高校工业机器人的应用教学实践分析

陈沐泽

摘 要：我国在2016年提出“中国制造2025”战略计划，简而言之也就是促进科技创新发展，积极促进产业转型发展，并加强人才培养，实现两者的对等，以能够为数量和质量匹配度起到保障作用。在这一目标引导下，我国各大高校也开始积极展开转业改革以及課程优化，其中在工业机器人教学中，加大实践教学，以能够提升学生的知识应用能力。文章重点分析高校工业机器人的应用教学实践。

关键词：高校；工业机器人；应用教学实践

所谓“工业机器人”，它是指面向工业领域具有多关节机械手或自由度特征的机器人。通俗点来理解，工业机器人可以自行执行工作，依照人设定的程序及操作指令来完成相应的任务。如此一来，相比较于传统人工操作，其更具高效性，因此被越来越多应用于工业自动化生产线上，比如较为常见的汽车焊接、货物搬运、工业制品喷涂、机械加工装配等。进一步讲，由于工业机器人应用的必要性和重要程度，才急需一大批高技能型人才来操作、维护、管理。工业机器人技术课程的开设，为包头铁道职业技术学院培养适应现代化建设人才提供了保障，也对包头铁道职业技术学院的教学提出了新的要求。高校教学如何为这个新增的专业服务，便成了该校教师的一个新课题和研究热点。

1 高校工业机器人教学问题

一般来说，高校工业机器人属于一门实践性学科，与普通高中或者高职院校学科相比，本课程的设置往往更具针对性和目标性。对于高校生而言，通过基础课程的学习，不仅能够培养其解决问题的思维方式，并且还可以直接作为接触专业课程、学习专业知识的重要平台。然而，现实的问题也比较显现，因为高校生普遍对工业机器人课程不感兴趣，学习积极性偏差，并且很大一部分学生表现为厌课、逃课等。对此，针对这些不良现象，近年来高校学校也更加侧重于对学生的基础文化课的教学管控力度，并适时改进课堂施教方法，提倡教与学的融合，即知行合一[1]。

如上所述，以往的教学管理中，备受欢迎的当属任务驱动法、项目教学法等。如此一来，一定程度上有助于改善学生厌学情绪，通过科学方法的引入和运用，还可以让我们的学生在学习过程中获得成就感。当然，对于教师而言，也亦如此。总体来看，高校工业机器人是学生们学好其他学科的基础和工具，被誉为是“思维的体操”。通过优化工业机器人实践教学与组织形式，不断尝试着改变传统以书本内容为中心、理论性强、实用性差等特点，继而充分体现出“必需为先、够用为度、学为所用、学能所用”的教学原则。通俗点来理解，即知识本位理念，明确学生的学习主体地位。正因如此，加快现代信息技术与高校工业机器人学科整合很有必要，结合专业学科课程的实践教学与实验设计，开发新课程。例如，在机械专业、电气专业、计算机专业等多个领域，均离不开可靠性模型及相关的预测方法。更进一步来看，包括机器人在零部件制造环节、装配环节以及技术控制环节，均要求高精准度。以往的人机协同操作下，不可避免会存留误差，并没有很好地将机器人的绝对定位功能发挥出来，很多情况下并非机器自身功能的问题，更多依然是前端操作和控制层面[2]。

2 高校工业机器人专业教学实践策略

2.1 市场人才需求分析

关于高校教学改革，尤其是新课程的开发运用，其必要性和教学改进意义上述已经阐释。简言之，即高校教育、教学优化、课程开发等均是围绕着社会经济发展、市场企业人才需求的大方向来推进的。以近几年在全国范围内迅猛发展的汽车制造与零配件加工行业为例，该产业领域内对于新型应用人才的需求量逐年攀升，其中工业机器人增量和人才缺口尤其大。不仅如此，与以往不同，在全新的信息与计算机时代，机械化、一体化生产早已成为主流，即包括汽车制造行业在内的诸多传统工业面临转型过渡。故此，对于工业机器人的市场需求越来越大。例如，以2017年汽车行业相关统计数据来看，全国范围内超过200家大中规模企业已经陆续实现了“机器换人”，即机械智能化运作与生产。更进一步讲，“机器换人”侧重的是效率转变，而非是对人的淘汰，实际上是对人才要求的升级，即急需大量工业机器人应用与维护专业人才。正因如此，近年来越来越多的高校学校在相关专业的人才培养与课程改革中，也逐渐倾向于这一层面[3]。

