“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革與研究

眭 翔 顏 鵬

(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇常州 213164)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革與研究

眭 翔 顏 鵬

(常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇常州 213164)

目前社會和高校對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)關(guān)注度不斷上升，但是該專業(yè)的教學(xué)模式缺少成熟有效的設(shè)計與研究。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”對各行各業(yè)影響越來越大，針對新專業(yè)存在的問題，深入探討了“互聯(lián)網(wǎng)+”在高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教學(xué)方面的切實作用，提出了利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行專業(yè)教學(xué)改革的方法，使工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，貼合不斷變化的市場需求，從而保持持續(xù)發(fā)展的動力。

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)； “互聯(lián)網(wǎng)+”； 教學(xué)改革

0 引言

2015年政府工作報告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，隨后，國務(wù)院頒布《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》。兩年多來，“互聯(lián)網(wǎng)+”從一個陌生名詞變成年度熱詞，深刻地影響著經(jīng)濟(jì)社會的各行各業(yè)。在新一輪的產(chǎn)業(yè)變革中，“職業(yè)教育+互聯(lián)網(wǎng)”也轉(zhuǎn)變成“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為一個新興專業(yè)，隨著“中國制造2025”的發(fā)布，受到越來越多的重視，眾多學(xué)校開設(shè)了相關(guān)專業(yè)，目前新建該專業(yè)的學(xué)校已達(dá)百所[1]。但同時，對于這個新興專業(yè)，大多數(shù)學(xué)校還沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，僅僅把現(xiàn)有的專業(yè)比如機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)的培養(yǎng)方案移植過來。鑒于此，在新的時代背景和新的人才需求下，有必要在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教學(xué)中引入“互聯(lián)網(wǎng)+”，從而探索出一種適合學(xué)生發(fā)展、滿足企業(yè)需求、具有長久發(fā)展?jié)摿Φ慕虒W(xué)模式。

1 國內(nèi)高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀

1.1 我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r及人才需求

自從2013年國家工信部發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》起，近四年來，有關(guān)部門相繼發(fā)布了《中國制造2025》《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》等關(guān)于工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的國家性文件及一系列地方性扶持文件。伴隨著這些文件的發(fā)布，我國在2013年成為世界最大的工業(yè)機(jī)器人市場，國內(nèi)機(jī)器人需求量連年大幅增長[2]。2014年全國銷售工業(yè)機(jī)器人超過5.7萬臺，2015年增長到6.8萬臺，到2016年工業(yè)機(jī)器人使用量達(dá)到了驚人的8.5萬臺，占全球新增工業(yè)機(jī)器人需求量的三成以上。據(jù)行業(yè)分析，到2017年底，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷量將破10萬臺，保有量接近45萬臺，到2020年，我國工業(yè)機(jī)器人保有量將增加到100萬臺，需要20萬以上工業(yè)機(jī)器人安裝、編程、調(diào)試、維修相關(guān)技術(shù)人才。

1.2 高職院校開設(shè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀

1)缺少合適的師資。多數(shù)高職院校最近幾年才開設(shè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)，熟悉工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)人才比較匱乏。目前僅靠簡單的師資培訓(xùn)或產(chǎn)品售后培訓(xùn)來提高教師的教學(xué)能力，缺乏全面性、長期性和以教學(xué)、科研、技術(shù)服務(wù)為導(dǎo)向的針對性。

2)課程建設(shè)體系不完整。多數(shù)學(xué)校制訂的培養(yǎng)方案，照搬其他專業(yè)已有的培養(yǎng)方案，沒有為這個新興專業(yè)全局考慮，以至于繼承了過去一些專業(yè)的弊病。具體來說，只重視工業(yè)機(jī)器人的編程教學(xué)，偏向于工業(yè)機(jī)器人的單體控制，而忽視機(jī)器人與電氣設(shè)備的連接。

3)專業(yè)建設(shè)投入巨大。工業(yè)機(jī)器人相關(guān)設(shè)備價格高昂、投入巨大，因此，很多學(xué)校缺乏實訓(xùn)工作站的練習(xí)，缺少多臺機(jī)器人配合實訓(xùn)。很少有學(xué)校能購買多種多套機(jī)器人，只重視學(xué)習(xí)單一品牌的工業(yè)機(jī)器人，而忽視了以多種類智能生產(chǎn)線為載體的人機(jī)互動仿真實訓(xùn)。

