新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設方案探究

文/吳新淮

機器人工程專業(yè)作為社會新階段的發(fā)展產(chǎn)物，與社會經(jīng)濟建設有著不可分割的聯(lián)系，是面向未來技術(shù)社會的一個全新的專業(yè)，因此，發(fā)展過程會對于傳統(tǒng)教育模式、教學理念、方法帶來一定的沖擊，以滿足專業(yè)建設過程中的現(xiàn)實需求。文章結(jié)合自身工作經(jīng)驗，針對新工科背景下工業(yè)機器人的專業(yè)建設方案做如下分析，并從專業(yè)理論設置、實踐教學方式等方面淺談個人看法，以供參考交流。

一、工業(yè)機器人專業(yè)建設面臨的問題

當前，我國職業(yè)教育雖然在規(guī)模上取得了較大的發(fā)展，但在整體辦學質(zhì)量上仍存在諸多問題，如專業(yè)設置過程中知識綜合能力不足、缺乏有效的專業(yè)實踐能力、技術(shù)創(chuàng)新能力有待提升等。伴隨市場經(jīng)濟體制的不斷變革以及科學技術(shù)生產(chǎn)手段的運用，機器人技術(shù)的研究成為教學部門以及社會企業(yè)重點關(guān)注的內(nèi)容。就當前實際情況來看，新工科背景下，工業(yè)機器人專業(yè)建設中還存在很多不足，如機器人生產(chǎn)中的零部件產(chǎn)品質(zhì)量不高、機器人研發(fā)、制造以及維護等專業(yè)較強的核心技術(shù)有待健全等，都是課程設置中需要正視的問題[1]。同時，學校從整體發(fā)展定位角度考量，未來各行各業(yè)領(lǐng)域的開發(fā)都將逐步實現(xiàn)少人化、無人化作業(yè)。例如，一些深海、高空等高度危險的職業(yè)，也需要培養(yǎng)精通機器人操作技術(shù)的相關(guān)人才，但是在此過程中由于缺乏相關(guān)的經(jīng)驗，專業(yè)建設過程仍需要經(jīng)歷一段漫長的探索之路。

近年來，部分國內(nèi)職業(yè)院校對于新工科背景下的機器人專業(yè)建設工作，也進行了不同程度的探索，但是很多內(nèi)容仍停留于表面，如多是采用校企合作的專業(yè)辦學模式，因此，這種專業(yè)設置過多重視形式感，而沒有考慮到實質(zhì)性的內(nèi)容。同時，大部分職業(yè)院校在該專業(yè)教學過程中，仍是采用傳統(tǒng)的教學體系、課堂知識傳授方式，在知識考量問題上也是采用傳統(tǒng)的閉卷知識點測試的方式，因此，這種形式化的改革，很難適應新的專業(yè)人才培養(yǎng)要求。如在機器人專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，課程實驗、課程設計以及專業(yè)設計等多個實踐環(huán)節(jié)缺乏有效的連接，相關(guān)專業(yè)教師在各課程教學過程中，由于在知識體系以及指導思想上存在一定的差異化，這就導致學生在實際學習過程中缺乏體系化，在零散的知識點記憶中，往往會使學生失去興趣。受到經(jīng)費以及實習基地等外部條件的限制，導致學生的認識實習、畢業(yè)實習以及生產(chǎn)實習等相應環(huán)節(jié)多是一些重復性的內(nèi)容，從而導致實習內(nèi)容不夠全面，甚至出現(xiàn)了實習內(nèi)容與專業(yè)課程不相關(guān)聯(lián)等問題[2]。

因此，面對上述一系列問題，就需要學校相關(guān)部門進一步做好實際調(diào)研及研究工作，在不斷的實踐過程中，總結(jié)專業(yè)建設中存在的不足，打破舊模式的束縛、不斷提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。如在人才培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)學生的實踐能力，有效解決傳統(tǒng)教學過程中理論與實踐教學相脫節(jié)，以及實踐教學過程中連續(xù)性不強等問題。

二、新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設的現(xiàn)有基礎(chǔ)

以筆者所在學校為例，學院機器人專業(yè)是經(jīng)教育部審批，校內(nèi)專業(yè)建設中重點專業(yè)之一。當前，學院在課程開設中也有一批機器人相關(guān)專業(yè)的課程，為專業(yè)建設提供一定的現(xiàn)實參考，如機械類、電子電工類、自動化類、控制工程類以及傳感與檢測技術(shù)類基礎(chǔ)課程等。并且經(jīng)過近幾年的專業(yè)準備工作，學院已掌握了工業(yè)機器人建設的關(guān)鍵技術(shù)。

學院具備新工科背景專業(yè)的學生，在參與大學生科技創(chuàng)新活動，大學生機器人比賽或者與機器人相關(guān)其他比賽時，也取得了較為理想的成績。相關(guān)研究部門長期致力于機器人研究也取得了有效進展，獲得了合作企業(yè)的認可[3]。同時，經(jīng)過近幾年的籌備，學院在該專業(yè)設置上已經(jīng)制定較為科學的人才培養(yǎng)方案，在依托傳統(tǒng)工科專業(yè)技術(shù)上，取得了實踐經(jīng)驗，當前已經(jīng)構(gòu)建了較為科學的實驗資源，保證為學生提供高水平服務。同時，基于校企長期合作關(guān)系，該專業(yè)設置中，能夠與企業(yè)簽訂長期的戰(zhàn)略合作協(xié)議，設立研究中心，為新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設提供良好的辦學基礎(chǔ)。

