产学合作协同育人模式下“机器人技术”课程创新教育探究

徐英帅，万智辉，陈志新，章国庆

(东华理工大学 机械与电子工程学院，江西 南昌 330013)

习近平总书记指出，“不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场”[1]；“要审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进”[1]。国际机器人联合会也认为“机器人革命”可以建立高达数万亿美元的市场[2]，并且“机器人革命”也很有希望成为“第四次工业革命”的重要切入点和有力增长点[3，4]。许多行业的发展离不开机器人和机器人技术的快速进步，机器人的发展、进步以及在现实中的应用被看作是当今技术革命最伟大的进步之一。对于高校而言，为了配合国家发展需求，各相关专业纷纷开设“机器人技术”课程，并且努力申报机器人工程和智能制造工程专业。机器人技术是一门多学科交叉的前沿学科，这就对学生基础知识的储备提出了更高的要求，同时也对教师教好该门课程提出了更为严峻的挑战。

1 教学中实施产学合作协同育人模式的必要性

通过探究产学合作协同育人模式下“机器人技术”课程的创新教育，既有助于培养学生创新思维和解决工程实际问题的能力，也为完成新工科人才培养基地的建设创造条件。同时，借助产教融合还可以让教师不断地吸收智能制造和机器人等技术方向的最新科研成果，使学生熟练地掌握智能制造领域的新方法与新技术。因此，实施产学合作协同育人模式势在必行。

1.1 解决人才培养能力不足的有效措施

产学合作协同育人是解决应用型本科院校人才培养能力不足的手段之一。哈佛大学校长普西曾经表示，可以用创造力来明确区分一流和三流人才[5]。搭建人才培养协同育人平台，探索与专业相关企业的协同育人工作，可以培养出具有创造力的一流人才，使他们不但掌握基本知识、基本理论、基本技能，而且还具有自主学习能力、实践能力、创新能力、适应能力、交流能力。2017年，国务院办公厅发布《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》提出，要进一步深化校企协同、合作育人，并认为产教融合是可以促进经济社会协调发展的一项重要举措。2018年，国务院发布《关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见》强调，要强化大学生的创新创业教育，支持高校深化产教融合。随后各省又相继出台了促进产教融合、校企合作培养人才的相关政策和措施[6]。为贯彻落实相关国家精神，教育部推出产学合作协同育人项目，旨在推进产教融合，搭建产学合作协同育人平台，提高本科人才培养质量。

1.2 促进教育链与产业链融合发展的重要途径

目前，东华理工大学机械与电子工程学院培养出的人才，还不能完全具备行业及企业对人才所要求的各种能力，所以需要进行产学结合，及时优化培养过程，做好产学合作协同育人工作，以培养出更适合新经济要求的新工科人才，实现人才供给侧与需求侧的匹配，满足高等教育发展与市场接轨的需求。产学合作协同育人在教学中可促进教育链与产业链相融合，达到学生、学校以及企业三方共赢的效果。对于学生而言，产学合作协同育人可促进学生实践能力的提升和职业素养的培养，为学生创造更多与企业接触的机会，进一步加强学生在就业前对企业的正确认识，帮助学生提升就业力，做到真正意义上的产学合作协同育人。对于学校而言，产学合作协同育人不仅可以促进产教融合进课堂，从而有利于提高教学质量，而且还可促进学科交叉融合，有利于构建跨学科的学习与研讨环境，培育出符合培养目标、适合新经济要求的新工科人才。对于企业而言，产学合作协同育人可以使企业在战略竞争中处于优势，促进在市场上或者产品上的开拓。

2 实际教学中所面临的问题

以东华理工大学机械与电子工程学院为例，新获批的智能制造工程专业被列入江西省本科一批次招生，机械工程专业获批国家一流专业建设资格并在培养方案中增加了智能制造方向，这两个专业都会开设“机器人技术”课程，同时该课程也属于全校范围的公选课。作为一门崭新的课程，还存在一些有待解决的问题。

