基于校企協(xié)同育人的智能機器人實踐教學(xué)改革與探索

王福杰　張佳寧　秦毅　郭芳　任斌

摘 ?要：智能機器人作為一門涉及多專業(yè)多領(lǐng)域的學(xué)科，對學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力要求較高，單純依靠高校建立完整有效的實踐技能培養(yǎng)難以滿足機器人企業(yè)對學(xué)生的要求，校企聯(lián)合進行協(xié)同育人是解決該問題的有效措施。針對目前校企協(xié)同育人存在的普遍問題，該文聚焦于珠三角地區(qū)的產(chǎn)業(yè)特色與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，首先深入分析阻礙校企協(xié)同育人模式發(fā)展的主要原因，結(jié)合東莞理工學(xué)院粵港機器人學(xué)院的教學(xué)現(xiàn)狀，整合校內(nèi)與企業(yè)的實踐教學(xué)資源，開展形式多樣的智能機器人實踐教學(xué)改革與探索，著力提升大學(xué)生的工程實踐能力與創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：校企合作 ?協(xié)同育人 ?智能機器人 ?實踐教學(xué) ?人才培養(yǎng)

中圖分類號：G647 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2021）02（a）-0127-03

Practice Teaching Reform and Exploration of Intelligent Robot Based on School Enterprise Collaborative Education

WANG Fujie1* ?ZHANG Jianing2 ? QIN Yi1 ?GUO Fang1 ?REN Bin1

（1.Dongguan Institute of Technology， Dongguan， Guangdong Province， 523000 China; 2.Guangzhou University， Guangzhou， Guangdong ?Province， 510006 ?China）

Abstract： Intelligent robot， as a discipline involving multi disciplines and multi fields， has higher requirements for students' practical and innovative ability. It is difficult to meet the requirements of robot enterprises for students to rely solely on the establishment of complete and effective practical skills training in colleges and universities. The cooperative education between colleges and enterprises is an effective measure to solve this problem. In view of the common problems existing in school enterprise collaborative education， this paper focuses on the industrial characteristics and enterprise production status in the Pearl River Delta region. Firstly， the main reasons hindering the development of school enterprise collaborative education mode are analyzed. Combined with the teaching status of Guangdong Hong Kong Robotics College of Dongguan Institute of Technology， the practical teaching resources of campus and enterprises are integrated， and various forms of intelligent robot practical teaching are carried out. The reform and exploration of learning should focus on improving the engineering practice ability and innovation ability of college students.

Key Words： School enterprise cooperation; Collaborative education; Intelligent robot; Practical teaching; Talent training

1 ?校企協(xié)同育人理念下的智能機器人實踐教學(xué) ?現(xiàn)狀分析

智能機器人涉及多種關(guān)鍵技術(shù)，包括多傳感信息耦合技術(shù)、機器人導(dǎo)航與定位、機器人視覺伺服技術(shù)、智能控制技術(shù)和人機接口技術(shù)等，在專業(yè)教育中要求授課教師具備多領(lǐng)域跨專業(yè)的知識基礎(chǔ)，但目前大部分高校教師在實踐教學(xué)方面聚焦于仿真驗證，缺乏引導(dǎo)學(xué)生在實踐操作方面的提升，這是造成本科生“眼高手低”“重理論輕實踐”的原因之一，直接影響新工科人才的培養(yǎng)，不利于營造實踐創(chuàng)新的學(xué)習(xí)氛圍。因此，如何加強智能機器人的實踐教學(xué)工作，圍繞工程能力與實踐創(chuàng)新能力進行課程改革是一項迫在眉睫的教學(xué)任務(wù)。

早在2015年國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于深化體制機制改革加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的若干意見》中就提到，要求緊扣高科技產(chǎn)業(yè)的研究熱點進行生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)發(fā)，推動基礎(chǔ)研究，提升高科技人才的培養(yǎng);2018年開始，教育部高等教育司正式發(fā)布《產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目指南》，通過高校與企業(yè)之間的產(chǎn)教融合聯(lián)合培養(yǎng)新工科實踐創(chuàng)新型人才，引導(dǎo)高校學(xué)生與企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)業(yè)，加強學(xué)科課程建設(shè)、實踐基地及學(xué)術(shù)轉(zhuǎn)化，進行校企協(xié)同育人人才培養(yǎng)方式的探索。東莞理工學(xué)院積極響應(yīng)教育部在校企合作協(xié)同育人的引導(dǎo)，以粵港澳大灣區(qū)的高科技企業(yè)為依托，基于珠三角地區(qū)的機器人產(chǎn)業(yè)特色與生產(chǎn)現(xiàn)狀進行智能機器人實踐教學(xué)改革，然而在具體實施的過程中依然存在不少問題。

