中高职师资培训“1+4+3”模式探索

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通过探索中高职工业机器人方向师资培训“1+4+3”模式，提高中高职教师的工业机器人专业水平，丰富知识层面，进而提高中高职学生的培养质量，为中国制造2025提供新鲜动力。

“中国制造2025”是中国工业未来十年的发展纲领、顶层设计，机器人作为一种新型劳动力，正悄然改变着制造业的用工模式，机器人（自动化）替代人工成为产业结构调整与升级的催化剂。2016年中共中央、国务院提出我国人才发展的“24字”指导方针：服务发展、人才优先、以用为本、创新机制、高端引领、整体开发。在未来的十年里，职业教育一定要起到人才引领的目的，要为产业的发展主动培养人才。据2016年报分析，中高职院校专业设置主动适应产业新发展，服务新兴产业发展的专业点数明显增加，例如工业机器人技术专业点成倍增长。2009年教育部启动实施“国培计划”项目，该项目以“有效教师培训”为主题，旨在中高职学校在职教师的学历提高、加强专业能力以及丰富知识层面等。广西科技大学职业技术教育学院是全国重点建设职业教育师资培养培训基地，负责中高职学校在职教师的学历提高和继续教育培训等工作。2016年开始举办工业机器人方向培训工作，共有66名广西中高职教师参加。培训前通过问卷调查方式，统计得知参加培训的中高职教师所在学校95%已经开设或准备开设工业机器人课程，高达77%的培训学员从来没有接触过工业机器人，师资培养迫在眉睫。本文从中高职工业机器人方向师资培训的需求角度，确定培训目标；借助智能制造协同育人平台，完善培训资源配置；通过问卷调查，组织培训内容；全程监控上课过程，有效控制培训质量。通过优化中高职工业机器人方向师资培训的模式，本文提出了“1+4+3”模式，即1个平台、4个铺垫、3类实施。力求通过探索实践中高职工业机器人方向师资培训“1+4+3”模式，提高中高职教师的工业机器人专业水平，丰富知识层面，进而提高中高职学生的培养质量，为中国制造2025提供新鲜动力。

1“1”智能制造

协同育人平台工业机器人产业是《中国制造2025》规划提出的“未来大力推动的重点领域”，也是国家工业化发展进程中的战略重点。中国目前已经成为全球工业机器人增长最快的重要市场，机器人市场在以每年20%-30%的速度递增。随着机器人应用的日益广泛和装机容量的直线上升，工业现场严重缺乏技术技能型人才，这已经成为制约机器人应用和推广的瓶颈之一，对这类人员的理论教育、操作和维护实践培训等，需求变得极为迫切。根据《广西推进机器人产业发展工作方案》的要求，通过广西科技大学职业技术教育学院与武汉华中数控股份公司、深圳华中数控机器人有限公司、上海ABB工程技术公司、江苏汇博机器人技术有限公司的深度合作，建立长期紧密的战略合作关系，共同创设工业机器人“智能制造协同育人”平台。基于平台探索协同育人的创新模式，为社会培养高素质技术技能型人才，推进“中国制造2025”的顺利实施。

2“4+3”培训模式的提出

基于智能制造协同育人平台构造一个层次式教学、高度真实的运作环境，为培训教学提供一个先进的、创新的、紧密联系工业生产实际的工程实践平台。理论教学与动手实践相结合，使培训教师直接实操工业应用型机器人设备，贯通理论教学和实际使用环节。中高职师资“4+3”培训模式具体分为两个阶段：“4”为调查铺垫阶段，即培训目标、培训资源、培训内容、培训目标与内容的逻辑建立；“3”为培训方案实施阶段：理论课程与实践课程动态调整、虚拟仿真、项目综合应用。

