中高職師資培訓“1+4+3”模式探索

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通過探索中高職工業機器人方向師資培訓“1+4+3”模式，提高中高職教師的工業機器人專業水平，豐富知識層面，進而提高中高職學生的培養質量，為中國制造2025提供新鮮動力。

“中國制造2025”是中國工業未來十年的發展綱領、頂層設計，機器人作為一種新型勞動力，正悄然改變著制造業的用工模式，機器人（自動化）替代人工成為產業結構調整與升級的催化劑。2016年中共中央、國務院提出我國人才發展的“24字”指導方針：服務發展、人才優先、以用為本、創新機制、高端引領、整體開發。在未來的十年里，職業教育一定要起到人才引領的目的，要為產業的發展主動培養人才。據2016年報分析，中高職院校專業設置主動適應產業新發展，服務新興產業發展的專業點數明顯增加，例如工業機器人技術專業點成倍增長。2009年教育部啟動實施“國培計劃”項目，該項目以“有效教師培訓”為主題，旨在中高職學校在職教師的學歷提高、加強專業能力以及豐富知識層面等。廣西科技大學職業技術教育學院是全國重點建設職業教育師資培養培訓基地，負責中高職學校在職教師的學歷提高和繼續教育培訓等工作。2016年開始舉辦工業機器人方向培訓工作，共有66名廣西中高職教師參加。培訓前通過問卷調查方式，統計得知參加培訓的中高職教師所在學校95%已經開設或準備開設工業機器人課程，高達77%的培訓學員從來沒有接觸過工業機器人，師資培養迫在眉睫。本文從中高職工業機器人方向師資培訓的需求角度，確定培訓目標；借助智能制造協同育人平臺，完善培訓資源配置；通過問卷調查，組織培訓內容；全程監控上課過程，有效控制培訓質量。通過優化中高職工業機器人方向師資培訓的模式，本文提出了“1+4+3”模式，即1個平臺、4個鋪墊、3類實施。力求通過探索實踐中高職工業機器人方向師資培訓“1+4+3”模式，提高中高職教師的工業機器人專業水平，豐富知識層面，進而提高中高職學生的培養質量，為中國制造2025提供新鮮動力。

1“1”智能制造

協同育人平臺工業機器人產業是《中國制造2025》規劃提出的“未來大力推動的重點領域”，也是國家工業化發展進程中的戰略重點。中國目前已經成為全球工業機器人增長最快的重要市場，機器人市場在以每年20%-30%的速度遞增。隨著機器人應用的日益廣泛和裝機容量的直線上升，工業現場嚴重缺乏技術技能型人才，這已經成為制約機器人應用和推廣的瓶頸之一，對這類人員的理論教育、操作和維護實踐培訓等，需求變得極為迫切。根據《廣西推進機器人產業發展工作方案》的要求，通過廣西科技大學職業技術教育學院與武漢華中數控股份公司、深圳華中數控機器人有限公司、上海ABB工程技術公司、江蘇匯博機器人技術有限公司的深度合作，建立長期緊密的戰略合作關系，共同創設工業機器人“智能制造協同育人”平臺。基于平臺探索協同育人的創新模式，為社會培養高素質技術技能型人才，推進“中國制造2025”的順利實施。

2“4+3”培訓模式的提出

基于智能制造協同育人平臺構造一個層次式教學、高度真實的運作環境，為培訓教學提供一個先進的、創新的、緊密聯系工業生產實際的工程實踐平臺。理論教學與動手實踐相結合，使培訓教師直接實操工業應用型機器人設備，貫通理論教學和實際使用環節。中高職師資“4+3”培訓模式具體分為兩個階段：“4”為調查鋪墊階段，即培訓目標、培訓資源、培訓內容、培訓目標與內容的邏輯建立；“3”為培訓方案實施階段：理論課程與實踐課程動態調整、虛擬仿真、項目綜合應用。

