關(guān)于工業(yè)機(jī)器人教學(xué)課程體系的探討

王健翔

（江蘇省昆山第一中等專業(yè)學(xué)校 江蘇昆山 215300）

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是高端智能制造發(fā)展的一種代表，在新一輪工業(yè)革命中極大地推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，我國是機(jī)器業(yè)發(fā)展比較快的國家。政府也比較重視機(jī)器人技術(shù)的研究，并將機(jī)器人的研發(fā)作為重點(diǎn)課題。機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用，其能夠在相關(guān)的機(jī)器領(lǐng)域中進(jìn)行研發(fā)、集成、安裝、維護(hù)。工業(yè)機(jī)器發(fā)展中最為嚴(yán)重的問題是工程師的缺乏。為此，針對智能制造業(yè)，如何推進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為亟待解決的問題。

一、工業(yè)機(jī)器人教育現(xiàn)狀

（一）機(jī)器人專業(yè)人才現(xiàn)狀

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用是多個(gè)學(xué)科相互交叉、相互融合的行業(yè)，最為明顯的特征是三高一低，也就是高技術(shù)、高人才，高資金。當(dāng)前，企業(yè)對這方面的人才要求是能夠熟練掌握相關(guān)專業(yè)知識(shí)，能對工業(yè)機(jī)器人的問題進(jìn)行分析、解決，并結(jié)合相關(guān)流程進(jìn)行二次開發(fā)和具備相關(guān)的管理經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還能將軟硬件相結(jié)合，盡可能地降低試錯(cuò)成本，提高工作效率。然而，這種技術(shù)人才相當(dāng)稀缺。對于當(dāng)前的教育教學(xué)來說，學(xué)校最為重要的任務(wù)就是要培養(yǎng)機(jī)器人方面相關(guān)的技術(shù)人才，讓他們能夠結(jié)合不同的工藝來實(shí)現(xiàn)相關(guān)流程的二次開發(fā)，以此對市場進(jìn)行開拓。[1]

（二）國內(nèi)外現(xiàn)狀

為了更好地適應(yīng)市場的發(fā)展需求，很多學(xué)校都開設(shè)了機(jī)器人專業(yè)課程，培養(yǎng)的專業(yè)人才主要是以開發(fā)較為新型的專業(yè)機(jī)器人為主，研究出自動(dòng)駕車、復(fù)制行為的機(jī)器人等高端機(jī)器。此外，一些大學(xué)在本科教育階段就推出機(jī)器人專業(yè)教育，開設(shè)了相關(guān)的網(wǎng)上公開課，通過這種方式讓更多的學(xué)生能夠喜歡機(jī)器人相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。學(xué)校通過系統(tǒng)化知識(shí)的教學(xué)提升學(xué)生的專業(yè)能力，其中包括交互、感知以及人工智能等方面的知識(shí)。國內(nèi)除了對機(jī)器人進(jìn)行研究之外，一些院校針對工業(yè)機(jī)器人方面也設(shè)置了一些對口的專業(yè)。其專業(yè)設(shè)置的目的主要是讓學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識(shí)，提高專業(yè)技能，為國家和社會(huì)重點(diǎn)培養(yǎng)研究型人才。這些院校重在培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次的碩士和博士人才。對于機(jī)器人行業(yè)來說，其崗位的要求高、針對性比較強(qiáng)。此外，高職院校主要是培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的技能人才，其理論教學(xué)相對比較匱乏。其開設(shè)年限一般是一年到兩年時(shí)間。這就不能滿足工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)人才的需求。當(dāng)前，很多院校都開設(shè)了機(jī)器人專業(yè)，在人才培養(yǎng)上不僅僅是要培養(yǎng)研究型人才，也不是培養(yǎng)操作型人才，而是要培養(yǎng)具備理論知識(shí)加實(shí)踐技能的高素質(zhì)復(fù)合型人才。這樣才能更好地解決目前機(jī)器人行業(yè)所存在的問題。