3“4”培训方案探索

3.1培训目标

中高职院校立足于当地的社会经济之中，为当地行业、企业、社区服务体现了中高职院校的区位优势。职业教育最为鲜明的特点就是其在培养人才的过程中，侧重于工作能力和实践技能的培养，而不是理论知识的灌输。寻找中高职教师的职业成长规律，并以此为基础建立科学合理的培养培训模式，具有重要的现实意义。教师是影响职业教育质量的关键因素。为提升职业院校师资队伍质量，国家启动了多项与教师专业能力提升相关的培养培训项目。尽管培养培训项目为中高职教师的专业能力发展提供了机会和平台，但调查发现，并不是所有项目都能达到令人满意的效果。培训效果差，原因有很多，经调查发现，70.16%的教师认为培训内容影响培训的效果。因此科学合理的培训内容设计，能因才因教施培，根据教师职业能力发展的实际状况和需求，设计合适的培训内容。随着社会对技术技能型人才的要求越来越高，作为培养输送职业技术人才的基石，中高职教师已经不再满足于传统的面授教学方式的培训形式，更多希望培训可以有以下几种形式：理论教学要浅显易懂；理论知识分解并融入实践教学，从实践中认知更多的理论知识；项目教学务必贴合企业实际问题，从企业需求、企业研发生产角度出发进行更多的项目应用学习方面的交流和学习。为使师资培训更加适应国家战略性新兴产业培育发展方向，立足应用技能培训，培养目标要体现满足操作、维护、设计等不同应用需求，发挥好师资培训对机器人产业发展的支撑作用，最终形成现代化机器人技术与高素质技能人才培养培训的示范基地。

3.2培训资源

培训资源是影响培训质量的最关键因素。培训资源分为软件资源和硬件资源两部分。软件资源指的是在整个培训任务中担任教学工作的培训教师，培训教师由高校专业教师和生产企业专业技术人员以及培训机构等综合而成，合理优化培训师资资源，结合理论知识、生产应用实例、社会培训机制等，发挥培训主体的引导作用。硬件资源指的是为师资培训提供的多媒体教室以及培训设备等。多媒体教室可采用最先进的录播教室；工业机器人实训基地则建设成为功能齐全、设备先进、与企业工业现场吻合的基地。

3.3培训内容

中高职教师的质量、知识结构存在较大差异，从深入参与“国培计划”的过程中看到一些问题的存在，在设计培训内容时培训需求与培训目标之间没有建立有效的逻辑关系。出现这些问题的原因是诸多方面的，中高职教师培训积极性不高，由于本身知识体系、知识结构形成的长期浅层、固定式教学使教师对培训内容无法产生共鸣而产生厌倦心理。在这种现状下，我们需要建立起培训需求与培训目标之间的逻辑关系。国培计划培训项目必须以需求为导向，需求显然来自中高职教师，但如何获得中高职教师对国培计划项目的需求，要做详细并且持续的调查。因此必须在任何一个国培计划项目中做调查，项目实施过程中也要穿插做调查，逐步形成与培训目标的一致性，培训效果才是可预期的。对参加培训的66名中高职教师提前做好开课前的问卷式摸底调查，确定调查对象、发放问卷、对被调查者的反馈信息进行汇总分析。调查得知：66名中高职教师仅有6人熟悉工业机器人操作；高达77%的学员没学习过工业机器人课程，甚至没见过和没操作过工业机器人；95%的学员所在学校准备要建设工业机器人实训室、已经开设或者准备开设工业机器人课程；66名学员表示希望学习到工业机器人发展历史、未来发展方向、工业机器人示教编程、工业机器人离线编程、示教器操作、编程实例、工业机器人电气图知识、工业机器人故障排除和维护等内容。通过这次调查，对培训教师的基本情况有了较为全面的了解。在培训过程中，还通过课堂观察和座谈会的形式对中高职教师进行更进一步的了解。

3.4培训目标与培训内容逻辑关系的建立

从国培计划的社会价值来看，通过国培计划提高中高职教师的整体素质；推动中高职教师教学内容改革，提高教育质量；培训一批工业机器人种子教师，推进素质人才培养模式的改变；开发工业机器人优质培训资源，创新教师培训模式和方法，推动工业机器人培训项目的大规模开发计划。从国培计划的项目价值来看，培训内容要由具有丰富生产实际的工业机器人生产厂家、应用企业以及丰富理论知识架构的工业机器人专家提供的预设知识构成。在培训课程学习过程中，通过不定时研讨、学术报告等方式来组织教师培训，有可能对教师积极性的提高起到促进作用。从国培计划的教师发展价值来看，中高职教师的质量参差不齐，有些教师具有非常丰富的教学经验，要通过国培计划提升他们的认知能力；有些教师专业不对口，为了占用国培计划名额，来学习跟他们本专业不相关的工业机器人知识；有些老师是新晋教师，没有任何教学经验，要通过国培计划提升他们的教学能力和实践能力。对于多层次的培训教师质量体系，需要在国培计划的项目中实施构建教师认知能力结构。在这种现状下，我们需要建立起培训目标与培训内容之间的逻辑关系。培训目标以国培计划的社会价值、项目价值、教师发展价值为优先考虑，如何确保培训目标与培训内容的协调性，通过国培项目实施过程的实时监控、课堂跟踪、沟通交流、座谈会等，进行适时调节。通过实时跟踪协调因培训目标而设置的培训内容，达到培训目标与培训内容的统一性。