3“4”培訓方案探索

3.1培訓目標

中高職院校立足于當地的社會經濟之中，為當地行業、企業、社區服務體現了中高職院校的區位優勢。職業教育最為鮮明的特點就是其在培養人才的過程中，側重于工作能力和實踐技能的培養，而不是理論知識的灌輸。尋找中高職教師的職業成長規律，并以此為基礎建立科學合理的培養培訓模式，具有重要的現實意義。教師是影響職業教育質量的關鍵因素。為提升職業院校師資隊伍質量，國家啟動了多項與教師專業能力提升相關的培養培訓項目。盡管培養培訓項目為中高職教師的專業能力發展提供了機會和平臺，但調查發現，并不是所有項目都能達到令人滿意的效果。培訓效果差，原因有很多，經調查發現，70.16%的教師認為培訓內容影響培訓的效果。因此科學合理的培訓內容設計，能因才因教施培，根據教師職業能力發展的實際狀況和需求，設計合適的培訓內容。隨著社會對技術技能型人才的要求越來越高，作為培養輸送職業技術人才的基石，中高職教師已經不再滿足于傳統的面授教學方式的培訓形式，更多希望培訓可以有以下幾種形式：理論教學要淺顯易懂；理論知識分解并融入實踐教學，從實踐中認知更多的理論知識；項目教學務必貼合企業實際問題，從企業需求、企業研發生產角度出發進行更多的項目應用學習方面的交流和學習。為使師資培訓更加適應國家戰略性新興產業培育發展方向，立足應用技能培訓，培養目標要體現滿足操作、維護、設計等不同應用需求，發揮好師資培訓對機器人產業發展的支撐作用，最終形成現代化機器人技術與高素質技能人才培養培訓的示范基地。

3.2培訓資源

培訓資源是影響培訓質量的最關鍵因素。培訓資源分為軟件資源和硬件資源兩部分。軟件資源指的是在整個培訓任務中擔任教學工作的培訓教師，培訓教師由高校專業教師和生產企業專業技術人員以及培訓機構等綜合而成，合理優化培訓師資資源，結合理論知識、生產應用實例、社會培訓機制等，發揮培訓主體的引導作用。硬件資源指的是為師資培訓提供的多媒體教室以及培訓設備等。多媒體教室可采用最先進的錄播教室；工業機器人實訓基地則建設成為功能齊全、設備先進、與企業工業現場吻合的基地。

3.3培訓內容

中高職教師的質量、知識結構存在較大差異，從深入參與“國培計劃”的過程中看到一些問題的存在，在設計培訓內容時培訓需求與培訓目標之間沒有建立有效的邏輯關系。出現這些問題的原因是諸多方面的，中高職教師培訓積極性不高，由于本身知識體系、知識結構形成的長期淺層、固定式教學使教師對培訓內容無法產生共鳴而產生厭倦心理。在這種現狀下，我們需要建立起培訓需求與培訓目標之間的邏輯關系。國培計劃培訓項目必須以需求為導向，需求顯然來自中高職教師，但如何獲得中高職教師對國培計劃項目的需求，要做詳細并且持續的調查。因此必須在任何一個國培計劃項目中做調查，項目實施過程中也要穿插做調查，逐步形成與培訓目標的一致性，培訓效果才是可預期的。對參加培訓的66名中高職教師提前做好開課前的問卷式摸底調查，確定調查對象、發放問卷、對被調查者的反饋信息進行匯總分析。調查得知：66名中高職教師僅有6人熟悉工業機器人操作；高達77%的學員沒學習過工業機器人課程，甚至沒見過和沒操作過工業機器人；95%的學員所在學校準備要建設工業機器人實訓室、已經開設或者準備開設工業機器人課程；66名學員表示希望學習到工業機器人發展歷史、未來發展方向、工業機器人示教編程、工業機器人離線編程、示教器操作、編程實例、工業機器人電氣圖知識、工業機器人故障排除和維護等內容。通過這次調查，對培訓教師的基本情況有了較為全面的了解。在培訓過程中，還通過課堂觀察和座談會的形式對中高職教師進行更進一步的了解。

3.4培訓目標與培訓內容邏輯關系的建立

從國培計劃的社會價值來看，通過國培計劃提高中高職教師的整體素質；推動中高職教師教學內容改革，提高教育質量；培訓一批工業機器人種子教師，推進素質人才培養模式的改變；開發工業機器人優質培訓資源，創新教師培訓模式和方法，推動工業機器人培訓項目的大規模開發計劃。從國培計劃的項目價值來看，培訓內容要由具有豐富生產實際的工業機器人生產廠家、應用企業以及豐富理論知識架構的工業機器人專家提供的預設知識構成。在培訓課程學習過程中，通過不定時研討、學術報告等方式來組織教師培訓，有可能對教師積極性的提高起到促進作用。從國培計劃的教師發展價值來看，中高職教師的質量參差不齊，有些教師具有非常豐富的教學經驗，要通過國培計劃提升他們的認知能力；有些教師專業不對口，為了占用國培計劃名額，來學習跟他們本專業不相關的工業機器人知識；有些老師是新晉教師，沒有任何教學經驗，要通過國培計劃提升他們的教學能力和實踐能力。對于多層次的培訓教師質量體系，需要在國培計劃的項目中實施構建教師認知能力結構。在這種現狀下，我們需要建立起培訓目標與培訓內容之間的邏輯關系。培訓目標以國培計劃的社會價值、項目價值、教師發展價值為優先考慮，如何確保培訓目標與培訓內容的協調性，通過國培項目實施過程的實時監控、課堂跟蹤、溝通交流、座談會等，進行適時調節。通過實時跟蹤協調因培訓目標而設置的培訓內容，達到培訓目標與培訓內容的統一性。

