機器人特色的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

張永春， 馮 鈞， 王 剛， 陳 建

(南京理工大學(xué) 泰州科技學(xué)院， 江蘇 泰州 225300)

0 引言

現(xiàn)代大學(xué)自動化類專業(yè)人才培養(yǎng)的目標之一就是為服務(wù)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、滿足智能制造的技術(shù)需求，培養(yǎng)機器人應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ｉT的技術(shù)技能人才的內(nèi)在需求，向社會培養(yǎng)、輸送工業(yè)機器人人才[1,2]。

我院自動化專業(yè)至今已開辦7年，一直致力于培養(yǎng)應(yīng)用型的智能制造工程師，已向社會輸送了數(shù)十名自動化現(xiàn)場運行工程師。

本文結(jié)合新形勢下我院自動化專業(yè)指導(dǎo)性教學(xué)計劃文件的制定，就如何確定專業(yè)人才培養(yǎng)目標和方案、教學(xué)模式改革以及設(shè)置模塊化課程思路等一系列問題展開探討。

1 人才培養(yǎng)方案與課程體系重構(gòu)

1.1 培養(yǎng)目標確立

圍繞“中國智造2025”，緊抓國家“十三五”大力發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的重大戰(zhàn)略機遇，借鑒德國“雙元制”人才培養(yǎng)模式構(gòu)建校企協(xié)同育人機制，我院自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標定位為：培養(yǎng)具有良好的科學(xué)理論素養(yǎng)和人文精神，寬廣的學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)，能夠在工業(yè)自動化，特別是工業(yè)機器人控制領(lǐng)域從事現(xiàn)場運行與管理、調(diào)試維護、故障檢測、系統(tǒng)集成與開發(fā)等方面工作的具有實踐操作能力的“現(xiàn)場工程師”[3]。

1.2 培養(yǎng)規(guī)格描述

經(jīng)過系統(tǒng)培養(yǎng)，自動化專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備從事機器人領(lǐng)域崗位技能要求的知識、能力和素質(zhì)要求，能成為：

(1)從事機器人運行維護與管理、機器人維修調(diào)試的技術(shù)人員。

(2)從事機器人(工作站)設(shè)計與安裝的技能人才。

(3)從事機器人銷售、售后客服等方面的復(fù)合人才。

1.3 課程體系重構(gòu)

我們把專業(yè)課程體系作為重點進行改革，增加若干門機器人技術(shù)核心課程，將自動化專業(yè)課程體系重構(gòu)成具有機器人特色，符合專業(yè)培養(yǎng)目標的課程體系，如表1所示。

我院具有機器人特色的自動化專業(yè)課程體系是在教育部高等院校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會專業(yè)建設(shè)規(guī)范的指導(dǎo)下設(shè)立的，該體系基本涵蓋了自動化專業(yè)本科學(xué)生所必須掌握的知識[4,5]。從表1中可以看出，我院具有機器人特色的自動化專業(yè)課程體系的各個課程模塊具有如下創(chuàng)新點：

(1)通識教育課程模塊除了包含傳統(tǒng)的體育、思政類、國防軍事類課程外，還重點引入專業(yè)引導(dǎo)教育講座和新生研討環(huán)節(jié)，以幫助大一學(xué)生盡快適應(yīng)大學(xué)生活、了解和認識所學(xué)專業(yè)；

(2)學(xué)科基礎(chǔ)課程和專業(yè)核心課程模塊包含數(shù)學(xué)類、物理類、電力控制類、微控制器類、自動控制類、計算機類等知識，范圍廣且內(nèi)容全，保證學(xué)生能夠掌握較為寬廣的學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識；

(3)專業(yè)方向課程模塊設(shè)置大量的機器人專業(yè)課程，包含：工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)、機器人編程與應(yīng)用、現(xiàn)場總線控制技術(shù)及應(yīng)用、工業(yè)機器人控制綜合實訓(xùn)、機器人工作站設(shè)計與調(diào)試等課程，以充分體現(xiàn)培養(yǎng)目標。

(4)該課程體系的一大亮點是在原有綜合性的集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上進一步增加職業(yè)技能訓(xùn)練模塊，通過學(xué)分置換以及鼓勵學(xué)生考取機器人行業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)資格證書等措施，增強學(xué)生就業(yè)競爭力。

表1 具有機器人特色的自動化專業(yè)課程體系一覽表

2 課程體系建設(shè)思路

2.1 課程模塊化設(shè)置

課程體系采用“模塊+課程”的形式，將所有課程分為通識教育課程模塊、學(xué)科基礎(chǔ)課程模塊、專業(yè)核心課程模塊、專業(yè)方向課程模塊、集中性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)模塊和職業(yè)技能訓(xùn)練模塊等。其中，通識教育課程模塊是各專業(yè)人才培養(yǎng)方案中明確規(guī)定的必須修讀的課程；學(xué)科基礎(chǔ)課程模塊和專業(yè)核心課程模塊是學(xué)生進行專業(yè)學(xué)習(xí)的主體課程模塊；專業(yè)方向課程棋塊突出表現(xiàn)了工業(yè)機器人課程特色；實踐教學(xué)環(huán)節(jié)模塊和職業(yè)技能訓(xùn)練模塊是學(xué)生在教師指導(dǎo)下進行專業(yè)實踐訓(xùn)練和職業(yè)素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。

2.2 加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

以往自動化專業(yè)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)理論過多，實踐性教學(xué)的力度偏弱，不符合學(xué)院的教學(xué)理念和培養(yǎng)特色。因此，在人才培養(yǎng)方案中適度降低理論講解深度，同時擴大學(xué)生對機器人應(yīng)用技術(shù)的了解，強調(diào)實踐環(huán)節(jié)。