4“3”培训方案实施

4.1理论教学与实践教学的动态调整

工业机器人是一门理论性和实践性都很强的课程，涉及的学科有机电一体化、机械工程、电气工程、控制科学与工程、计算机技术、工业设计、物流存储等等，学习内容的广泛性、应用性、实用性都非常强。中高职教师的数学基础比较薄弱，对培训理论知识（如：坐标变换、矩阵理论、微积分等高等数学的内容，运动规划、轨迹控制掺杂过多的算法）的内容无法理解，无法掌握，内容抽象，与企业实际应用脱节，学习起来难度大，兴趣低，严重影响培训教学质量。鉴于以上问题，课程内容设置必须遵守实践教学内容增加，理论教学内容减少，理论教学穿插实践教学的原则。在实施过程中，考虑到多数中高职教师对实践教学兴趣远远大于理论教学，培训教师必须把理论教学适当地在实践教学过程中进行穿插，让中高职教师对机器人的运动学知识更容易理解。通过中高职教师教学实践能力提升和理论教学能力巩固，进而提高他们勇于探索的理论分析能力和解决问题的实践操作能力。

4.2虚拟仿真的引入

机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指令，规定机器人应该完成的动作和作业的具体内容，同时机器人控制装置会自动将这些指令存储下来，这个过程就称为对机器人的“示教”。目前工业机器人的示教主要分为直接示教和离线示教。直接示教（示教盒示教）是由操作者手持示教盒引导，操作简便，易于掌握，但很难规划复杂的运动轨迹以及准确的运动路径，精度完全靠操作者的经验决定，效率较低。离线示教（虚拟仿真）是在离线编程系统中进行编程和在模拟环境中进行仿真，生成目标程序代码，最后生成机器人路径规划数据以控制机器人运动。离线编程软件还带有仿真功能，通过对编程结果进行三维图形动画仿真，离线计算、规划和调试机器人程序的正确性，解决编程时障碍干涉和路径优化问题。离线编程程序易于修改，模拟精度高，能够实现基于传感器的自动规划功能，是一种非常有效的示教方式。借助机器人离线编程软件InteRobot、Delmia、Robotstudio等，就像搭积木一样，从最基础的构建开始一步步循序渐进，一站式构建工业机器人离线编程示教工作站。通过场景搭建——生成轨迹——仿真——后置，在虚拟环境中模拟真实的工作环境，规划机器人运动路径，最后生成机器人可执行的代码，开展工业机器人的虚拟仿真教学，突破实践过程中对配套的工业机器人设备数量、场地、工作站系统等多项限制，为每一位学员提供自由操作学习、设计工业机器人工作站、创新工业机器人生产线等创新综合实践平台。

4.3项目综合应用

按照“完整的工作过程”进行综合性和案例性的教学项目开发，这些教学项目与企业实践密切相关，实现了理论学习与技能训练的统一。项目教学都是实践导向式和任务驱动式的教学，以工业机器人模拟仿真与离线编程软件Delmia为例，利用工业生产实例（汽车前板点焊）来讲解离线编程软件的使用，讲解各大模块导入、模拟仿真建模和运动制作、机器人行业应用模拟仿真典型应用案例、机器人系统仿真项目实战演练等。以华数离线编程软件HNC为例，利用工业生产实例（手机壳打磨）来讲解离线编程软件的使用，通过工具台轮廓建模和工件手机壳建模，按照工业生产路径优化要求，对手机壳进行打磨。

5结束语

随着工业技术智能化的快速发展，工业机器人应用技术越来越渗透进各行各业，以人为主的生产模式逐渐向机器人为主的模式转变。对机器人及自动化生产线的设计、集成、安装、维护、使用操作等专业人士的需求也越来越高，中高职师资特别是专业课教师既要具备扎实的专业基础理论知识和较高的教学、教研水平，又要具有较强的专业实践能力，才能更好地为当地经济发展培养合格的人才。本文通过借鉴发达地区中高职师资培养培训的经验，基于智能制造协同育人平台构建层次上教学环境，为培训教学提供企业工程应用实践平台，满足操作、维护、设计等不同层次人才需求，发挥好中高职师资培训对机器人产业发展的支撑作用。