4)與企業(yè)需求不同步。高職院校在新建專業(yè)之前都會走訪相關(guān)企業(yè)、學(xué)校，了解企業(yè)對人才的需求和其他學(xué)校的專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗。但是待一系列準(zhǔn)備工作完成將要實施時，會有一定的時間差，造成規(guī)劃設(shè)計的方案比實際需求滯后，與企業(yè)的需求不同步，與市場不接軌。國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展初期主要以國外品牌廠商為主，學(xué)校也多以機(jī)器人制造廠商和系統(tǒng)集成商為潛在用人單位培養(yǎng)學(xué)生，偏重于購買國外品牌的機(jī)器人，且品種單一、價格不菲。但是目前工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的汽車制造、消費(fèi)電子、食品飲料等行業(yè)慢慢擴(kuò)大到物流、醫(yī)療、家電等新興領(lǐng)域。企業(yè)需要自動化生產(chǎn)線上工業(yè)機(jī)器人及其檢測裝置安裝與調(diào)試、機(jī)電設(shè)備的安裝、運(yùn)行與維護(hù)等綜合素質(zhì)技能人才。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”時代下的教學(xué)思考與對策

2.1 充分利用手機(jī)構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”信息紐帶

1)學(xué)?？梢苑e極構(gòu)建基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)服務(wù)團(tuán)隊，團(tuán)隊中既要有教學(xué)能手又要有互聯(lián)網(wǎng)專家，從而把時下先進(jìn)的知識通過團(tuán)隊的組合快速地推向課堂教學(xué)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為當(dāng)下比較熱門的專業(yè)，可以通過企業(yè)、學(xué)校、教師三方共建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，開發(fā)基于移動教學(xué)的課程資源。融入企業(yè)最新的需求、理念，通過網(wǎng)絡(luò)授課，企業(yè)專家遠(yuǎn)程定期指導(dǎo)、維護(hù)。既充分利用了資源，又解決了企業(yè)工程師不懂教學(xué)，且不能常駐學(xué)校授課的問題，從而緩解了高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)師資匱乏的狀況。

2)可以在教材、實訓(xùn)設(shè)備、實驗室等地方設(shè)置二維碼，通過簡單的“掃一掃”把線下課堂鏈接到線上，學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)。如果學(xué)生需要申請實訓(xùn)設(shè)備，也可以使用手機(jī)掃碼來進(jìn)行網(wǎng)上申請，設(shè)備電源通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程授電，把學(xué)生學(xué)習(xí)的阻礙點(diǎn)一一化解。通過手機(jī)讓一些會使學(xué)生覺得麻煩的、不學(xué)習(xí)的“借口”轉(zhuǎn)化成“接口”。構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”學(xué)習(xí)的信息紐帶，從而將“一維”資源，向“二維”“三維”拓展，把沉淀的資源向流動的資源進(jìn)行轉(zhuǎn)變[3]。

2.2 讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)走進(jìn)現(xiàn)實課堂

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡稱VR，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真技術(shù)，集合了計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)。它能夠在多維信息空間上創(chuàng)建虛擬仿真環(huán)境，使用戶具有沉浸感，可以進(jìn)行環(huán)境交互，并且有助于思想的啟發(fā)，沉浸—交互—構(gòu)想是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點(diǎn)。

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)建設(shè)成本高、投入大，是許多高職院校面臨的難題，以往購買幾臺機(jī)器人就需要幾十甚至上百萬，但是還是不能滿足教學(xué)的需要。VR技術(shù)在2016年得到了極大的發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的成功應(yīng)用，技術(shù)成本也大幅度下降。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)建與實際工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)平臺全真的仿真系統(tǒng)，可以讓學(xué)生先離線完成工業(yè)機(jī)器人程序設(shè)計，之后基于仿真平臺，利用其沉浸、交互的特點(diǎn)進(jìn)行身臨其境的程序調(diào)試。這方面可以采用第三方支持VR的機(jī)電一體化仿真平臺，比如Irai，搭建集合氣動液壓、電工電子、機(jī)械設(shè)計、自動化控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)仿真平臺[4]。通過該平臺，學(xué)生可以完成工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)平臺的設(shè)計、安裝、編程與調(diào)試，所見即所得，還能在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中觀察控制每一個零部件。經(jīng)測試無誤后下載到實際平臺上進(jìn)行調(diào)試，這樣大大減少了對設(shè)備數(shù)量的要求，同時也使課堂組織更加靈活，在不需要大幅增加投入的情況下，保證教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)效果。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)從娛樂領(lǐng)域引入職業(yè)教育中，讓虛擬變成現(xiàn)實。

2.3 引入交互式教學(xué)

高職學(xué)生普遍存在理論弱、愛動手的特點(diǎn)，學(xué)校也相應(yīng)縮減了理論課的課時，增設(shè)了大量的實訓(xùn)課程，給實訓(xùn)教師帶來了巨大的壓力。學(xué)生往往很難完整地執(zhí)行實訓(xùn)任務(wù)，有些內(nèi)容教師示范后就讓學(xué)生操作，但是步驟繁多的操作學(xué)生很難記住。增強(qiáng)現(xiàn)實，又稱AR，是一種能把虛擬信息，比如物體、圖像、視頻等融合于現(xiàn)實環(huán)境中，把虛擬世界嵌套在現(xiàn)實世界并進(jìn)行互動的技術(shù)，常應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、建筑、教育等領(lǐng)域。

