專業(yè)需求導(dǎo)向的高職“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革

單以才 龍銀成

摘要：作為高職制造類專業(yè)群的一門共享課程，“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”對培養(yǎng)智能制造類復(fù)合型應(yīng)用創(chuàng)新人才具有重要的支撐作用。為了實(shí)現(xiàn)專業(yè)群內(nèi)各專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在深入剖析高職院?！肮I(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出以專業(yè)需求為導(dǎo)向的課程改革必要性。以南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，從課程精準(zhǔn)定位、教師隊(duì)伍建設(shè)、專業(yè)教材開發(fā)、教學(xué)方法創(chuàng)新等四個(gè)維度就教學(xué)改革進(jìn)行探索與實(shí)踐，為“雙高”建設(shè)背景下推進(jìn)專業(yè)群共享課程，教師、教材、教法改革與創(chuàng)新提供經(jīng)驗(yàn)與啟示。

關(guān)鍵詞：專業(yè)群;共享課程;工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ);課程改革

中圖分類號：G712 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1672-5727（2020）10-0060-06

一、高職“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革現(xiàn)狀

為滿足我國新時(shí)期產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級對機(jī)器人技術(shù)技能人才的井噴式需求，高職教育作為一種類型的教育，率先創(chuàng)辦了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)新專業(yè)。經(jīng)過近十年的建設(shè)與發(fā)展，該專業(yè)在人才培養(yǎng)模式、課程體系、專業(yè)教材、實(shí)訓(xùn)基地等教學(xué)資源建設(shè)上取得了許多建設(shè)性成效[1-2]。然而，隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)型升級要求持續(xù)提高，工業(yè)機(jī)器人與生俱來的集成技術(shù)多、工程應(yīng)用廣及建設(shè)周期短等因素對該專業(yè)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的阻礙效應(yīng)日益凸顯，人才培養(yǎng)質(zhì)量關(guān)乎到我國發(fā)展智能制造戰(zhàn)略，亟需開展專業(yè)教學(xué)質(zhì)量提升工程。

課程是高職院校傳授專業(yè)知識的一個(gè)重要載體。長期以來，受工業(yè)機(jī)器人僅作為高等教育一個(gè)研究方向的影響，如何在幾乎“零”基礎(chǔ)上開發(fā)高品質(zhì)專業(yè)課程，一直是高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)。“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”作為該專業(yè)技術(shù)和技能的入門課程，其內(nèi)容涉及機(jī)械、電子、自動控制、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科，是一門理論性與實(shí)踐性都非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程;授課效果既會影響后續(xù)核心專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，又對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的興趣和動力起到至關(guān)重要的作用[3]。

為提升“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)效果，教育工作者從不同角度開展了大量探索與實(shí)踐。李憲華等針對教學(xué)中理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題，運(yùn)用SolidWorks三維軟件和MATLAB數(shù)學(xué)軟件建立了工業(yè)機(jī)器人可視化平臺，架起了理論知識與實(shí)踐操作聯(lián)系的橋梁[4]。黃永程等結(jié)合應(yīng)用型本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案，對工業(yè)機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革和探索[5]。在教學(xué)內(nèi)容上，注重項(xiàng)目系統(tǒng)性和內(nèi)容先進(jìn)性;在教學(xué)方法上，綜合運(yùn)用探索教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)法、啟發(fā)式教學(xué)法;在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念。劉曉波等堅(jiān)持理論夠用、不失系統(tǒng)完整性的原則，將“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程教材規(guī)劃為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、編程與調(diào)試、典型應(yīng)用等七個(gè)模塊[6]。段海峰等以GSK機(jī)器人和980T數(shù)控車床為研究載體，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控車床編程加工中完成自動搬運(yùn)、裝卸、加工等操作，創(chuàng)新了工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式[7]。

