應用型本科工業機器人實驗室建設研究和管理理念探索

盧亞平，劉和劍

應用型本科工業機器人實驗室建設研究和管理理念探索

盧亞平，劉和劍

（蘇州大學 應用技術學院，江蘇 蘇州 215325）

該文針對應用型本科培養的專業獨特性、社會需求性，從工業機器人的配置、實踐教學改革實施和教師隊伍配置等方面，提出工業機器人實驗室建設方案，使其能夠支撐工業機器人課程的第一、第二課堂教學，并具備工業機器人的行業考核功能，培養學生職業素養。針對實驗室管理制度建設和實驗室文化建設，提出實驗室校、企共同管理方式，以期提升工業機器人應用型人才的培養質量。

工業機器人實驗室；實踐教學改革；實驗室建設；管理模式

國際機器人聯合會的統計數據顯示,全球工業機器人市場從2013年到2018年期間以5.4%的復合年增長率發展。中國在2014年已經成為全球最大的工業機器人消費國。預計未來幾年，中國機器人市場需求量將達到64 200臺，占全球總量的30%，居全球之首。未來10年，中國的機器人市場還可能有30%以上的增長。到2025年，工業機器人裝機量將達到100萬臺，大概需要20萬工業機器人應用相關從業人員。

隨著工業機器人研究向更深更廣方向的發展，機器人的應用范周還在不斷地擴大。由此迫切需要培養工業機器人方向的應用技術人才，以應對中國制造產業技術進步和產業升級帶來的應用技術人才的大量需求。地方高校需要提高為區域經濟發展服務的能力，及為行業企業技術進步服務的能力，以便培養出一支數量充足、結構合理、素質優良、充滿活力的制造業人才隊伍[1]。

面對社會日益增長的機器人人才需求，許多高校工業機器人專業方向的實驗室建設還存在著制約人才培養的問題因素，包括：工業機器人實驗室管理模式、工業機器人師資配置、工業機器人校企課程、以及第二課堂的開展等。

針對以上情況，應用型高校工業機器人實驗室的建設迫在眉睫，工業機器人實驗室將成為應用型本科高校實驗室中的一大亮點。同時，隨著校企合作的深度發展，校企共建工業機器人實驗室將成為主要發展方向。校企共建實驗室的模式對工業機器人實驗室建設方向、實驗室管理理念提出了創新變革，為工業機器人技術更新、師資能力培養提升等提供了便利，為工業機器人方向的應用型本科人才培養提供了精準的方向和明確的目標，能夠充分滿足企業人才需求[2]。

1 工業機器人實驗室建設方案

工業機器人實驗室建設包括實驗室設備的投入（硬件部分），實驗實踐課程資源和企業項目的開發建設（軟件部分），師資力量的匹配（人員支撐），實驗室運行模式、校企共同管理模式、實驗室企業文化建設和實驗室各項制度的制定（政策支撐）。

1.1 校、企共建工業機器人實驗室

以企業、學校共同建設實驗基地為指導思想，共同投入實驗設備。校、企共建有利于企業幫助學校為專業方向的實踐培養、建設創新、管理變革、技術更新、師資能力提升提供支撐；有利于學校培養社會急需人才，服務地方經濟發展；有利于依據企業工廠格局布置實驗室，根據企業崗位需求設置工業機器人相關崗位；有利于合理利用基地面積，建設工業機器人系列實驗室，實現實驗設備從基礎知識、技能鍛煉到綜合應用的層次遞進。工業機器人實驗室架構如圖1所示，基礎知識實驗室建設包括工業機器人機械、電氣系統的認知，工業機器人基礎操作編程，以及工業機器人的發展歷程（智慧學習工廠）。技能鍛煉實驗室建設包括工業機器人工藝（焊接、碼垛、打磨等）、虛擬仿真（FANUC ROBOGUIDE）等。綜合應用實驗室建設有智能裝配生產線（集成開發）。通過層次實驗室建設實現從基礎編程操作到集成開發與應用的整套實踐教學環節，實現系統培養工業機器人應用型人才[3]的目的。

