職業(yè)院校工業(yè)機器人課程教學的探究

◎張艷磊

一、工業(yè)機器人的應用領域

當前，工業(yè)機器人技術和產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，應用領域日趨廣泛，已成為現(xiàn)代智能制造生產(chǎn)中重要的高度自動化裝備。工業(yè)機器人在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)乃至家政服務機器人等均有應用案例。隨著機器人研究的不斷深入，機器人群體在國防軍事領域?qū)⒅鸩浇庸苘娙说膽?zhàn)斗崗位，機器人大規(guī)模走上戰(zhàn)爭舞臺，將帶來軍事科學的真正革命。在醫(yī)療衛(wèi)生體系，醫(yī)療機器人可用于傷病員的救援、轉(zhuǎn)運、手術和康復，是醫(yī)療衛(wèi)生裝備信息化、智能化的重要發(fā)展方向之一。在汽車制造業(yè)中，工業(yè)機器人能適應不同的生產(chǎn)環(huán)境及工藝的要求，可代替人工完成：焊接、搬運、噴涂、裝配、檢測等繁重、有毒、高低溫等環(huán)境下的操作，保證了人員的生產(chǎn)安全，同時也提高了生產(chǎn)效率，在汽車制造生產(chǎn)過程中占領著不可替代的重要作用。

二、工業(yè)機器人教學方法

工業(yè)機器人的學習過程融合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識。因此工業(yè)機器人教育和傳統(tǒng)的學科教育區(qū)別很大。單純的機械、電氣、計算機等的學習只能作為學習機器人的基礎。工業(yè)機器人的教學應該是一個系統(tǒng)的架構，學生在掌握各學科的同時要對計算機整體系統(tǒng)有更為深入的了解，這需要在教學過程中采用多種方法積極引導，使學生在思考的過程中將各學科的知識有機地串聯(lián)起來。

1.多基礎教學交叉學習，聯(lián)合啟發(fā)。

在傳統(tǒng)的教學中，如電機控制實訓中教師只針對電氣線路進行講解，鉗工實訓則只進行金工方面的技能教學。這種模式的教學在過去取得了一定的成果，但是在面向工業(yè)機器人的教學時，由于不能將各學科進行有效地串聯(lián)，因此難以形成機器人學習的基礎。新形勢下，應該交叉教學，比如在講解電機控制小車往返控制的章節(jié)中，應該對小車的機械運動特點進行分析，如小車機械傳動出現(xiàn)問題，導致小車無法順利行進等種種情況。電氣控制線路和機械知識的相互結合，使學生能夠充分理解各學科的交叉融合，為學習工業(yè)機器人打下基礎。

2.工業(yè)機器人專業(yè)方向課程設置。

傳感方面課程：圖像處理、計算機視覺、卡爾曼濾波、信息融合。

認知：機器學習、人工智能。驅(qū)動：自動控制原理、線性控制理論（線性空間理論）、非線性控制理論、計算機控制/數(shù)字控制、機器人導論、機器人控制、非各向同性機器人控制、路徑規(guī)劃、數(shù)模電子線路、信號與系統(tǒng)、各種電子線路設計知識、機械設計、工程制圖。這些不需要全部都懂，但至少要專攻一個方向，其他方向略懂，比如專攻控制和路徑規(guī)劃。

3.行為導向教學。

行為導向教學以學生為主體，通過問題驅(qū)動學生的積極主動思考。在教學過程中，通過積極的發(fā)問，以學生的討論為主，教師在整個教學過程中起引導的作用。這種教學方法可以充分發(fā)揮學生的主體作用，積極調(diào)動學生學習的主觀能動性，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。在解決問題的同時，學生充分將所學到的各學科知識主動進行“融會貫通”，解決問題的能力也得到了提高。學生取得了成就感和激勵，使學習的過程變得更有挑戰(zhàn)。教師還可進一步建立獎勵機制。各種方法共同作用下，使工業(yè)機器人學習變得更加生動有趣。

4.鼓勵創(chuàng)新。

“創(chuàng)新”是科技進步的源泉。學生在學習的過程中，受思維定式的影響較輕，往往會出現(xiàn)一些大膽的充滿新意的想法。在遇到這些情況時，教師絕不應該漠視甚至打擊，應該積極針對學生這些想法進行分析假設，甚至在有條件的情況下付諸實踐。21世紀技工院校培養(yǎng)的是熟練的高技能人才，更是充滿創(chuàng)新精神的高技能人才。只有大膽鼓勵創(chuàng)新，才有可能出現(xiàn)大量的優(yōu)秀的國家需求的創(chuàng)新型技能人才。

三、學校師資隊伍建設

1.引進現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的工程師人才。

新形勢下，鐵飯碗逐步被打破，校企之間的人才流動愈加頻繁。教學經(jīng)驗豐富的教師在技能上可能稍有不足，現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的工程師在教學能力上還需稍加磨練和指導。通過人才引進的方式，吸引優(yōu)秀的工程師人才長期或定期進入教育行業(yè)，能夠提高校內(nèi)教師的技能水平，同時使教學過程更加貼近現(xiàn)場。

2.豐富多樣的教師培訓和激勵手段。

通過多媒體網(wǎng)絡課堂、校企聯(lián)合師資培養(yǎng)等多種手段，為教師專業(yè)能力的提高創(chuàng)造學習條件，邀請各領域?qū)＜摇⒔處煹叫ｉ_展講座，交流促進，共同發(fā)展。同時，從事工業(yè)機器人教育的教師也應充分意識到工業(yè)機器人技術發(fā)展日新月異，必須牢固樹立不斷學習的教育理念。

通過對取得成果的教師進行物質(zhì)上和精神上的獎勵，引導學校形成教師之間相互競爭、相互促進的良好氛圍，激勵教師積極改進教學方法，主動進行科研及教學探索。在這種你追我趕的學習氛圍下，才能形成良好的發(fā)展的工業(yè)機器人教學團隊。

四、結語

工業(yè)機器人作為一門新興專業(yè)，其整體發(fā)展時間還比較短，并沒有形成完整的教育體系。工業(yè)機器人技術本身的發(fā)展又十分迅猛，一代機器人的代差壽命非常短。因此，在開展相關課程時，教師不僅要讓學生能夠很好地學習到理論知識與實踐能力，更加重要的是要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與自主學習的能力，要讓學生能夠通過自己的不斷努力，在離開學校之后更好地適應社會以及工業(yè)機器人領域的快速發(fā)展。