二、高職“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革存在的問題

縱觀近十年來高職“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革歷程，有關(guān)該課程的改革和創(chuàng)新在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、提高教師授課效果等方面取得了長足進(jìn)展，但筆者走訪多所兄弟院校時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前該課程的教學(xué)還普遍存在以下短板：一是作為入門課程，其重要性未能得到足夠重視，普遍采取的一人授課模式，導(dǎo)致教師知識結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)課程的多重需求;二是由于教師未能準(zhǔn)確把握該課程在專業(yè)課程體系中的地位和作用，課程學(xué)習(xí)目標(biāo)并不十分明確，導(dǎo)致教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)等環(huán)節(jié)難以得到有效實(shí)施;三是由于教師過度依賴課程教材，未對教材內(nèi)容進(jìn)行二次開發(fā)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與其他專業(yè)課程內(nèi)容出現(xiàn)較多的重復(fù);四是在教學(xué)方法上，許多學(xué)校雖采用理實(shí)一體化教學(xué)，卻忽略了此階段學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與學(xué)生學(xué)習(xí)能力的匹配度上仍有待進(jìn)一步優(yōu)化。

綜上分析可知，難以推進(jìn)“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程高質(zhì)量教學(xué)改革的根源，依然是現(xiàn)行的教師、教材、教法（簡稱“三教”）建設(shè)與專業(yè)需求產(chǎn)生了偏差。尤其當(dāng)工業(yè)機(jī)器人被廣泛用于汽車、電子、機(jī)械等制造類企業(yè)，其服役成敗的關(guān)鍵還將取決于能否與應(yīng)用場所實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合?？梢?，普及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用將是一項(xiàng)系統(tǒng)性協(xié)同工程。為攻克這個(gè)教育壁壘，許多高職院校依托自身辦學(xué)特色和專業(yè)優(yōu)勢，以工業(yè)機(jī)器人專業(yè)為抓手，聯(lián)合機(jī)電一體化技術(shù)、自動化等相關(guān)專業(yè)，共建了制造類專業(yè)群。群體專業(yè)將“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程納入自身的課程體系，以期培養(yǎng)兼具工業(yè)機(jī)器人技術(shù)技能的復(fù)合型人才。要達(dá)成這一目標(biāo)，“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革面對的專業(yè)不再是單一的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，而是整個(gè)專業(yè)群。因此，該課程已徹底成為了制造類專業(yè)群的一門共享課程。以專業(yè)需求為導(dǎo)向，成為本課程教學(xué)改革精準(zhǔn)服務(wù)專業(yè)群的必然選擇。

以專業(yè)需求為導(dǎo)向，建設(shè)結(jié)構(gòu)化的高水平教師團(tuán)隊(duì)，開發(fā)活頁式的高品質(zhì)專業(yè)教材，創(chuàng)新協(xié)作型的高效率教學(xué)方法，有望成為新時(shí)期高職教育建設(shè)高水平專業(yè)群的有力抓手[8]?！笆濉逼陂g，我校以強(qiáng)化智能制造裝備技術(shù)專業(yè)群內(nèi)涵建設(shè)為契機(jī)，以專業(yè)需求為導(dǎo)向，對“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程服務(wù)專業(yè)群的教學(xué)改革進(jìn)行了一系列探索和嘗試，并取得一定成效，為我校全面開展“雙高”建設(shè)中的專業(yè)群共享課程教學(xué)創(chuàng)新改革提供了重要經(jīng)驗(yàn)和有益啟示。

三、專業(yè)需求導(dǎo)向的高職“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革的探索與實(shí)踐

