运行机器人等不规范操作现象逐渐消失了，取而代之的是学生都能对照机器人安全操作规程进行个人防护及安全检查，小组成员之间也养成了互相监督的好习惯。在焊缝检验环节，学生也能够做到对标检验，没有丝毫马虎。几个项目的实践操作经历使学生明白了精湛的焊接技艺是一个日积月累的过程，他们能够做到脚踏实地、沉着训练、把控细节，虽然个别同学的焊缝质量还没有达到最优，但他们在不断的反思诊改中也提高了分析问题、解决问题的能力和抗压能力。
四、教学反思与改进
1.形成学生互助帮扶良好风气
学生水平参差不齐，指导过程中教师一人很难兼顾所有，引导学生之间形成互助帮扶的好风气，让学得快、水平高的学生带动基础相对薄弱的学生，让学生在互助中取得共同进步！
2.引进熔池摄像头
通过护目镜对熔池的监控效果极其有限，这给施焊过程中对熔池的控制和后续缺陷的分析带来了很大困难，因此考虑后续引进熔池摄像头，使原本难以监控的操作过程可视、可测，进一步提高焊接效果。
3.不断完善课程资源
加强教学过程中数据和经验的积累，不断完善机器人焊接缺陷库；建立各项目的焊接参数库；筛选学生撰写的优秀诊改报告，建立各项目操作经验库；不断完善课程教学资源，实现知识和经验的代代传承。
4.加强校企合作 深化产教融合
本设计中学生走进生产一线进行圆弧焊接案例的现场采集是我们迈出产教融合的第一步，我们应以此为契机，开发企业订单，加强校企合作，探索更多产教融合新模式。