圖1 工業機器人實驗室架構

2017年蘇州大學應用技術學院結合教育部“互聯網+中國制造2025”產教融合創新促進計劃，聯合上海發那科有限公司、北京華晟經世信息技術有限公司等企業成功建設教育部“互聯網+中國制造2025”產教融合創新基地，打造集智能制造人才培養、科技創新、產業服務于一體的智能制造應用創新基地。該基地為學校搭建了一個培養工業機器人研發及應用人才的平臺，也為工業機器人技術應用和發展提供了一個展示的舞臺，加快了當地制造業向智能化改革邁進的步伐[4]。

1.2 工業機器人實驗實踐教學改革

由于傳統學科體系下的課程和教材已經不能滿足應用型人才培養模式，因此提出按照工作過程系統化的行動體系對實驗實踐課程和教材進行解構和重構。行動體系課程開發依據真實環境、真學真做、掌握真本領的要求來建設，傳統學科體系與行動體系課程如圖2所示，將學科結構系統解構再重組為工作過程系統。行動體系項目課程能夠較好地提升學生學科認知，實現實踐認知循環。充分體現了學生學中做、做中學、學會做、學做合一的行動教學特點。實現以實踐的行動內容為主，以理論的學科內容為輔的課程模式[5]。

圖2 傳統學科體系與行動體系課程

以“機電一體化綜合實踐”課程為例，課程通過行動體系建設，把實踐課程打造為以能力培養為本位、以情境為主體、以項目為中心的應用型課程。實踐課程建設以機器人為載體構建學習情境，以工作過程構建學習領域，將知識體系轉變為行動體系，情境設置由易到難，學習內容循序漸進，能力要求逐步提高。對機電一體化綜合實踐課程進行學科體系重構為行動體系，如圖3所示。設置五個情境，情境之間實現由簡單到復雜，由單一到綜合的一個遞進過程。體現了工作過程中知識點重復，學習內容不重復的特點，并在重復的工作過程中逐步融入能力模塊[6]。

圖3“機電一體化綜合實踐”課程行動體系

實驗實踐教學課程建設過程中采用教學過程化考核的方式對學生的實踐學習進行評價，這種考核方式有利于掌握并分析學生的學習情況。針對工業機器人課程，過程化考核內容可以包括：是否能夠獨立編程并實現機器人的基本動作和要求（50%）；是否能夠自主排查解決工業機器人故障（20%）；是否能夠完善項目設計并有創新點（20%）；設計報告完成情況（10%）。同時通過藍墨云端App，發布課外作業內容、問題討論、學生課外自學視頻等信息；通過藍墨云途徑與其他學生進行溝通交流。教師在藍墨云課程資源中發布更多的案例和情景應用，為學生提供案例，幫助學生更好地認知[7]。

實驗實踐教學課程建設過程中采用企業真實項目實施教學，通過產教融合項目創建企業課程，依托企業資源開展教學計劃內的課程，授課內容為企業真實的實踐項目，并按照企業的具體要求實施教學。同時結合企業項目，與企業人員共同撰寫工業機器人方向的教材或實驗實踐指導書，實現校、企融合，共同培養應用型人才。最終實現以項目驅動的方式把企業課程（實戰案例）引入課堂，培養學生具備良好的專業基礎知識和職業素養，并掌握較強的專業技能[8]。

1.3 校企混編師資隊伍的建設

機器人教學師資隊伍采取師資隊伍交叉建設，由學院和企業共同組成，形成主、輔交叉，校企混編的教學隊伍。主：以工業機器人理論知識為主，完成相關工業機器人的理論教學。輔：精通機器人的編程與操作，能夠解決機器人的疑難故障，完成工業機器人的實驗實踐教學。

以我校應用技術學院為例，校企混編師資隊伍建設范例見圖4，學院以自有師資隊伍為骨干，以企業兼職教師隊伍為支撐，以學校師資隊伍為補充，開展各項教學工作。師資隊伍專、兼職相互結合，梯隊年齡、職稱結構合理、教學科研并重、理論實踐并蓄。在人才培養過程中，應用技術學院以雙師型專任教師為主力，

圖4 校企混編師資隊伍建設范例

進行大部分基礎課、專業課和實訓課的教學任務；企業兼職教師進行企業課程的教學任務，展現企業真實教學項目。校企混編師資隊伍的建設切實保證了教學質量，也讓教學內容與產業發展保持同步[9]。