（一）明晰課程定位

專業(yè)群是高職院校應(yīng)對現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集群而采取的一種新的專業(yè)治理模式。為滿足產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)某一產(chǎn)業(yè)鏈的崗位群需求，高職院校常常以與產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)度高的專業(yè)為核心，將產(chǎn)業(yè)鏈所需的相關(guān)專業(yè)組成一個(gè)專業(yè)群[9-10]。由于產(chǎn)業(yè)集群及產(chǎn)業(yè)鏈自身具有很強(qiáng)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特征，同類專業(yè)群也因地域差異而不盡相同。因此，圍繞專業(yè)群的所有建設(shè)工作均應(yīng)以專業(yè)群匹配產(chǎn)業(yè)鏈為邏輯起點(diǎn)，這種專業(yè)群與產(chǎn)業(yè)鏈的匹配正是高職產(chǎn)教融合的真實(shí)體現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)對專業(yè)群課程的準(zhǔn)確定位，應(yīng)以專業(yè)群匹配產(chǎn)業(yè)鏈的要求為建設(shè)起點(diǎn)，重新細(xì)化專業(yè)群內(nèi)各專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo)，明晰課程在各專業(yè)課程體系中的地位和作用，從而實(shí)現(xiàn)課程的精準(zhǔn)定位。這種專業(yè)群課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的定位思路（見圖1），其實(shí)質(zhì)仍然是“以專業(yè)需求為導(dǎo)向”，但此時(shí)的“專業(yè)需求”已被注入新的內(nèi)涵。由于服務(wù)對象的不同，它已從過去單一專業(yè)建設(shè)的專一性蛻變?yōu)槊嫦驅(qū)I(yè)群的協(xié)同性。

在專業(yè)教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建上，對工業(yè)機(jī)器人專業(yè)而言，每個(gè)模塊僅介紹搭建機(jī)器人工作站所需的相關(guān)技術(shù)，略去技術(shù)具體實(shí)現(xiàn)過程的講解，很好地避免了與其他課程存在教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象;對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)模塊中運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)的復(fù)雜公式，進(jìn)一步采取模塊化封裝手段，建立運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)方程的模塊化范式，便于高職生的理解和接受。對機(jī)電或數(shù)控專業(yè)而言，在自身的前導(dǎo)課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)完機(jī)器人工作站的相關(guān)技術(shù)，此時(shí)的重點(diǎn)是關(guān)注工業(yè)機(jī)器人引入自動線或數(shù)控機(jī)床加工單元所需的接口技術(shù)，加強(qiáng)兩者對接的編程與調(diào)試訓(xùn)練。

（四）創(chuàng)新協(xié)作型的模塊化課程教法

我國職業(yè)教育經(jīng)歷了四十多年的探索和實(shí)踐，通過引進(jìn)西方國家先進(jìn)的職業(yè)教育理念和教育方法，歷經(jīng)消化、吸收、創(chuàng)新，摸索出符合我國職業(yè)教育規(guī)律的諸多教學(xué)方法，如行為導(dǎo)向教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、情景教學(xué)法、問題教學(xué)法等。作為引領(lǐng)新時(shí)代職教改革的新標(biāo)桿，《實(shí)施方案》明確要求要大量引入典型生產(chǎn)案例，在教學(xué)中推行項(xiàng)目化、案例式、情景式、模塊化等教學(xué)手段，緊密跟隨“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”的發(fā)展節(jié)拍，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方式方法，如慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的建設(shè)和普遍應(yīng)用。

對于專業(yè)群共享課程教法，由于每個(gè)專業(yè)對其教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)內(nèi)容的需求存在差異，而且各個(gè)專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)也不一樣，所以不可千篇一律，不能采取過去那種僅匹配單一專業(yè)的教學(xué)方法，這種情況在高職院校新工科專業(yè)教學(xué)中已經(jīng)得到證實(shí)。新時(shí)期的專業(yè)群共享課程教法，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧前述的各種因素，運(yùn)用職業(yè)教育典型教學(xué)方法，積極探索以專業(yè)需求為導(dǎo)向的專業(yè)群課程教學(xué)方法（如圖7所示），為每個(gè)專業(yè)量身定制協(xié)作型模塊化教學(xué)方法，尤其對于高職新工科的專業(yè)課程更需如此。