三、工業(yè)機器人建設的新思路

對國內(nèi)外工業(yè)機器人專業(yè)方向人才培養(yǎng)模式進行實地調(diào)查，并對學院相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行有效總結(jié)，探索新工科背景下工業(yè)機器人建設的新思路。即新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設需要緊隨社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢，培養(yǎng)出社會需求的專業(yè)性人才，實現(xiàn)理論與實踐的有效結(jié)合，不斷優(yōu)化整個課程構(gòu)建體系。針對新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設頂層方案的設計，主要從兩個方面著手：一是加強理論教學工作，通過通識基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識的學習，為學生打下堅實的理論基礎(chǔ)；二是要進行完整的、系統(tǒng)的工業(yè)機器人專業(yè)系統(tǒng)化設計，形成一個實踐與創(chuàng)新有效結(jié)合的新教學模式。構(gòu)建一條基于項目培養(yǎng)為主體的新模式，這個過程中，可以堅持以“模塊化課程、系列化項目以及團隊化指導”為主要改革目標，通過對行業(yè)、企業(yè)以及畢業(yè)生三個群體的實際情況調(diào)查，充分把握行業(yè)需求、崗位分布以及知識能力三個方面的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建以能力培養(yǎng)為主線，目的明確、循序漸進的項目教學體系，不斷強化學生的專業(yè)知識的實際運用能力，使學生可以在住校期間為未來工作能力提升打下堅實的基礎(chǔ)[4]。

四、工業(yè)機器人專業(yè)建設實施方案

（一）科學設置“機器人系統(tǒng)設計”專項訓練項目，這個過程可貫穿于整個學生學習期，具體項目內(nèi)容可包括機器系統(tǒng)的調(diào)試、電路設計、控制系統(tǒng)設計以及傳感器等，可在最后的學生畢業(yè)設計中統(tǒng)一體現(xiàn)教學成果，從而考察學生的綜合能力。

（二）積極鼓勵學生參與相關(guān)專業(yè)比賽，通過參加機器人設計相關(guān)的主題活動，培養(yǎng)學生的開發(fā)和創(chuàng)新能力，并且在這個過程中，加強學生的團隊意識，為后期實際崗位工作實踐做準備。

（三）積極開發(fā)專業(yè)實驗室和創(chuàng)新實驗室，從而不斷加強學生學習產(chǎn)、學、研的整體能力，與企業(yè)加強協(xié)作關(guān)系，建立起以實際運用為導向的教學研究基地，打造穩(wěn)定的人才培養(yǎng)目標，在學校為學生相關(guān)專業(yè)知識的學習創(chuàng)設濃厚的學術(shù)氛圍，從而提升學生專業(yè)的綜合水平。

（四）不斷改革當前教學方式，項目教學與傳統(tǒng)教學相比較存在較大差異，如教學過程中涉及內(nèi)容較多、場地較分散以及教學周期較長等，從而需要對相應的教學模式進行變革。一定程度而言，課程項目教學過程中相關(guān)的內(nèi)容組織可由教學團隊負責，學年項目由學工部門和相關(guān)部門聯(lián)合管理，畢業(yè)項目由校企聯(lián)合指導團隊進行管理。這個過程中，為了教師在教學過程中能夠了解學生的實際情況以及與其他部門形成統(tǒng)一的關(guān)系，可借助多媒體等工具，來進行相關(guān)信息的實時查閱，具體如項目的申請、進展監(jiān)控、師生交流以及成果展示等。

在實際改革過程中，要將落實新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設人才培養(yǎng)模式作為重點內(nèi)容，爭取做到專業(yè)實踐教學與創(chuàng)新教學的有效統(tǒng)一。同時，在此基礎(chǔ)上，可根據(jù)學生實際情況建立起相應的實驗研究室，為學生實踐研究工作創(chuàng)設良好的條件，從而真正提升人才培養(yǎng)的整體質(zhì)量。

（五）建立起新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)知識考核新模式，由于機器人專業(yè)相關(guān)課程理論與實踐結(jié)合性較強，傳統(tǒng)課程考核過程中，多是采用卷面的方式，這種考核存在一定片面性，不能綜合體現(xiàn)出學生的整體水平。因此，這個過程中，就需要引入課程分段考核、大小測試相結(jié)合以及增加學生平時成績等方式，從而建立起多元化的考核體系。

具體到學生的考核模式，可由平時課后作業(yè)、實驗實踐和期末考試成績?nèi)齻€部分組成，期中期末成績可占整個考核的50%。同時，不斷拓展相關(guān)考核內(nèi)容、豐富考核形式，將傳統(tǒng)單純理論知識的考核側(cè)重于理論與實踐綜合考量，在不斷激發(fā)學生學習興趣的同時，有效提升學生的創(chuàng)新能力[5]。

五、結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟以及科學技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的市場經(jīng)濟體制不斷受到?jīng)_擊，人們的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式也在不斷進行深層次的變革。新工科背景下，工業(yè)機器人專業(yè)不僅是新時期的產(chǎn)物，也是未來行業(yè)發(fā)展的趨勢，是工業(yè)生產(chǎn)代替人工產(chǎn)生的關(guān)鍵，學校作為相關(guān)人才培養(yǎng)的重要搖籃，被時代賦予教育的新使命。由于新工科背景下工業(yè)機器人專業(yè)建設是一項新內(nèi)容，因此，傳統(tǒng)的教學模式需要經(jīng)過不斷的變革，才能在實際教學過程中運用。工業(yè)機器人相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)最終目的是用于生產(chǎn)，相關(guān)專業(yè)設置過程中也需要將實踐放于重要位置，并結(jié)合相關(guān)專業(yè)的優(yōu)秀經(jīng)驗，從而制定出一套真正適合該專業(yè)的建設方案。