高校工業機器人的應用教學實踐分析

陳沐澤

摘 要：我國在2016年提出“中國制造2025”戰略計劃，簡而言之也就是促進科技創新發展，積極促進產業轉型發展，并加強人才培養，實現兩者的對等，以能夠為數量和質量匹配度起到保障作用。在這一目標引導下，我國各大高校也開始積極展開轉業改革以及課程優化，其中在工業機器人教學中，加大實踐教學，以能夠提升學生的知識應用能力。文章重點分析高校工業機器人的應用教學實踐。

關鍵詞：高校；工業機器人；應用教學實踐

所謂“工業機器人”，它是指面向工業領域具有多關節機械手或自由度特征的機器人。通俗點來理解，工業機器人可以自行執行工作，依照人設定的程序及操作指令來完成相應的任務。如此一來，相比較于傳統人工操作，其更具高效性，因此被越來越多應用于工業自動化生產線上，比如較為常見的汽車焊接、貨物搬運、工業制品噴涂、機械加工裝配等。進一步講，由于工業機器人應用的必要性和重要程度，才急需一大批高技能型人才來操作、維護、管理。工業機器人技術課程的開設，為包頭鐵道職業技術學院培養適應現代化建設人才提供了保障，也對包頭鐵道職業技術學院的教學提出了新的要求。高校教學如何為這個新增的專業服務，便成了該校教師的一個新課題和研究熱點。

1 高校工業機器人教學問題

一般來說，高校工業機器人屬于一門實踐性學科，與普通高中或者高職院校學科相比，本課程的設置往往更具針對性和目標性。對于高校生而言，通過基礎課程的學習，不僅能夠培養其解決問題的思維方式，并且還可以直接作為接觸專業課程、學習專業知識的重要平臺。然而，現實的問題也比較顯現，因為高校生普遍對工業機器人課程不感興趣，學習積極性偏差，并且很大一部分學生表現為厭課、逃課等。對此，針對這些不良現象，近年來高校學校也更加側重于對學生的基礎文化課的教學管控力度，并適時改進課堂施教方法，提倡教與學的融合，即知行合一[1]。

如上所述，以往的教學管理中，備受歡迎的當屬任務驅動法、項目教學法等。如此一來，一定程度上有助于改善學生厭學情緒，通過科學方法的引入和運用，還可以讓我們的學生在學習過程中獲得成就感。當然，對于教師而言，也亦如此。總體來看，高校工業機器人是學生們學好其他學科的基礎和工具，被譽為是“思維的體操”。通過優化工業機器人實踐教學與組織形式，不斷嘗試著改變傳統以書本內容為中心、理論性強、實用性差等特點，繼而充分體現出“必需為先、夠用為度、學為所用、學能所用”的教學原則。通俗點來理解，即知識本位理念，明確學生的學習主體地位。正因如此，加快現代信息技術與高校工業機器人學科整合很有必要，結合專業學科課程的實踐教學與實驗設計，開發新課程。例如，在機械專業、電氣專業、計算機專業等多個領域，均離不開可靠性模型及相關的預測方法。更進一步來看，包括機器人在零部件制造環節、裝配環節以及技術控制環節，均要求高精準度。以往的人機協同操作下，不可避免會存留誤差，并沒有很好地將機器人的絕對定位功能發揮出來，很多情況下并非機器自身功能的問題，更多依然是前端操作和控制層面[2]。

2 高校工業機器人專業教學實踐策略

2.1 市場人才需求分析

關于高校教學改革，尤其是新課程的開發運用，其必要性和教學改進意義上述已經闡釋。簡言之，即高校教育、教學優化、課程開發等均是圍繞著社會經濟發展、市場企業人才需求的大方向來推進的。以近幾年在全國范圍內迅猛發展的汽車制造與零配件加工行業為例，該產業領域內對于新型應用人才的需求量逐年攀升，其中工業機器人增量和人才缺口尤其大。不僅如此，與以往不同，在全新的信息與計算機時代，機械化、一體化生產早已成為主流，即包括汽車制造行業在內的諸多傳統工業面臨轉型過渡。故此，對于工業機器人的市場需求越來越大。例如，以2017年汽車行業相關統計數據來看，全國范圍內超過200家大中規模企業已經陸續實現了“機器換人”，即機械智能化運作與生產。更進一步講，“機器換人”側重的是效率轉變，而非是對人的淘汰，實際上是對人才要求的升級，即急需大量工業機器人應用與維護專業人才。正因如此，近年來越來越多的高校學校在相關專業的人才培養與課程改革中，也逐漸傾向于這一層面[3]。

