《工業(yè)機器人技術及應用》課程教學改革的研究與實踐

寇曉培 張濤然

摘 要：工業(yè)機器人技術及應用課程主要面向自動化專業(yè)、機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生傳授工業(yè)機器人控制系統(tǒng)組成、示教——再現(xiàn)等方面的專業(yè)知識，培養(yǎng)學生工業(yè)機器上示教編程和自動化生產線調試的能力。本文通過分析工業(yè)機器人技術及應用課程存在的教學問題，對該課程的教學方法進行了有益的探索。通過課程教學改革的實施結果表明在培養(yǎng)學生對工業(yè)機器人知識的掌握和應用能力的提高方面取得了良好的效果。

關鍵詞：工業(yè)機器人技術及應用;教學改革;工程實踐

正如比爾·蓋茨所言：機器人將對人類的工作、交流、學習和娛樂等方面產生重要而深遠的影響，如同計算機在過去幾十年中給世界所帶來的改變一樣。工業(yè)機器人是機器人家族中的重要一員，也是目前技術發(fā)展最成熟、應用最多的一類機器人，可在保障穩(wěn)定優(yōu)質生產的同時大幅提高生產效率，降低次品率。工業(yè)機器人作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備，已經成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志之一。國內機器人產業(yè)所表現(xiàn)出來的爆發(fā)性發(fā)展態(tài)勢，將帶來對能安全和熟練使用工業(yè)機器人的作業(yè)人員的大量需求[1]。本文通過探索《工業(yè)機器人計算及應用》課程的改革，讓學生通過該課程能夠熟練掌握工業(yè)機器人的操作、維護、保養(yǎng)等方法并兼顧掌握相關理論知識。

1 《工業(yè)機器人技術及應用》課程概述

《工業(yè)機器人技術及應用》課程是工業(yè)機器人技術專業(yè)的核心課程，實踐性較強[2]。通過該課程的學習，學生可以熟練操作工業(yè)機器人，掌握典型工業(yè)機器人的在線示教方法，具備分析和解決工業(yè)機器人編程問題的能力。

2 《工業(yè)機器人技術及應用》課程的教學現(xiàn)狀

依據當前社會對工業(yè)機器人示教人才、調試人才和操作人才迫切需求的形勢，目前《工業(yè)機器人技術及應用》的教學方式還存在一些不合理之處：（1）教材內容陳舊，形式單一。課程的教學內容更新遠落后于機器人技術和人工智能的最新發(fā)展，這是“機器人”學科普遍存在的問題。（2）缺少實踐環(huán)節(jié)。工業(yè)機器人的基本工作原理是示教——再現(xiàn)，示教尤為重要。目前，教師課堂講授的內容過多，學生缺少獨立思考和動手實踐的環(huán)節(jié)，導致學生對應示教和再現(xiàn)理解不夠深刻。（3）缺少具有工程實踐背景的一線教師。機器人應用技術是一門新興的技術，有的高效教師雖進行過相應的操作培訓、暑假實踐等，但缺少直接參與工程項目的經驗，對工業(yè)機器人技術的應用理解不夠深刻，使學生的學習難度增大。（4）缺少可供學習操作的教學設備。機器人實驗室的建設成本較高，傳統(tǒng)教學過程中進行理論講解，視頻學習，學生缺少實驗操作，無法激發(fā)學生積極深入學習機器人技術的興趣。

3 《工業(yè)機器人技術及應用》課程的教學改革

（1）教學內容以教材為主，網絡為輔，緊跟機器人前沿技術的最新發(fā)展步伐。對于教材中學生應該掌握的理論知識，教師在上課前可先通過網絡收集最新的相關案例或者小視頻，授課時引出案例，以激發(fā)學生學習興趣;課程結束時布置一個“課題任務”，分小組讓學生課下進行調研、信息檢索等活動，以此讓學生更加關注工業(yè)機器人行業(yè)前沿，增長見識，明確規(guī)范等。（2）改變授課模式，以學生為主導。目前，高校授課方式大多以教師講解為主，并且大多講解的是教材中的知識點。但由于課程內容大多為傳統(tǒng)的基礎知識，缺乏國內外機器人技術的前沿進展和最新成果的介紹，以至于導致學生的學習興趣和學習主動性不高，無法起到夯實學生學科基礎的作用，也無法達到拓展學生知識面的作用。為此，可以通過學生分享自己課題任務的成果方式，讓學生走上講臺，這樣不僅可以提高學生學習的興趣，也可以鍛煉學生的膽識，同時教師也可以通過學生的分享提高自己。（3）應用線上和線下的教學技術，提高學生自主學習的興趣。教師可通過教學軟件，在授課時通過軟件讓學生簽到，也可隨機提問學生，或者讓學生搶答等方式授課，可以提高學生的主動性，加強互動，也讓學生更加集中注意力聽講。另外可將教學課件、習題及答案等教學相關材料放在遠程端口，以供學生課后自學。（4）理論與實踐相結合，學生走進實驗室?！豆I(yè)機器人技術及應用》課程最重要的在于教會學生如何操作工業(yè)機器人，即學生應該掌握在線示教的方法?？梢宰寣W生以團隊合作的形式完成一個工業(yè)機器人的“在線示教”，這樣不僅可以讓學生鞏固已學知識，也能將已學知識應用在示教過程中。（5）組建教學團隊。在師資方面，學校一方面可引入具有工業(yè)機器人工程項目背景的專業(yè)人才從事一線教學;另一方面可通過校企合作，派送本校教師進企業(yè)參與工程項目實踐，企業(yè)工程師駐校與在校教師共同開發(fā)與實驗設備相適應的實驗指導書、出版教材等。學校還可通過寒暑假開展工業(yè)機器人培訓班，對教師進行機器人操作編程、虛擬仿真培訓等，培養(yǎng)一批具有機器人教學能力的專業(yè)教師。（6）改革考核方法。修正考核單一，由期末考試決定最終成績的傳統(tǒng)考核方式，采用多種方式手段考核。如，期末成績和平時作業(yè)、課堂分享、課程任務完成情況等多種方式結合，比例可根據實際情況分配。

4 結語

筆者在重慶郵電大學移通學院機械設計制造及其自動化專業(yè)的《工業(yè)機器人技術及應用》課程教學中嘗試了本文所講述的教學方法，所在智能工程學院不斷的引進有機器人工程背景的專業(yè)人才，也在通過校企合作，實施校企雙平臺教學，通過實踐該課程取得了良好的改革成效，如課堂上教師教學目標更容易完成，學生容易接受也更加樂于學習工業(yè)機器人技術;課下學生能積極主動的討論學習，并且較高質量的完成課題任務。

參考文獻：

[1]蘭虎.工業(yè)機器人技術及應用[M].機械工業(yè)出版社，2017.9.

[2]楊立，倪文彬，朱潤峰.新工科背景下課程教學改革與探索——《工業(yè)機器人技術》課程[J].低碳世界，2019，9（12）：331-332.

[3]孟穩(wěn).工業(yè)機器人專業(yè)“課程思政”教學的探索[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（01）：3-5.

[4]陳德潮.大數據背景下機器人學課程的教學改革研究[J].科技風，2020（05）：56.

項目說明： ①重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：183002）;

②重慶市普通本科高校新型二級學院建設項目（渝教高[2018]22號）