為切實(shí)提升課程的教學(xué)效果，我?！肮I(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于三個(gè)專業(yè)既定的人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)內(nèi)容，緊密結(jié)合本課程特點(diǎn)，通過理論課與實(shí)踐課協(xié)同、技術(shù)與技能協(xié)同、線上與線下協(xié)同、大賽與教學(xué)協(xié)同、校內(nèi)教師與企業(yè)骨干協(xié)同等方法，并混合應(yīng)用信息化教學(xué)手段，努力構(gòu)建適合不同教學(xué)內(nèi)容的協(xié)作型模塊化教學(xué)方法。譬如，針對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)模塊中工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)內(nèi)容，以機(jī)械制圖、三維軟件SolidWorks實(shí)訓(xùn)等前導(dǎo)課程為基礎(chǔ)，建立工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動仿真平臺，加強(qiáng)學(xué)生對機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)中基本概念的理解和掌握。通過“理論、實(shí)訓(xùn)、仿真”的三維一體教學(xué)，讓學(xué)生很好地掌握了工業(yè)機(jī)器人的各種坐標(biāo)系、工具標(biāo)定等關(guān)鍵知識點(diǎn)。針對機(jī)電專業(yè)培養(yǎng)技術(shù)技能的需求，基于機(jī)電和工業(yè)機(jī)器人專業(yè)共建的機(jī)器人自動線實(shí)訓(xùn)平臺，加大學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人嵌入自動系統(tǒng)的編程與調(diào)試實(shí)訓(xùn)。協(xié)作型模塊化教學(xué)方法的成功應(yīng)用，大大提升了我校智能制造裝備技術(shù)專業(yè)群“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)質(zhì)量。

“雙高計(jì)劃”大力推進(jìn)中國特色高水平高職院校和高水平專業(yè)群建設(shè)，旨在匯聚專業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，共育新時(shí)代復(fù)合型創(chuàng)新人才，這給高職院校專業(yè)群課程改革帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，特別是對共享型專業(yè)課程。本文針對高職制造類專業(yè)群的“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”共享課程，以專業(yè)需求為導(dǎo)向，通過聚類分析，從課程精準(zhǔn)定位、教師建設(shè)、教材開發(fā)和教法創(chuàng)新等四個(gè)方面進(jìn)行了探索實(shí)踐，為促進(jìn)我校智能制造裝備技術(shù)專業(yè)群提升人才培養(yǎng)質(zhì)量提供了有力支撐，同時(shí)對高職其他專業(yè)群打造高品質(zhì)共享課程起到借鑒與啟示的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐萬鵬，張?jiān)?，唐明?高等職業(yè)學(xué)校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2019（4）：77-82.

[2]曾志斌.基于CDIO模式的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)工程能力提升研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2019（4）：117-120.

[3][5]黃永程，楊斌，黎志勇，等.新工科背景下工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革探索[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019（2）：40-41，66.

[4]李憲華，石雪峰，盛蕊，等.基于虛擬仿真技術(shù)的機(jī)器人課程教學(xué)研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)，2019（1）：151-154.

[6]劉曉波.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[7]段海峰，韓偉，劉建光.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于數(shù)控車床教學(xué)模式探索與研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018（5）：259-262.

[8]周建松，陳正江.高職院?！叭獭备母铮罕尘啊?nèi)涵與路徑[J].中國大學(xué)教學(xué)，2019（9）：86-91.

[9]徐國慶.基于知識關(guān)系的高職學(xué)校專業(yè)群建設(shè)策略探究[J].現(xiàn)代教育管理，2019（7）：92-96.

[10]顧永安.應(yīng)用型高校推進(jìn)專業(yè)群建設(shè)的思考[J].高等工程教育研究，2019（6）：92-98.

[11]胡英，夏曉靜，崔山風(fēng).專業(yè)群平臺課程的教學(xué)改革與設(shè)計(jì)[J].教育與職業(yè)，2012（23）：116-117.

（責(zé)任編輯：張宇平）