1.1 機器人生產(chǎn)企業(yè)的積極性與能動性難以調(diào)動

作為全國制造業(yè)大省和全球重要的制造業(yè)基地，珠三角的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，坐擁多間高價值機器人公司，如廣州數(shù)控、東莞固高科技公司、李群自動化、廣州粵嵌公司、拓斯達(dá)科技等，但對于企業(yè)來說經(jīng)濟效益才是最核心的任務(wù)，阻礙企業(yè)在校企協(xié)同育人中發(fā)揮積極作用的原因在于高校畢業(yè)生的職場去向與育人企業(yè)不一致，導(dǎo)致機器人企業(yè)的積極性難以調(diào)動。

1.2 智能機器人實踐教學(xué)設(shè)備價格昂貴

從公開的機器人教學(xué)設(shè)備價格數(shù)據(jù)來看，目前大部分的機器人實踐教學(xué)設(shè)備價格偏高，如上海天威教學(xué)實驗設(shè)備公司推出的工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用平臺方案售價56萬元，廣東信科教育科技有限公司推出的工業(yè)機器人教學(xué)設(shè)備售價23萬元，購買多套的機器人教學(xué)實踐設(shè)備對于大部分高校來說都是難以承受的，同時放置多臺機器人教學(xué)設(shè)備需要較大的辦公場地與環(huán)境改造成本，導(dǎo)致高校教師只能側(cè)重于理論教學(xué)與仿真驗證，在實踐教學(xué)中少有嘗試。

1.3 部分授課教師未滿足智能機器人任課要求

如前文所述，智能機器人涉及多種關(guān)鍵技術(shù)，要求任何老師在機械制造、自動化、計算機等多個領(lǐng)域有所造詣，單純地采用某個專業(yè)的任課老師進行授課難以對智能機器人技術(shù)的講解融會貫通，課程設(shè)置也會欠缺銜接，難以突出重點與體現(xiàn)智能機器人課程的特色。

1.4 校企合作協(xié)同育人流于表面

目前大部分高校與企業(yè)的協(xié)同育人合作并未徹底深入，如企業(yè)只在高校舉辦若干講座進行知識科普，高校使用企業(yè)部分的設(shè)備進行實踐教學(xué)，并未從教學(xué)與知識傳授的角度進行徹底的協(xié)同育人，效率低下，導(dǎo)致有大量的機器人專業(yè)畢業(yè)生無法達(dá)到機器人企業(yè)需求，同時企業(yè)用人依然存在嚴(yán)重缺口，珠三角地區(qū)高校如何聯(lián)合企業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型實踐創(chuàng)新人才進行協(xié)同育人依然值得探索。

2 ?基于校企協(xié)同育人理念的智能機器人實踐教學(xué)改革

針對上述造成校企協(xié)同育人效率低下的主要原因，東莞理工學(xué)院調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化機器人專業(yè)師資隊伍，在實踐教學(xué)中加大投入力度與改革步伐，探索聚焦珠三角產(chǎn)業(yè)特色的校企協(xié)同育人發(fā)展模式，構(gòu)建實踐創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系。

2.1 校企共建實踐創(chuàng)新孵化平臺

針對機器人生產(chǎn)企業(yè)的積極性難以調(diào)動與協(xié)同育人流于表面的問題，東莞理工學(xué)院聯(lián)合香港科技大學(xué)（李澤湘教授團隊）、松山湖機器人產(chǎn)業(yè)基地、廣東工業(yè)大學(xué)成立粵港機器人學(xué)院，建立校企協(xié)同育人的實踐創(chuàng)新孵化平臺，與東莞固高科技有限公司、廣州粵嵌科技有限公司等企業(yè)建立校企聯(lián)合培養(yǎng)工作室，通過構(gòu)建校企合作的新模式，充分調(diào)動企業(yè)在實踐教學(xué)上的設(shè)備資源與利用企業(yè)在實踐教學(xué)中的優(yōu)勢;校企共建的實踐創(chuàng)新孵化平臺也可為企業(yè)提供來自于學(xué)生天馬行空的創(chuàng)新思維與降低企業(yè)辦公成本，同時企業(yè)可吸收已經(jīng)具備開發(fā)經(jīng)驗的學(xué)生進入單位實習(xí)就業(yè)，實現(xiàn)校企合作的雙贏。