2.1 课程资源严重不足

智能制造工程新专业和“机器人技术”新课程让授课教师面临着严峻的挑战，在课程资源建设方面几乎需要从头做起。2016年，国家在本科院校设置了机器人工程专业，之后又在2017年设置了智能制造工程专业，到目前为止只有短短几年时间。大部分本科院校也是近两年才获批机器人工程专业和智能制造工程专业的招生资格，各本科院校对于课程资源都处于初期建设阶段，还没有成熟的资源可供参考。因此，针对学校“机器人技术”课程而言，在课程资源建设方面具有一定的难度，需要投入大量的时间和精力，同时也需要学校给予各方面的大力支持。

2.2 教学方法相对机械化

目前“机器人技术”课程的教学方法还主要是利用多媒体教室结合PPT演示进行教学，这种机械死板的教学模式难以吸引学生的学习兴趣，更难让学生充分理解每一个知识点。尤其该课程是一门多学科交叉的前沿学科，涉及的内容非常多，形式单一的教学方法已不再适用。因此，原有教学方法必须要进行改革，把理论与实践结合起来、虚拟与现实结合起来、线上与线下结合起来、企业与高校结合起来。如何将“四个结合”实施到位，真正实现以学生为中心、以产出为导向的新型教学模式是一个迫切需要解决的问题。

2.3 授课对象层次不同

东华理工大学“机器人技术”课程的学习对象是三类不同层次的学生：一是智能制造工程新专业的学生；二是机械工程专业智能制造方向的学生；三是作为全校公选课学习的学生，这类学生几乎是无任何相关基础的非机电专业学生。尤其该课程涉及的学科门类比较多，综合性比较强，对教师的要求非常高。面对三类不同基础的学生，教学内容的确定尤为重要。目前，各种版本的教材相继出版，内容侧重点也各有不同，如何针对不同的学习对象确定其对应的教学内容存在一定的困难。教学大纲也需要针对三类不同层次的学生做进一步的修订，做到有针对性地去培养学生。

2.4 实践与理论教学比例失衡

目前，课程教学中重理论轻实践现象还存在[7]，这是实践教学面临的主要问题。以东华理工大学为例，“机器人技术”课程只有32学时，其中包括2学时的实验课，而且相关实验室和实验设备暂不齐备，还处于筹建阶段，学生动手实践的机会不多。考虑“机器人技术”课程的特殊性，只通过理论教学很难让学生掌握相关知识，必须结合实验教学才能达到最佳效果。因此，建立相关的实验室是产学合作协同育人模式下强化实践教学的必要途径。

3 产学合作协同育人模式下创新教育实施对策

为弥补传统教学的不足要开展创新教育，实施教学改革，让教学更富有创新性和实践性，在学生手脑并用中锻炼做人做事的综合素质，培养出实践应用能力强、创新创业能力强、自主学习能力强、社会适应能力强的高素质人才。

3.1 完善教学内容，丰富课程资源

产学合作协同育人培养模式下，课程资源建设就是要扩大课堂知识活动的容量，增加课堂知识的内涵，让实验室、企业现场、创业中心等实践平台进入课堂。“机器人技术”课程涉及多个学科的知识，不但专业性极强，而且与生产实际联系紧密，所以要想教师教好、学生学好该门课程必须配有充足的课程资源。例如，教师可以把华中数控603工业机器人装调设备和603虚拟装调系统作为对象，将相关应用技术融入“机器人技术”课程中，并以此完善该课程的教学大纲、授课教案、习题及答案等材料。教师可借助与企业合作的契机获得企业现场的视频和图片等素材及企业在智能制造和机器人等领域的研发成果，开发典型的教学案例，实现工学结合一体化课程设置。

