工业机器人技术及应用课程建设的探索

谭智

摘  要：应用工业机器人是实现中国制造业转型升级的关键技术，预计到2025年我国机器人市场会保持30%以上的高速增长率。我国要实现制造业转型升级，高职院校就要满足机器人市场的技术技能型人才需求。并且在新一轮工业改革中，要革新工业机器人技术及应用课程，围绕市场人才要求，以工业机器人专业技术人才为范本，建立新型的一体化机器人专业教育体系以及课程体系。文章针对工业机器人专业人才需求和培育现状，提出了课程开发理念、校企协同引入虚拟仿真和企业工程项目等，从而实现高职专业课程教学与企业人才需求的无缝对接，以满足工业机器人应用的人才需求。

关键词：工业机器人;技术及应用;课程建设

中图分类号：G718.5       文献标识码：A       文章编号：1671-0568（2019）27-0051-03

经济转型发展下，智能技术以及信息技术成为工业发展的新型技术，其产品以及技术设备等逐步取缔了人力生产。在未来十年间，工业还会不断地替换传统生产方式，用工业机器人实现工业一体化、集约化和高效化发展。为适应社会发展趋势，高职正在机电一体化技术类专业中开设工业机器人技术及应用课程，或者是独立开設工业机器人技术专业，这些课程应面向机器人产业发展和应用技术型人才需求，完善和健全课程内容及教学体系，以解决机器人产业急需发展的关键问题。

一、工业机器人技术人才需求和课程教学现状

1.工业机器人技术人才需求现状。工业机器人应用是实现中国制造业全面转型升级的技术手段，现阶段我国机器人市场需求量高达67000台，总数占全球的30%以上，名列全球首位，且在2025年以前中国机器人市场还会呈现持续增长趋势。为进一步推动制造业转型升级，达到机器换人的目标，解放劳动生产力，高校需要培育出工业机器人应用技术的技术型人才，高校专业人才培养则需要与企业实现定向人才传输，保证人才培养和企业人才需求的无缝对接。自从我国启动“863计划”以来，机器人始终是研究与开发的重点支持项目，但在研发过程中也面临工业机器人专业应用工程师稀缺问题，随着机器人在工业领域应用的爆炸性增长势态，高职工业机器人技术专业要面向系统与开发、技术集成、系统安装以及技术管理等规划高层次人才培育机制，以满足我国工业机器人技术与应用人才需求。

2.工业机器人技术及应用课程现状。在国内外的机器人人才培养中，许多大学开设了机器人专业课程，以研发新型智能机器人为主，课程内容集中在机器人交互、感知以及人工智能方面，还开设了机器人专业网络公开课。我国则是按照专业课程体系，面向工业机器人零部件加工、整机装配以及拆装维护等应用型能力，制订人才培养方案，且课程主要是以理论课程为主，实践课程课时不足;课程体系不够完善，内容混杂，主次不清，缺乏清晰的教学目标以及人才就业方向;教学方法单一，还没有设置网络课程，基本上都是在课堂和实训中展开教学，学生的学习渠道和锻炼机会有限;枯燥的课程内容削弱了学生的学习兴趣，让学生对机器人技术的了解有限，也不清楚高端机器人的研发方向，知识层面局限在教材中，高职教育中机器人专业教学缺乏自主性和科学性，无法满足高端人才需求。

二、工业机器人技术及应用课程建设的探索

为保证工业机器人基础教学以及人才培养质量达标，该课程建设中需要针对企业对工业机器人专业人才需求，促使机器人专业教学体系建设与工业机器人应用人才培养目标和市场实际人才需求无缝对接，以校企合作协同育人为主要框架，建设完善的工业机器人技术及应用课程。

1.企业人才需求。目前工业机器人专业人才培养特征为“三高一低”，即高技术门槛、高人才门槛、高资金门槛、低产出。换言之，现阶段的专业人才无法达到企业用人需求，从企业经营和生产角度来看，企业对工业机器人使用的要求是掌握机器人的操作应用技术，解决工业机器人实际应用问题，应用专业知识分析和结合制造工艺流程实现二次开发。

因此，企业对工业机器人专业人才的需求一是要具备专业机器人调试能力，降低机器人试错成本，提升设备周转率以及加快项目实施速度;二是要有创新实践能力，综合应用知识分析和操作应用技术，了解工业机器人产业实际情况，掌握机器人专业知识;三是适应企业工作环境，具备较强的职业素养，能将知识从一个行业迁移到另一个行业中，结合不同行业工艺要求实现机器人的二次开发。