2.2 高校工业机器人专业课程体系重构

正如前文所述，关于新课程的开发与服务体系建构，应当继续依照既有成熟模式，包括案例教学、任务教学、项目教学等。总之，始终围绕着教学做合一。对于学习主体“高校生”而言，工业机器人专业“基础课程数学”这门功课属于公共基础课程，主要是为了辅助其专业课程的学习。包括在学习专业知识、掌握专业技能、继续学习和职业终身发展的过程中，均离不开基础数学及思维逻辑的影响。故此，想方设法让我们的学生积极主动走进教学课堂，实现知识到能力、到素养的转化，与专业相结合，才能让更多的学生真正意识到学习的目的，清楚地认识到数学并非无用，反而对自己的整个学业、职业发展有重要助推作用。笔者认为，可通过项目教学的形式来推进，结合学校实验室建设与实训推进，加快项目活动与数学课程的统一。如此一来，便可明确教学目标。

对于课程体系的重构，有以下两个方面的实践[4]。

首先，对于校方和教师来说，要加快转变观念。清楚认识到培养满足企业需求的工业机器人专业人才这一既定目标，而课程内容层面上的改进与优化是首要的。所以，新课程的开发，在于学校积极与相关合作企业的协同运作，最大限度根据技术领域和职业岗位技能需求，参照相关职业资格技术标准。

其次，加快部分专业双师型教学团队建设。简言之，对于各专业学生的教学管理与课程优化，前提在于教师教学行为与观念意识的转变，更直接一点讲，即侧重于教师综合素养与能力的提升。所以，为了提高企业参与校企合作的积极性，学校应分批选派相应的教师参与企业职工培训，将企业的职工培训与校内的学生实践有机结合。为贯彻全国教育大会精神，深化产教融合、校企合作，推进职业院校进一步面向市场办学，促进新技术、新标准、新规范及时融入教学，提升专业内涵，西安邮电大学与深圳市百校千企教育有限公司进行合作。2018年九月深圳市百校千企教育有限公司派技术人员到西安邮电大学进行培训。

2.3 实训教学的多元推进

根据近几年来的教学改革实际来看，也初步形成了一套现有經验模式。众所周知，在传统的教学中，很多高校学校由于受到设备条件的约束，导致很多课程的教学推进缺失效力度。尤其是机电应用技术专业，工业机器人相关实物、设备等比较缺少，造成绝大部分的学生在学习过程中很难理解机器人技术。尽管后期引入了多媒体教学，一定程度上可以让学生们通过视频、图文、动画模拟等视角来观察，但效果并不理想。故此，任务驱动或项目教学中，在对机器人理论讲解的同时，更需要最大限度匹配实训操作，充分对机器人三维可视化离线编程进行利用。

首先，创设情境。高校数学知识相对抽象，绝大部分学生短时间内并不容易理解和消化。对此，教师需要更细致研究课程内容，尤其是本专业学科的教材内容，从中尽可能挖掘出数学知识及数学知识的生活原型。必要的情况下，可直接编成数学故事或者案例，之后再运用计算机教学手段制作成课件，最后再直接联系到工业机器人等教具、模型中来。

其次，个人竞赛、团队竞赛、小组讨论与任务驱动相结合，学习中有竞争，竞争中有进步。与此同时，教师将班级学生以“均衡+随机”的原则分成若干小组，全面树立“教学做合一”的师生一体理念。如此一来，各小组间、组内成员间，可相互启发，取长补短，大幅改变了以往不懂装懂、不懂还不问、想学学不会的固有矛盾[5]。

3 结语

总之，新专业— 工业机器人技术，对我们来说是机遇与挑战共存。虽然目前我们有诸多困难，但是随着教育教学不断改进产教融合、校企合作进一步的深化，相信这个专业在未来几年将成为包头铁道职业技术学院的主打专业。

[参考文献]

[1]胡洪钧.智能制造背景下地方高校工业机器人专业的人才培养[J].新乡学院学报，2018（9）：69-72.

[2]梅轲.探究区域产业发展的工业机器人专业产教融合教学改革与实践[J].当代教育实践与教学研究（电子刊），2018（8）：547.

[3]刘静.基于CDIO的工业机器人技术专业教学改革与实践[J].中国科技投资，2018（14）：368，384.

[4]沈刚，李翔，李戈，等.五轴工业机器人在机械工程实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2018（4）：41-43，60.

[5]刘敬露，王国超，杨晓.基于混合学习的工业机器人实践教学模式研究[J].实验科学与技术，2018（1）：99-101，106.