4“3”培訓方案實施

4.1理論教學與實踐教學的動態調整

工業機器人是一門理論性和實踐性都很強的課程，涉及的學科有機電一體化、機械工程、電氣工程、控制科學與工程、計算機技術、工業設計、物流存儲等等，學習內容的廣泛性、應用性、實用性都非常強。中高職教師的數學基礎比較薄弱，對培訓理論知識（如：坐標變換、矩陣理論、微積分等高等數學的內容，運動規劃、軌跡控制摻雜過多的算法）的內容無法理解，無法掌握，內容抽象，與企業實際應用脫節，學習起來難度大，興趣低，嚴重影響培訓教學質量。鑒于以上問題，課程內容設置必須遵守實踐教學內容增加，理論教學內容減少，理論教學穿插實踐教學的原則。在實施過程中，考慮到多數中高職教師對實踐教學興趣遠遠大于理論教學，培訓教師必須把理論教學適當地在實踐教學過程中進行穿插，讓中高職教師對機器人的運動學知識更容易理解。通過中高職教師教學實踐能力提升和理論教學能力鞏固，進而提高他們勇于探索的理論分析能力和解決問題的實踐操作能力。

4.2虛擬仿真的引入

機器人代替人進行作業時，必須預先對機器人發出指令，規定機器人應該完成的動作和作業的具體內容，同時機器人控制裝置會自動將這些指令存儲下來，這個過程就稱為對機器人的“示教”。目前工業機器人的示教主要分為直接示教和離線示教。直接示教（示教盒示教）是由操作者手持示教盒引導，操作簡便，易于掌握，但很難規劃復雜的運動軌跡以及準確的運動路徑，精度完全靠操作者的經驗決定，效率較低。離線示教（虛擬仿真）是在離線編程系統中進行編程和在模擬環境中進行仿真，生成目標程序代碼，最后生成機器人路徑規劃數據以控制機器人運動。離線編程軟件還帶有仿真功能，通過對編程結果進行三維圖形動畫仿真，離線計算、規劃和調試機器人程序的正確性，解決編程時障礙干涉和路徑優化問題。離線編程程序易于修改，模擬精度高，能夠實現基于傳感器的自動規劃功能，是一種非常有效的示教方式。借助機器人離線編程軟件InteRobot、Delmia、Robotstudio等，就像搭積木一樣，從最基礎的構建開始一步步循序漸進，一站式構建工業機器人離線編程示教工作站。通過場景搭建——生成軌跡——仿真——后置，在虛擬環境中模擬真實的工作環境，規劃機器人運動路徑，最后生成機器人可執行的代碼，開展工業機器人的虛擬仿真教學，突破實踐過程中對配套的工業機器人設備數量、場地、工作站系統等多項限制，為每一位學員提供自由操作學習、設計工業機器人工作站、創新工業機器人生產線等創新綜合實踐平臺。

4.3項目綜合應用

按照“完整的工作過程”進行綜合性和案例性的教學項目開發，這些教學項目與企業實踐密切相關，實現了理論學習與技能訓練的統一。項目教學都是實踐導向式和任務驅動式的教學，以工業機器人模擬仿真與離線編程軟件Delmia為例，利用工業生產實例（汽車前板點焊）來講解離線編程軟件的使用，講解各大模塊導入、模擬仿真建模和運動制作、機器人行業應用模擬仿真典型應用案例、機器人系統仿真項目實戰演練等。以華數離線編程軟件HNC為例，利用工業生產實例（手機殼打磨）來講解離線編程軟件的使用，通過工具臺輪廓建模和工件手機殼建模，按照工業生產路徑優化要求，對手機殼進行打磨。

5結束語

隨著工業技術智能化的快速發展，工業機器人應用技術越來越滲透進各行各業，以人為主的生產模式逐漸向機器人為主的模式轉變。對機器人及自動化生產線的設計、集成、安裝、維護、使用操作等專業人士的需求也越來越高，中高職師資特別是專業課教師既要具備扎實的專業基礎理論知識和較高的教學、教研水平，又要具有較強的專業實踐能力，才能更好地為當地經濟發展培養合格的人才。本文通過借鑒發達地區中高職師資培養培訓的經驗，基于智能制造協同育人平臺構建層次上教學環境，為培訓教學提供企業工程應用實踐平臺，滿足操作、維護、設計等不同層次人才需求，發揮好中高職師資培訓對機器人產業發展的支撐作用。