2.学校人才培养。学校人才培养必须面向企业人才需求，从目前企业应用机器人的实际情况出发，工业机器人技术及应用课程建设需要以应用型工程人才为核心，模仿制造企业以及机器人应用企业，借鉴企业对工业机器人人才的培训体系，制订符合市场人才需求的课程培养目标。调整课程内容，选取实际案例作为教学内容，以点带面突出重点教学内容，精简工业机器人相关理论知识，应用案例式、项目式和任务型教学方法，将课程知识重点拓展到工业机器人所涉及的相关知识。以问题为导向，通过参与式、讨论式、互动式教学方法，培养学生的分析能力，并让学生应用知识在实际企业工作项目中或是在虚拟仿真实验中解决问题，在企业工业机器人人才指导下，引导学生了解现阶段工业机器人应用存在的问题，并将问题所涉及的理论知识和实践能力提炼出来，组织学生讨论，进一步提升学生分析并解决问题的能力。革新考核方法。课程内容和教学方法都发生了改变，则考核评价也要更加贴合实际问题，面向学生职业能力和专业技能，让学生在企业实际工作参与中进行能力测试。基于知识与技能的实用性，通过工业机器人操作和工作站设计，重点考核学生问题解决能力，从而保证工业机器人技术及应用课程建设与企业人才需求无缝对接，课程教育符合企业岗位实际要求。

三、工业机器人技术及应用课程建设策略

在课程建设中需要以校企合作为基础，借助项目式、任务型或者是案例式教学等，将课程教学内容贯穿于整个机器人使用技能、职业素养的培育中，课程教学以及课程建设都以应用型技术人才为核心，展现“做中学”教育理念，增加课程内容的选择性和实现课程知识框架重构，培养学生的实际应用能力，突出小型机器人常用控制方法和机器人用户程序编程的培养，进而有效改革教学评价体系。

1.引入行业企业技术标准，校企协同制订课程标准。工业机器人技术及应用课程目标制度应该按照“三维目标”明确知识、素养和专业发展的要求，明确职业能力与课程安排的梯次，保证项目功能次序分明，持续性强化学生实践能力。

（1）基础认知应用与操作目标。此目标主要是与工业机器人认知以及操作等基本问题有关，要求专业人才掌握机器人调试、维护以及操作等基本能力，解决实际工业机器人应用的基本问题。

（2）工业机器人编程目标。此目标升级到专业技术层面，旨在让学生学习工业机器人编程语言以及仿真编程知识，掌握编程技巧以及初步的程序调试能力，保证在机器人实际应用中能够及时解决软件问题。

（3）工业机器人综合技能目标。这个目标是从学生今后工作角度提出的，要求学生积极参与到工业机器人的应用项目中，掌握综合应用基础能力，学习典型的工业机器人二次开发工程知识，从企业生产角度，致力于实现工业机器人的二次开发。

2.引入企业真实项目，实现课程一体化发展。课程建设中校企要依据企业真实项目的实施过程，让现场工程师依据项目方案要求，构建模拟仿真工程的全部设备模型和动作程序，围绕项目整合课程内容，制订实践教学项目。实践教学项目要按照“真、仿、实”三步走，将工程案例实际内容引入到课堂教学中，通过技術提炼以及能力培训等，丰富课程教学内容并服务教学项目。

校企应该充分利用现有的现代信息化技术手段，搭建模拟仿真环境，如在码垛工作站设计与调试中，将数字化教学资源充分地应用到单元教学中，教师将生产线上工业机器人将成品料箱码垛的情境利用VR技术进行再现，学生通过真实环境的感受进入企业工作环境，更加直观地了解任务目标，然后教师通过虚拟化设计，在三维动画上导入工作过程，让学生了解仿真机器人的码垛功能，最后让学生在实训室中进行多功能机器人工作站设计，培养实践能力。

课程建设中要围绕项目整合课程内容，开发校本教材，将企业机器人应用案例与理论知识结合，保证教材知识的实用性，校企协同编写适合学生学习的教材。例如，侧重于工业机器人编程和调试，课程内容要与虚拟仿真技术结合，基于企业机器人工作过程实现课程开发、设计与考核，并在教学中创建工作任务，由专任教师与企业教师共同开发设计教学情景和教学环境，达到课程教学的职业性、实践性等要求。

为满足社会对工业机器人技术专业人才需求，高职工业机器人技术及应用课程建设要面向机器人应用工程师缺乏问题，建立新型的学科体系以及培养模式，推动机器人产业继续发展，培育出合格的工业机器人专业人才，保证人才培养与人才需求无缝对接。

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责任编辑  陈  佩