對于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)實訓(xùn)課程，比如機(jī)械加工、機(jī)電產(chǎn)品安裝與調(diào)試等課程，采用基于AR的增強(qiáng)現(xiàn)實作業(yè)指導(dǎo)系統(tǒng)，通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)為人工操作提供步驟級別的互動、過程全反饋式的動畫操作，在整個操作過程中，將每一步的操作以文字、圖片、視頻等形式投射到工作區(qū)域或者工件本體，操作人員按照引導(dǎo)進(jìn)行逐步操作，系統(tǒng)對全過程監(jiān)測并確認(rèn)操作的正確性，降低了教師的工作壓力和訓(xùn)練成本，有效提高了學(xué)生的操作技能和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

2.4 迎接人工智能時代的挑戰(zhàn)

最近，國務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能規(guī)劃》，如果說工業(yè)機(jī)器人將在未來5年取代普通勞動力的話，那么人工智能將在未來5～10年取代低層技術(shù)工人[5]。那時人工智能將從現(xiàn)在的消費(fèi)電子滲透到社會的各個領(lǐng)域和環(huán)節(jié)，大量的普通崗位和低層技術(shù)崗位將被取代，現(xiàn)有的勞動崗位、工作內(nèi)容以及智力要求都會發(fā)生巨大變化，職業(yè)教育將面臨前所未有的沖擊，可能到那時工業(yè)機(jī)器人已不再需要工人進(jìn)行編程和調(diào)試。

目前職業(yè)教育還停留在“技”的層面，忽略了對“能”的要求，傳統(tǒng)機(jī)械化的記憶和知識已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。在人工智能時代，需要提前做好人工智能相關(guān)的知識儲備，提倡終身學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用互聯(lián)網(wǎng)手段進(jìn)行廣泛學(xué)習(xí)的能力。同時，應(yīng)鼓勵學(xué)生的創(chuàng)造性思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，重視工業(yè)機(jī)器人與人工智能、數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的交叉融合，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)載體，以迎接人工智能時代的來臨與挑戰(zhàn)。

3 結(jié)束語

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已經(jīng)來臨，各行各業(yè)都將受益于它的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人受政策支持、市場熱捧，眾多高職院校開設(shè)了相關(guān)專業(yè)。作為一個正在蓬勃發(fā)展的專業(yè)，既需要引入先進(jìn)的理念、最新的技術(shù)，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)提升教師教學(xué)能力，完善課程體系，優(yōu)化設(shè)備，實現(xiàn)與企業(yè)的同步對接，滿足日益增長的人才需求，又要合理規(guī)避風(fēng)險、與時俱進(jìn)，動態(tài)規(guī)劃教育內(nèi)容和教育形態(tài)，讓“互聯(lián)網(wǎng)+”在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教育中發(fā)揮重要作用，保持持續(xù)發(fā)展的動力，迎接人工智能時代的挑戰(zhàn)。

[1] 張慧，馬文靜. 高職院校開設(shè)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的思考[J]. 江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017(2)：93-95.

[2] 紀(jì)思倩. 我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略探討[J]. 工程技術(shù)：引文版，2017(1)：15.

[3] 趙佩華，張靜. 教育信息化視閾下的微課、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂探析[J]. 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2015(5)：26-29.

[4] 劉繼光，袁浩，汪澤，等. 基于Irai的啤酒生產(chǎn)線虛擬控制平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 實驗技術(shù)與管理，2015(6)：127-129.

[5] 陳衍. 人工智能時代，職業(yè)教育準(zhǔn)備好了嗎[J]. 當(dāng)代職業(yè)教育，2017(4)：1.

Teaching Reform and Research on Industrial Robot Technology in Higher Vocational Colleges under the Era of " Internet +"

SUI Xiang YAN Peng

(Changzhou College of Information Technology, Changzhou 213164, China)

At present, the society and the university have paid more attention to the industrial robot technology. But its teaching model lacks maturity and effective design and research. With the increasing influence on all industries of "Internet +", in order to solve these problems of new specialty, the paper discusses the practical effect of "Internet +" in the college teaching of industrial robotics in depth. To maintain a sustained development, the teaching reform method of using Internet has been offered to the industrial robotics to adapt to the changing market demand in the era of "Internet +".

industrial robot technology; "Internet +"; teaching reform

2017-09-26

眭 翔(1989-)，男，主要研究方向：機(jī)器人技術(shù)

TP 242-4

A

1672-2434(2017)06-0070-03

李娟]