3.2 强化学生为本，改革现有教学方法

在当前的课堂上，部分学生会比较安静、被动，并且很少做笔记和向老师请教问题，老师提出问题时，课堂依然很安静，或者只有个别同学小声说出答案，这是必须要解决的问题。因此，需要改革原有的教学方法和模式，利用产学合作协同育人的优势，结合企业人才需求特点，以学生学习效果为根本，鼓励学生对所学知识提出疑问，为提高“机器人技术”课程教学质量做好教学设计。在教学过程中，要把“四个结合”实施到位，同时还需要完成“三项任务”：建立一种新的教学范式、一种新的学习范式、一种新的师生关系。教师要贯彻以学生为中心的教学思想，更多地发挥指导、引领和激励作用，形成服务于学生高质量、高效率自主学习的教学范式。学生也应该形成自主学习的习惯，不断进行自我完善，提高能力水平，升华人格修养，形成一种新的学习范式。好的师生关系是激发教师授课和学生学习的内在动力。为了使课堂焕发出生机活力，建立优良的师生关系是必不可缺的。

3.3 激发学习兴趣，引入虚实一体课堂

虚实一体教学模式支持虚实一体化教学、信息化教学，极大地解决了师资与课堂教学问题，降低了实验成本，是提高教学质量和教学效果、培养符合未来需求方向人才的重要方法[8]。以华中数控工业机器人机电控制与装调虚实一体信息化实验室为例，该实验室可以实现真实设备不具备或者难以完成的辅助教学功能，重点解决“做不到”“做不了”“做不好”“做不上”等日常实验教学中的难点问题。虚实一体化教学的主要目的是构建“信息化课堂教学+虚拟仿真实训+实验实训教学”的立体式教学模式，教学内容还原真实工业项目，注重学生职业能力培养。为了激发学生的学习兴趣，提高实训深度，教师可采用项目式与游戏闯关式教学模式相结合的情景化教学设计。在应用虚实一体化教学模式的同时，教师还要经常总结相关经验，根据“机器人技术”课程的教学目标和教学实际建立自查自纠的质量保障机制，并建立持续改进的相关机制，努力做到教、学、修、研、评于一体的“五维融合”教学新模式，使学生能够学到更多的知识，进而推进相关专业的持续发展，为培养具有创造力的优秀人才创造条件。

3.4 融合校企优势，增大实践教学比例

实践教学有利于激发学生兴趣，促进教师和学生之间的交流与互动，从而使课堂教学更有效果、更有质量、更有深度。由于“机器人技术”课程的学时有限，教师需要调配好理论教学与实践教学的关系和比重，以充分发挥实践教学的作用。借助产教融合的发展契机，在产学合作协同育人模式下，综合运用校内和校外资源，通过合作育人、合作就业、合作发展等合作项目，共建数量充足、资源丰富的实验、实训、实习基地，可以有效提升学生的实践创新能力以及社会责任感。同时，实践教学也可以得到强化管理，建立不断改进且以学业成果为导向、以学生为中心的实践教学体系。东华理工大学智能制造工程专业和机械工程专业(智能制造方向)将立足为区域经济服务，构建“工程基础训练+工程创新训练+工程意识训练”的工程教育新模式，并结合专业特色将创新创业教育融入人才培养全过程，建设开放性、智能化、综合性实践教学平台，为“制造”向“智造”的转型升级提供强有力的人才支撑，使人才培养更加符合社会需求。同时，通过教学标准、实验基地配置标准和卓越工程师培养体系三个方面培养具有优秀岗位技能的高素质、实用型、创新型人才。

4 结语

产学合作协同育人培养模式能够在教学中将课堂教学与企业指导充分融合，有针对性、系统化地推进课程资源建设，使所授课程内容与学生能力培养相结合，让学生可以充分参与到产教融合项目中，锻炼学生的创新能力、工作能力，以满足社会和区域经济对该类人才的需求。因此，有必要将产学合作协同育人模式有机地融入现有的人才培养方案当中，充分发挥产教融合在教学中的价值，以解决教学中存在的实际问题。