《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)的反思

黃 雷

（綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川綿陽 621000）

1 綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)開設(shè)背景

近年來，隨著工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，國內(nèi)各高職院校先后開設(shè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)。綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡稱“學(xué)院”）從2016 年秋季開始招收工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)學(xué)生，目前在校學(xué)生人數(shù)2016 級(jí)29 人（已全部參加頂崗實(shí)習(xí)）、2017 級(jí)40 人、2018 級(jí)48 人。

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)作為機(jī)電一體化專業(yè)的分支，在課程體系設(shè)計(jì)上與機(jī)電專業(yè)相似，但不能完全照搬機(jī)電專業(yè)模式，應(yīng)有其自身的獨(dú)特性?！豆I(yè)機(jī)器人編程》《工業(yè)機(jī)器人操作》等課程是體現(xiàn)機(jī)器人專業(yè)特色的核心課程。其中，《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程在“編程、操作、維護(hù)”等基礎(chǔ)上作為一個(gè)綜合課程應(yīng)運(yùn)而生。

《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)最核心的專業(yè)課程，是在學(xué)生學(xué)完所有相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)后開設(shè)的。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練掌握ABB IRB-120 工業(yè)機(jī)器人的操作與編程和世面上主流工業(yè)機(jī)器人的示教編程方法，并能完成簡單的工業(yè)機(jī)器人程序設(shè)計(jì)。

2 《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)思路

《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》在開設(shè)前結(jié)合學(xué)院實(shí)際情況，主要以ABB 工業(yè)機(jī)器人為教學(xué)載體：教學(xué)過程講解ABB 工業(yè)機(jī)器人操作方式、I/O 模塊與PLC 通信、示教編程、維護(hù)與保養(yǎng)、RobotStudio 的應(yīng)用及在線仿真等內(nèi)容；教學(xué)設(shè)施方面，本門課程的開設(shè)全部放在工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行（圖1）；教學(xué)方式以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，采用“學(xué)中做，做中學(xué)”的教學(xué)方法，“任務(wù)—實(shí)操”相結(jié)合；教學(xué)過程先以理論講解為主，幫助學(xué)生掌握知識(shí)要點(diǎn)、理解知識(shí)難點(diǎn)、厘清知識(shí)重點(diǎn)。隨后借助實(shí)訓(xùn)設(shè)備，由任課教師先進(jìn)行操作，幫助學(xué)生梳理和熟悉操作流程。最后由學(xué)生分組進(jìn)行操作，在此過程中教師發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)進(jìn)行糾正與講解；考核方式以小組為單位，以項(xiàng)目為載體，綜合衡量學(xué)生的工業(yè)機(jī)器人編程、設(shè)計(jì)能力。

圖1 工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室

3 課程教學(xué)中存在的問題

3.1 教學(xué)設(shè)備方面

工業(yè)機(jī)器人的設(shè)備價(jià)格相對(duì)較高，前期學(xué)院工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中，只有兩套ABB IRB-120 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)，很難滿足教學(xué)需求。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為新建專業(yè)，學(xué)院前期投入較少，存在設(shè)備數(shù)量較少、設(shè)備種類單一等問題。

3.2 教師方面

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為近幾年新興專業(yè)，大多數(shù)院校都沒有相關(guān)的專業(yè)教師，我院同樣存在這種情況。大部分專業(yè)老師都是由機(jī)電類專業(yè)教師轉(zhuǎn)型而來，在專業(yè)課程教學(xué)中，教師自身未受過系統(tǒng)的培訓(xùn)，也沒有足夠的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。例如《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》這門專業(yè)核心課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，但相關(guān)的專業(yè)教師因缺乏專業(yè)培訓(xùn)和企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在授課過程當(dāng)中明顯感到相關(guān)知識(shí)的欠缺和實(shí)踐操作的不足。另外，由于本專業(yè)為新設(shè)專業(yè)且教師大多數(shù)由機(jī)電類教師轉(zhuǎn)型而來，專業(yè)教師的配制相對(duì)較少，不能很好地滿足專業(yè)教學(xué)，同時(shí)也限制了專業(yè)招生人數(shù)的增加。