2.2 建立課內(nèi)、課外雙軌人才培養(yǎng)體系

針對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力薄弱等問題，采取松山湖機器人基地工程師引進課堂進行實操教學(xué)的方式提高學(xué)生的動手能力，創(chuàng)建理論知識課內(nèi)深入學(xué)習(xí)，實踐技能課外實物上手;校企共同創(chuàng)建“雙師型”導(dǎo)師制度，對特定班級校內(nèi)安排一名專業(yè)教師，機器人基地安排一名工程師進行實操強化，同時加強“雙導(dǎo)師”隊伍的建設(shè)，鼓勵校內(nèi)教師前往企業(yè)進行專業(yè)技能培訓(xùn)，進駐企業(yè)參與具體工程項目以及進行掛職鍛煉等，整合校內(nèi)教育資源與企業(yè)教學(xué)設(shè)備資源，從科學(xué)研究結(jié)合工程實際的角度對學(xué)生進行學(xué)習(xí)引導(dǎo)，加快實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的目標(biāo)。

2.3 開創(chuàng)定向培養(yǎng)模式孕育專業(yè)型創(chuàng)新人才

智能機器人涉及多方面的關(guān)鍵技術(shù)，一名本科生在4年的有限時間中難以精通機器人的各個技術(shù)領(lǐng)域，東莞理工學(xué)院采取定向人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，將粵港機器人學(xué)院的學(xué)生分別劃分為機械工程及其自動化、自動化、電子信息工程、軟件工程4個方向，大學(xué)前2年進行通識教育與專業(yè)基礎(chǔ)課教育，后面2年采用定向培養(yǎng)模式，分別在4個不同的領(lǐng)域深入挖掘?qū)W生的潛能，項目式驅(qū)動貫穿了機器人學(xué)院的整個培養(yǎng)體系，從4個方向致力于培養(yǎng)學(xué)生團隊的合作意識高，同時機器人基地的導(dǎo)師也敢于讓學(xué)生參與到實際的工程開發(fā)中，充分培養(yǎng)學(xué)生在特定方向的專業(yè)技能。

2.4 制定賽教結(jié)合、模式實戰(zhàn)相結(jié)合的教學(xué)模式

針對機器人教學(xué)設(shè)備昂貴的問題，校企共同建立機器人實踐基地，并通過實施賽教結(jié)合、模式實戰(zhàn)相結(jié)合的教學(xué)模式加強學(xué)生的實踐技能，建立占地900m2的大型機器人實驗場地，劃分為機械區(qū)、電子電路區(qū)、單片機域自動控制去、軟件區(qū)，為學(xué)生搭建性能優(yōu)越的比賽準(zhǔn)備場地，弘揚工程師文化，通過參加各種級別的比賽提升學(xué)生的實際操作能力，在教學(xué)中滲透機器人學(xué)科的教學(xué)重點，在過往幾年的比賽中取得良好的效果，如在第十七屆全國大學(xué)生機器人大賽Robocon獲得全國亞軍，粵港機器人學(xué)院多個組別在“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”比賽、大創(chuàng)項目獲得優(yōu)異的成績。實踐證明積極開展高校產(chǎn)學(xué)研合作能有效推動新工科實踐人才的培養(yǎng)，為社會培養(yǎng)出大量具有實踐經(jīng)驗的創(chuàng)新型人才。

3 ?結(jié)語

通過對東莞理工學(xué)院智能機器人實踐教學(xué)校企協(xié)同育人過程中的現(xiàn)狀進行分析，剖析阻礙校企協(xié)同育人模式發(fā)展的主要原因，該文提出“校企共建實踐創(chuàng)新孵化平臺”“建立課內(nèi)、課外雙軌人才培養(yǎng)體系”“開創(chuàng)定向培養(yǎng)模式孕育專業(yè)型創(chuàng)新人才”“制定賽教結(jié)合、模式實戰(zhàn)相結(jié)合的教學(xué)模式”等教學(xué)改革與探索，實踐證明以上的改革措施能有效促進校企協(xié)同育人模式的發(fā)展，提高大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)滿足珠三角機器人企業(yè)發(fā)展需求的高質(zhì)量新工科人才。

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①基金項目：2019年第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（項目編號：201902110026、201902120034、201902120035、2019 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 02110027）;廣東省高校青年創(chuàng)新人才項目（項目編號：2018KQNCX252）;廣東省普通高校特色創(chuàng)新類項目（2018KTSCX226）;東莞理工學(xué)院博士啟動科研項目（項目編號：196100041111（GC300501-113）、196100041109（GC300501-111））;高水平理工科大學(xué)建設(shè)引進人才項目（項目編號：KCYKYQD2017012，186100032019）;廣東省自然科學(xué)基金面上項目（項目編號：2019A1515010493）;廣東省教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革項目（測控技術(shù)教學(xué)團隊No.75）;東莞理工學(xué)院質(zhì)量工程項目教務(wù)（項目編號：201902065、201902064、201802016）;廣州大學(xué)校級示范性實驗建設(shè)項目（項目編號：SJ201909）。

通信作者：王福杰（1991—），男，博士，講師，研究方向為智能機器人系統(tǒng)與技術(shù)，E-mail：wangfujie128@gmail.com。