2.3 教學(xué)和科研相結(jié)合

在人才培養(yǎng)過程中我們強調(diào)教學(xué)和科研相結(jié)合，鼓勵學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生申請機器人科研立項、進行機器人畢業(yè)設(shè)計、參加全國性的機器人競賽，并進行相應(yīng)課程置換和學(xué)分認定，具體包括：

(1)成功獲取機器人行業(yè)職業(yè)資格證書者，可以免修“工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)”、“現(xiàn)場總線控制技術(shù)及應(yīng)用”等課程，總計可減免5學(xué)分；

(2)參加機器人大賽，獲得國家級三等獎或者省級二等獎以上獎項者，可以免修“機器人編程與應(yīng)用”、“業(yè)機器人控制綜合實訓(xùn)”和“機器人工作站設(shè)計與調(diào)試”等課程，總計可減免7學(xué)分；

(3)成功申請到市級以上機器人領(lǐng)域的科研課題者，可以用科研課題成果來替換畢業(yè)設(shè)計，總計可減免14學(xué)分；

通過這些措施和途徑，實現(xiàn)機器人課程教學(xué)與科研項目、學(xué)科競賽和職業(yè)資格證書等課外大學(xué)生科技活動的有機統(tǒng)一，極大調(diào)動了學(xué)生參與科研課題、主動參加競賽以及備考職業(yè)資格證書的積極性和主動性，提高了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

3 教學(xué)模式改革

3.1 “做、學(xué)、教”一體化導(dǎo)向教學(xué)法

以“學(xué)院機器人訓(xùn)練中心”為平臺, 采用行為導(dǎo)向教學(xué)法進行具有機器人特色的專業(yè)課程教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新，強化實踐育人。

計劃試點實施改革的課程有“機器人編程與應(yīng)用”、“現(xiàn)場總線控制技術(shù)及應(yīng)用”、“工業(yè)機器人控制綜合實訓(xùn)”等。在這些課程教學(xué)中采用諸如“頭腦風(fēng)暴”法、項目教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、角色扮演法、任務(wù)設(shè)計法、案例教學(xué)法等多元教學(xué)方法以及包括多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在內(nèi)的多元教學(xué)手段；

通過貫通項目做、學(xué)生學(xué)、教師教各環(huán)節(jié)，形成“做、學(xué)、教”一體化教學(xué)過程、建立以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體，以職業(yè)能力的實踐為導(dǎo)向的“做—學(xué)—教”三結(jié)合的育人平臺。

3.2 校企合作辦學(xué)

校企合作辦學(xué)是應(yīng)用型本科教育改革的重要方向，也是培養(yǎng)現(xiàn)場工程師的必由之路。

計劃試點實施改革的課程有“現(xiàn)場總線控制技術(shù)及應(yīng)用”、“工業(yè)機器人控制綜合實訓(xùn)”等。以這些課程為建設(shè)載體，積極尋求與行業(yè)企業(yè)建立契約式的緊密合作，簽訂定向培養(yǎng)協(xié)議，按照企業(yè)需求進行教學(xué)，建設(shè)跨企業(yè)培訓(xùn)中心，合作開展課程教學(xué)和考核。

3.3 校企“二元”質(zhì)量監(jiān)控與評價體系

改革學(xué)生學(xué)習(xí)考核與評價辦法，構(gòu)建校企雙方共同參與的“二元”評價體系。具體措施有：在泰州市機器人學(xué)會的指導(dǎo)下，積極引導(dǎo)企業(yè)的技術(shù)專家參與我校機器人課程群考試的組織、實施、監(jiān)控以及考核評價工作。我校負責(zé)理論教學(xué)、記錄學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡狀態(tài)與完成狀況，企業(yè)方則負責(zé)考核和評價學(xué)生操控工業(yè)機器人的基本職業(yè)能力、根據(jù)實際工作任務(wù)解決工業(yè)機器人現(xiàn)場實際問題的專業(yè)應(yīng)變能力，形成了由學(xué)會為紐帶、學(xué)校和企業(yè)雙方共同承擔(dān)教學(xué)和考核的雙元評價體系。

4 結(jié)語

經(jīng)過前期的努力建設(shè)，具有機器人特色自動化專業(yè)課程體系已受到學(xué)生們普遍歡迎。同時，帶動了自動化專業(yè)教學(xué)模式的改革然而要有效推進全方位實施還需要進一步應(yīng)根據(jù)專業(yè)特色和相應(yīng)培養(yǎng)標準，在改革實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗并加以改善，逐步探索出一套完整的充分體現(xiàn)機器人培養(yǎng)特色的自動化專業(yè)工程實踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

[1] 萬佑紅,蔣國平.機器人教育與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報,2005(4):121-124.

[2] 吳獻鋼.智能機器人創(chuàng)新實驗的實踐與改革[J].成都：實驗科學(xué)與技術(shù),2008(5):12-14.

[3] 黃婕. CDIO模式下的課程開發(fā)與教學(xué)設(shè)計實踐思考--以“機器人系列拓展微課程”為例[J]. 上海：教育傳播與技術(shù), 2013(4): 42-45.

[4] 崔世鋼,王金城,魏長增,李麗霞,鄭桐.機器人與教育改革[J].北京：機器人技術(shù)與應(yīng)用,2000(4):48-51.

[5] 彭紹東.論機器人教育(上)[J].蘭州：電化教育研究,2002(6):165-168.