3.3 教學(xué)內(nèi)容、資源方面

本課程作為一門新興的課程，國內(nèi)其他院校也是在近幾年才開設(shè)，沒有前人經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。另外，國內(nèi)相關(guān)課程的教材和教學(xué)配套資源也較少，不能為本門提供更多參考。因此，教師在本門課程的授課中可選擇的教學(xué)資源較少，導(dǎo)致課程教學(xué)存在內(nèi)容單一、理論與實(shí)踐結(jié)合性不強(qiáng)的問題。

3.4 教學(xué)過程中存在的問題

在教學(xué)過程中主要存在三大問題：一是任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式雖然能幫助學(xué)生快速的掌握知識(shí)要點(diǎn)，但是由于“教—學(xué)—做”的教學(xué)模式用時(shí)太長，導(dǎo)致一節(jié)課教學(xué)效率較低；二是分組實(shí)操中，由于學(xué)生人數(shù)較多而相關(guān)的教學(xué)設(shè)備較少，很難保證每位學(xué)生都能學(xué)會(huì)操作；三是考核方式通過小組方式完成，不能準(zhǔn)確反應(yīng)每位學(xué)生的成績高低。

3.5 課程名稱方面

《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》從課程名稱來講，該門課程需要學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但是高職院校的主要人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高技能的應(yīng)用型人才，因此在該門課程的教學(xué)中，課程主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的編程應(yīng)用能力。同時(shí)“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”需要學(xué)生具備較高的理論知識(shí)，但高職院校學(xué)生相關(guān)理論知識(shí)相對(duì)欠缺，要學(xué)生掌握“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”相對(duì)較難。因此，在該門課程的教學(xué)中應(yīng)該更加側(cè)重于應(yīng)用，課程名稱改為《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場/離線編程》更加具有針對(duì)性且更合理。

4 完善課程教學(xué)的思路和對(duì)策

（1）完善實(shí)訓(xùn)室建設(shè)，增加教學(xué)設(shè)備多樣性。ABB、法蘭克、Kuka、安川作為目前世界上的四大工業(yè)機(jī)器人，在今后很長一段時(shí)間都會(huì)占據(jù)市場主要份額，學(xué)院在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)上應(yīng)當(dāng)充分與市場相結(jié)合，多引進(jìn)不同品牌的工業(yè)機(jī)器人，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)時(shí)能接觸不同型號(hào)的機(jī)器人，讓學(xué)生到社會(huì)后能迅速適應(yīng)企業(yè)的要求。

（2）提高教師綜合能力?！豆I(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》融合了多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，這就要求任課教師應(yīng)具備多學(xué)科的知識(shí)背景。同時(shí)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，也要求教師具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力。教師不僅要完善自身的專業(yè)能力，還要了解企業(yè)生產(chǎn)流程和最新技術(shù)設(shè)備，不僅要教會(huì)學(xué)生怎樣編程，還要教會(huì)學(xué)生怎樣進(jìn)行系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。

（3）豐富教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)資源。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)作為新興專業(yè)，有著其特殊的時(shí)代性，與傳統(tǒng)專業(yè)有著很大區(qū)別。在教學(xué)內(nèi)容的選取上，不能僅僅停留在簡單的教材層面，更多的應(yīng)結(jié)合實(shí)際企業(yè)需求和社會(huì)需求，從各方需求出發(fā)制定相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。作為高職院校，學(xué)院最主要的任務(wù)是教會(huì)學(xué)生如何做、怎么做，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上應(yīng)緊緊圍繞“教—學(xué)—做”的模式。

（4）完善課程的考核機(jī)制。《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，在考核上有別于其他課程，考核內(nèi)容應(yīng)涵蓋主要知識(shí)點(diǎn)以及最后的項(xiàng)目完成情況。具體的考核方式見表1。

5 結(jié)語

近幾年，我國各高職院校相繼開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人專業(yè)，《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》作為該專業(yè)最核心的課程，課程開設(shè)的好壞很大程度決定了本專業(yè)的發(fā)展?；诰d陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程，充分總結(jié)該課程教學(xué)中遇到的實(shí)際問題，進(jìn)行了深刻的反思和總結(jié)，提出了適合該課程的教學(xué)思路和考核方式，旨在優(yōu)化該門課程的教學(xué)設(shè)計(jì)、改善課程教學(xué)效果，進(jìn)而提升工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的辦學(xué)能力。

表1 《工業(yè)機(jī)器人編程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》成績考核表