2.2 高校工業機器人專業課程體系重構

正如前文所述，關于新課程的開發與服務體系建構，應當繼續依照既有成熟模式，包括案例教學、任務教學、項目教學等?？傊?，始終圍繞著教學做合一。對于學習主體“高校生”而言，工業機器人專業“基礎課程數學”這門功課屬于公共基礎課程，主要是為了輔助其專業課程的學習。包括在學習專業知識、掌握專業技能、繼續學習和職業終身發展的過程中，均離不開基礎數學及思維邏輯的影響。故此，想方設法讓我們的學生積極主動走進教學課堂，實現知識到能力、到素養的轉化，與專業相結合，才能讓更多的學生真正意識到學習的目的，清楚地認識到數學并非無用，反而對自己的整個學業、職業發展有重要助推作用。筆者認為，可通過項目教學的形式來推進，結合學校實驗室建設與實訓推進，加快項目活動與數學課程的統一。如此一來，便可明確教學目標。

對于課程體系的重構，有以下兩個方面的實踐[4]。

首先，對于校方和教師來說，要加快轉變觀念。清楚認識到培養滿足企業需求的工業機器人專業人才這一既定目標，而課程內容層面上的改進與優化是首要的。所以，新課程的開發，在于學校積極與相關合作企業的協同運作，最大限度根據技術領域和職業崗位技能需求，參照相關職業資格技術標準。

其次，加快部分專業雙師型教學團隊建設。簡言之，對于各專業學生的教學管理與課程優化，前提在于教師教學行為與觀念意識的轉變，更直接一點講，即側重于教師綜合素養與能力的提升。所以，為了提高企業參與校企合作的積極性，學校應分批選派相應的教師參與企業職工培訓，將企業的職工培訓與校內的學生實踐有機結合。為貫徹全國教育大會精神，深化產教融合、校企合作，推進職業院校進一步面向市場辦學，促進新技術、新標準、新規范及時融入教學，提升專業內涵，西安郵電大學與深圳市百校千企教育有限公司進行合作。2018年九月深圳市百校千企教育有限公司派技術人員到西安郵電大學進行培訓。

2.3 實訓教學的多元推進

根據近幾年來的教學改革實際來看，也初步形成了一套現有經驗模式。眾所周知，在傳統的教學中，很多高校學校由于受到設備條件的約束，導致很多課程的教學推進缺失效力度。尤其是機電應用技術專業，工業機器人相關實物、設備等比較缺少，造成絕大部分的學生在學習過程中很難理解機器人技術。盡管后期引入了多媒體教學，一定程度上可以讓學生們通過視頻、圖文、動畫模擬等視角來觀察，但效果并不理想。故此，任務驅動或項目教學中，在對機器人理論講解的同時，更需要最大限度匹配實訓操作，充分對機器人三維可視化離線編程進行利用。

首先，創設情境。高校數學知識相對抽象，絕大部分學生短時間內并不容易理解和消化。對此，教師需要更細致研究課程內容，尤其是本專業學科的教材內容，從中盡可能挖掘出數學知識及數學知識的生活原型。必要的情況下，可直接編成數學故事或者案例，之后再運用計算機教學手段制作成課件，最后再直接聯系到工業機器人等教具、模型中來。

其次，個人競賽、團隊競賽、小組討論與任務驅動相結合，學習中有競爭，競爭中有進步。與此同時，教師將班級學生以“均衡+隨機”的原則分成若干小組，全面樹立“教學做合一”的師生一體理念。如此一來，各小組間、組內成員間，可相互啟發，取長補短，大幅改變了以往不懂裝懂、不懂還不問、想學學不會的固有矛盾[5]。

3 結語

總之，新專業— 工業機器人技術，對我們來說是機遇與挑戰共存。雖然目前我們有諸多困難，但是隨著教育教學不斷改進產教融合、校企合作進一步的深化，相信這個專業在未來幾年將成為包頭鐵道職業技術學院的主打專業。

[參考文獻]

[1]胡洪鈞.智能制造背景下地方高校工業機器人專業的人才培養[J].新鄉學院學報，2018（9）：69-72.

[2]梅軻.探究區域產業發展的工業機器人專業產教融合教學改革與實踐[J].當代教育實踐與教學研究（電子刊），2018（8）：547.

[3]劉靜.基于CDIO的工業機器人技術專業教學改革與實踐[J].中國科技投資，2018（14）：368，384.

[4]沈剛，李翔，李戈，等.五軸工業機器人在機械工程實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2018（4）：41-43，60.

[5]劉敬露，王國超，楊曉.基于混合學習的工業機器人實踐教學模式研究[J].實驗科學與技術，2018（1）：99-101，106.