1.4 實驗室相關配套政策

（1）實行工業機器人實驗室課外開放政策。通過實驗室開放政策支撐學生第二課堂建設，實現學生多證教學培養模式。學生獲得學歷學位證的同時，通過工業機器人第二課堂的培訓，取得工業機器人行業證書（如：FANUC程序員證書）；或通過參加相關工業機器人的大學生競賽，獲得相關技能證明證書[10]。

（2）通過產教融合模式實現工業機器人實驗室的校、企共同管理。建設工業機器人實驗室完整的管理制度，結合企業5S管理理念，制定工業機器人實驗室安全操作守則、工業機器人實驗室注意事項、工業機器人實驗室管理辦法等。實現校、企共同管理實驗室。

（3）通過實驗室課外開放實現工業機器人實驗室學生協助管理。針對實驗室在第一課堂或第二課堂后的管理、衛生、安全等問題，提出學生自主管理模式，實現工業機器人實驗室學生協同管理。進一步培養學生自覺愛護實驗設備與設施、自覺維護實驗室環境與衛生，為自己和他人創建良好的環境，潛移默化地培養學生職業素養[11]。

2 實驗室創新點

（1）實驗室建設實現校、企共同管理，擁有一支校企混編師資隊伍，具備完善的企業文化、企業生活管理、真實企業實踐項目，具備針對性較強的企業課程教材等優點。

（2）以第一課堂為骨，第二課堂為翼，工業機器人實驗室配套相應的第二課堂活動，豐富學生第一課堂。兩課堂相互結合銜接、相互補充、豐富整個實踐教學體系。最終鍛煉了學生，提高學生學習主動性。

（3）體現技藝傳承，德技并修，強化工匠精神的人才培養要求，實驗室進行以職業標準和職業能力相融合的職業資格認證和工業機器人行業論證。

（4）強化專業課程實驗實踐教學改革，把以往的學科教學體系轉變成行動教學體系，實現學生知識的儲備轉變為知識的應用，體現手把手、放開手、育巧手的實踐教學過程。

（5）突出讓學生“走出去、學一學、練一練”的校企合作思路，對接地方產業發展，形成系列企業訂單班、冠名班。

（6）實驗實踐教學內容為企業真實項目，通過產教融合項目創建企業課程，依托校外企業資源開展教學計劃內的課程，授課內容為企業真實的實踐項目[12]。

3 結語

建設具有鮮明專業特色的工業機器人實驗室，可以有效提升師資教學水平，推動學校機器人專業建設和內涵發展，并為地方經濟發展優化等提供支撐。通過工業機器人實驗室建設，有效推進校企合作的進一步發展和管理模式的創新。實踐教學方法的改革、校企合作創建課程以及真實工業機器人實踐項目的應用，保障了工業機器人實驗室的創新性。師資隊伍交叉建設保障了工業機器人實驗室的新活力。實驗室管理模式的創新，有利于學生體驗企業生活，有利于學生開展第二課堂活動。實驗室自主管理模式，有效培養了學生職業素養，滿足社會應用型人才的社會需求。

結合企業進行的工業機器人實驗室建設研究對高校開展實驗室建設具有借鑒和示范作用，特別是真實企業實踐項目的加入、師資隊伍交叉建設的模式以及校、企共同管理的理念都有一定的推廣價值。

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Research on construction and management concept of industrial robot laboratory for applied undergraduates

LU Yaping, LIU Hejian

(Applied Technology College, Soochow University, Suzhou 215325, China)

In view of the specialty uniqueness and social demand of application-oriented undergraduate training, this paper puts forward the construction scheme of the industrial robot laboratory from the aspects of configuration of industrial robots, implementation of practical teaching reform and configuration of teachers so that it can support the principal and secondary classroom teaching of the Industrial Robots course to possess the industry assessment function for industrial robots and cultivate students’ professional quality. Based on the construction of the laboratory management system and laboratory culture, this paper comes up with a co-management mode of laboratories by the university and enterprises in order to improve the training quality of applied talents for industrial robots.

industrial robot laboratory, practical teaching reform, laboratory construction; management mode

G482

A

1002-4956(2019)11-0270-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.11.066

2019-03-16

江蘇高校“青藍工程”項目（QLGC201701）；蘇州大學應用技術學院教學改革研究項目（JG201805）

盧亞平（1982—），男，江蘇蘇州，碩士，高級實驗師，工程訓練中心主任，主要研究方向為教學管理、實驗室建設及機器人。E-mail: luyaping1982@126.com