職業院校工業機器人課程教學的探究

◎張艷磊

一、工業機器人的應用領域

當前，工業機器人技術和產業迅速發展，應用領域日趨廣泛，已成為現代智能制造生產中重要的高度自動化裝備。工業機器人在國防軍事、醫療衛生、制造業乃至家政服務機器人等均有應用案例。隨著機器人研究的不斷深入，機器人群體在國防軍事領域將逐步接管軍人的戰斗崗位，機器人大規模走上戰爭舞臺，將帶來軍事科學的真正革命。在醫療衛生體系，醫療機器人可用于傷病員的救援、轉運、手術和康復，是醫療衛生裝備信息化、智能化的重要發展方向之一。在汽車制造業中，工業機器人能適應不同的生產環境及工藝的要求，可代替人工完成：焊接、搬運、噴涂、裝配、檢測等繁重、有毒、高低溫等環境下的操作，保證了人員的生產安全，同時也提高了生產效率，在汽車制造生產過程中占領著不可替代的重要作用。

二、工業機器人教學方法

工業機器人的學習過程融合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識。因此工業機器人教育和傳統的學科教育區別很大。單純的機械、電氣、計算機等的學習只能作為學習機器人的基礎。工業機器人的教學應該是一個系統的架構，學生在掌握各學科的同時要對計算機整體系統有更為深入的了解，這需要在教學過程中采用多種方法積極引導，使學生在思考的過程中將各學科的知識有機地串聯起來。

1.多基礎教學交叉學習，聯合啟發。

在傳統的教學中，如電機控制實訓中教師只針對電氣線路進行講解，鉗工實訓則只進行金工方面的技能教學。這種模式的教學在過去取得了一定的成果，但是在面向工業機器人的教學時，由于不能將各學科進行有效地串聯，因此難以形成機器人學習的基礎。新形勢下，應該交叉教學，比如在講解電機控制小車往返控制的章節中，應該對小車的機械運動特點進行分析，如小車機械傳動出現問題，導致小車無法順利行進等種種情況。電氣控制線路和機械知識的相互結合，使學生能夠充分理解各學科的交叉融合，為學習工業機器人打下基礎。

2.工業機器人專業方向課程設置。

傳感方面課程：圖像處理、計算機視覺、卡爾曼濾波、信息融合。

認知：機器學習、人工智能。驅動：自動控制原理、線性控制理論（線性空間理論）、非線性控制理論、計算機控制/數字控制、機器人導論、機器人控制、非各向同性機器人控制、路徑規劃、數模電子線路、信號與系統、各種電子線路設計知識、機械設計、工程制圖。這些不需要全部都懂，但至少要專攻一個方向，其他方向略懂，比如專攻控制和路徑規劃。

3.行為導向教學。

行為導向教學以學生為主體，通過問題驅動學生的積極主動思考。在教學過程中，通過積極的發問，以學生的討論為主，教師在整個教學過程中起引導的作用。這種教學方法可以充分發揮學生的主體作用，積極調動學生學習的主觀能動性，培養學生分析問題、解決問題的能力。在解決問題的同時，學生充分將所學到的各學科知識主動進行“融會貫通”，解決問題的能力也得到了提高。學生取得了成就感和激勵，使學習的過程變得更有挑戰。教師還可進一步建立獎勵機制。各種方法共同作用下，使工業機器人學習變得更加生動有趣。

4.鼓勵創新。

“創新”是科技進步的源泉。學生在學習的過程中，受思維定式的影響較輕，往往會出現一些大膽的充滿新意的想法。在遇到這些情況時，教師絕不應該漠視甚至打擊，應該積極針對學生這些想法進行分析假設，甚至在有條件的情況下付諸實踐。21世紀技工院校培養的是熟練的高技能人才，更是充滿創新精神的高技能人才。只有大膽鼓勵創新，才有可能出現大量的優秀的國家需求的創新型技能人才。

三、學校師資隊伍建設

1.引進現場經驗豐富的工程師人才。

新形勢下，鐵飯碗逐步被打破，校企之間的人才流動愈加頻繁。教學經驗豐富的教師在技能上可能稍有不足，現場經驗豐富的工程師在教學能力上還需稍加磨練和指導。通過人才引進的方式，吸引優秀的工程師人才長期或定期進入教育行業，能夠提高校內教師的技能水平，同時使教學過程更加貼近現場。

2.豐富多樣的教師培訓和激勵手段。

通過多媒體網絡課堂、校企聯合師資培養等多種手段，為教師專業能力的提高創造學習條件，邀請各領域專家、教師到校開展講座，交流促進，共同發展。同時，從事工業機器人教育的教師也應充分意識到工業機器人技術發展日新月異，必須牢固樹立不斷學習的教育理念。

通過對取得成果的教師進行物質上和精神上的獎勵，引導學校形成教師之間相互競爭、相互促進的良好氛圍，激勵教師積極改進教學方法，主動進行科研及教學探索。在這種你追我趕的學習氛圍下，才能形成良好的發展的工業機器人教學團隊。

四、結語

工業機器人作為一門新興專業，其整體發展時間還比較短，并沒有形成完整的教育體系。工業機器人技術本身的發展又十分迅猛，一代機器人的代差壽命非常短。因此，在開展相關課程時，教師不僅要讓學生能夠很好地學習到理論知識與實踐能力，更加重要的是要培養學生的創新精神與自主學習的能力，要讓學生能夠通過自己的不斷努力，在離開學校之后更好地適應社會以及工業機器人領域的快速發展。