以機器人為載體的自動化專業課程體系優化的研究

李富強 劉勇 胡明

【摘要】基于徐海學院學生理論功底薄弱的基本認知，以“機器人”為載體，培養可以直接滿足企業用工需求的應用型人才為目標，搭建應用型人才培養創新模式，降低學分，體現學生主觀能動性，優化課程體系，將《自動控制原理》、《計算機控制技術》、《控制系統計算機仿真》與《智能控制》等課程打造成一個控制類課程群，避免在小學時下，所有專業課都講述基礎部分，無法進入高一層次的學習。打造課程群后，在最先開設的基礎課中，講解所有控制類課程的基礎，后續課程直接在此基礎上進一步學習，既保證了教學質量，又給學生留出充裕的時間進行課外動手實踐訓練。

【關鍵詞】機器人 課程群 創新實踐

【基金項目】本文受江蘇高校“青藍工程”項目資助，受江蘇省高校自然科學研究面上項目（15KJB510033）資助，受中國礦業大學徐海學院教學改革項目（YA1828）資助。

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）12-0057-01

1.研究背景

2017年3月以來，徐海學院加快2018版培養計劃修訂進程，總體目標是壓縮學分，加強創新實踐能力的培養。具體到信電系自動化專業，需要從2014版培養計劃中的180余學分降低至160學分，從而給學生留出大量的課外時間進行創新實踐活動。為提高學生就業渠道，增強學生就業競爭力，在保證專業課程設置的基礎上，故只能減少專業課學時。

目前，專業課教師普遍認為自己所帶課程，學時少，內容多，教學壓力大，不能有效保證教學質量，如果直接減少學時，會帶來一系列影響教學質量的問題。基于這一背景，“以機器人為載體的自動化專業應用型人才培養課程體系整體優化的研究與實踐”項目，以打造機器人技術課程群為抓手，融合自動化專業課程特色，完成了“提高學生創新能力，增強學生就業競爭力”的目標。

2.強化數理基礎、提高自學能力

本科教育知識領域廣泛，這種教學模式一方面可以使學生接觸到更廣闊的領域，有利于學生發現自己的特長愛好、培養興趣；另一方面，寬泛的教育帶來的是過多的必修課，太多的考試，這些都占據了學生的大量時間，不利于學生深入發展自己的愛好，難以在某一個研究方向深入進行，并有所建樹。

因此必須深入研究知識體系構架，以知識體系而不是課程體系安排教學內容，避免重復課程的學習，精簡課程內容，即加強數理基礎，提高學生利用數理工具推導、學習專業知識的能力。防止出現本來對一門課很感興趣，但是由于基礎薄弱，前期知識不能有效服務后期內容而聽不懂，被迫放棄學習的現象。為提高學生自學能力，一方面應配合微課、MOOC等現代教學手段，構建課后補充教學環節，構造學生自主學習的平臺；另一方面，嘗試新的教學方式，真正把學生作為課堂主體，了解他們的需求，增強他們的主體性，有利于增強學習信心，優化學習效果。

3.明確學校定位，優化課程體系

獨立學院以培養應用型人才為目標，面向企業培養可以滿足企業用人需求的人才，為達到這一目標，必須優化課程體系，減少專業課程中的理論推導，增加工程案例教學，使學生明確了解學習課程中知識在企業生產中的應用。現有市場上的優秀教學材料，大部分是國內研究型大學主持出版。或者是高職高專類的教材。處于二者之間的應用型獨立學院沒有適合自己的教材，大部分獨立學院采用研究型教材作為自己的教材。一方面，由于課時的限制，課本上很多提高性的內容無法講解；一方面，由于學生基礎的差別，很多課本中基礎性的內容需要在課堂上大量補充；另一方面，研究型教材由于學科體系的嚴謹性，一般更新速度滯后于生產實際，而獨立學院以培養面向市場的應用型人才，必須要緊跟時代的前沿，及時吸收當前技術。為解決教材矛盾，必須編寫適應于獨立學院的面向市場的應用型人才培養的教材。

4.分解學習任務、制定學習目標

大學教學基本采用傳統的講授方式。因為課時的限制，大部分課堂都是滿堂灌的形式。學生在課堂上學習新知識，處于一種被動接受的狀態，根本來不及思考，也不清楚學習的目的所在。以“機器人”為載體的應用型人才培養模式建立課程群，把制作機器人中的所有知識環節和課程體系抽出，建立一個完整的課程群。即根據機器人特點，結合電子信息專業特點，將機器人的設計與制作分解成若干子課程放置于大學四年的學習中去。即《大學物理》、《線性代數》課程學習后，開設《機器人學》，使學生對機器人運動學和動力學有一定的了解，掌握判斷機器人設計合理性的標準。《工程制圖》課程學習后，開設《機器人機械系統原理》課程，并開設相應的開放性實驗，使感興趣的同學可以設計機器人本體并加工出來。《Protel原理圖設計》使學生掌握PCB電路板的制作原理與過程，并在此基礎上繪制機器人中所用到的主控制板及驅動板等其他電路板。《焊接技能》實訓課讓學生焊接自己繪制的機器人主控板等電路，既鍛煉了學生的實際動手操作技能，又使學生充分了解自己繪制主控板原理圖的意義。在《機器人技術與應用》課程中，使學生全面了解機器人的構成及機器人傳感器、控制器的作用，在《機器人技術與應用》課內實驗中機器人安裝任務需要的傳感器，并組裝調試機器人使之完成相應的任務。即大學四年，將設計與制作機器人的任務分配到每個學期的課程中去，使學生四年都可以設計并制作一個可以滿足工作需要的機器人，即進行工程師合格式教育，特別優秀的學生選拔出來進行卓越工程師教育，并代表學院參加中國機器人大賽暨RoboCup公開賽等機器人相關賽事。

5.課題研究的成果

深化課程教學實踐改革，以培養應用型人才培養為發展目標，以“機器人”為載體，以課程群教學改革為核心，以人才培養為主線，確立以人為本、以學生為主體、教師為主導，知識傳授、能力培養、素質提高協調發展的教育理念和能力培養為核心的教學理念，為我院培養創新型人才打下了堅實的基礎。

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作者簡介：

李富強（1986.2-），男，漢族，江蘇徐州人，研究生學歷，講師，主要研究機器人智能控制，智能傳感方向。