（三）課程開發(fā)現(xiàn)狀

首先，國外相關(guān)公司在培訓(xùn)過程中，在小學(xué)就開始實(shí)施從學(xué)校到工廠的直線型培養(yǎng)策略。整個(gè)課程體系的構(gòu)建相對比較完整，且具有連續(xù)性。這些公司在教學(xué)中，對學(xué)生所要掌握的相關(guān)知識(shí)都具有一定的前瞻性和教學(xué)針對性。這樣就使得整個(gè)教學(xué)體系變得更具層次性，顯得更專業(yè)合理。通常在目標(biāo)設(shè)置的過程中，他們大多是以培養(yǎng)具有較強(qiáng)設(shè)計(jì)能力的實(shí)際操作人員為目標(biāo)的。國內(nèi)則是將兩者分開，要么重視培養(yǎng)技能型操作人才，要么偏向于設(shè)計(jì)型人才。我們的一些學(xué)校在教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置上，會(huì)以學(xué)段的形式進(jìn)行區(qū)分。這并不是科學(xué)合理的區(qū)分方式。其次，我們從教學(xué)內(nèi)容方面進(jìn)行分析。國內(nèi)國外在內(nèi)容上沒有很大區(qū)別，所有的教學(xué)內(nèi)容都是圍繞工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際操作進(jìn)行設(shè)計(jì)的。國內(nèi)部分學(xué)校還開設(shè)了教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。這樣能為學(xué)生前期的學(xué)習(xí)營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。最后，從教學(xué)方法上進(jìn)行分析，國內(nèi)外教學(xué)方法的使用各具特色。國外所使用的一些教學(xué)方法，注重理論教學(xué)與實(shí)際操作的關(guān)聯(lián)性，并且將職業(yè)技能培訓(xùn)作為學(xué)生終身職業(yè)發(fā)展的重要手段，更加注重學(xué)生職業(yè)修養(yǎng)的培養(yǎng)。這一點(diǎn)在教學(xué)過程中體現(xiàn)得較為明顯。國內(nèi)的教學(xué)更偏向于學(xué)生技能的培養(yǎng)，通常的教學(xué)做法是以盡量短的時(shí)間，讓學(xué)生掌握高超技能，并盡早地完成相應(yīng)的培訓(xùn)計(jì)劃。[2]

二、工業(yè)機(jī)器人教學(xué)課程體系的構(gòu)建策略

（一）明確課程構(gòu)建思路，制定課程體系

當(dāng)前，高等教育是為了培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，以此適應(yīng)工業(yè)革命的發(fā)展需求。為此，機(jī)器人專業(yè)課程體系的構(gòu)建要注重以市場需求為導(dǎo)向，根據(jù)市場需求制定相關(guān)的課程內(nèi)容。首先，學(xué)校要對市場的發(fā)展需求進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)本專業(yè)崗位和人才能力方面的需求，制定完善的課程體系。其次，在深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，學(xué)校要讓企業(yè)提出寶貴的建議，并在課程體系中加以落實(shí)。學(xué)校要明確課程的構(gòu)建思路，針對課程內(nèi)容及學(xué)校的實(shí)際情況來開展教學(xué)，以此更好地提升教學(xué)效果。

（二）構(gòu)建完善理論課程體系，制定課程內(nèi)容

機(jī)器人專業(yè)要基于專業(yè)以及行業(yè)特點(diǎn)，從行業(yè)需求以及系統(tǒng)工程的角度上完善知識(shí)體系。學(xué)校要構(gòu)建完善的理論課程內(nèi)容，強(qiáng)化電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械制造等相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠?qū)㈦娮庸こ獭⒂?jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械制造等內(nèi)容相互結(jié)合，掌握工科基礎(chǔ)知識(shí)和掌握工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)以及控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人集成技術(shù)、檢測機(jī)器人相關(guān)傳感技術(shù)、編程等。這樣，學(xué)生才能具備綜合應(yīng)用能力，解決機(jī)器人相關(guān)問題，能夠擔(dān)任工業(yè)自動(dòng)化工作，尤其是工業(yè)機(jī)器人的集成應(yīng)用、技術(shù)開發(fā)、調(diào)試、操作、管理等方面的工作。[3]

（三）基于培養(yǎng)目標(biāo)，扎實(shí)鞏固基礎(chǔ)知識(shí)

基于本科機(jī)器人自身的培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)生在保證扎實(shí)掌握基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，要學(xué)習(xí)相關(guān)的課程體系內(nèi)容。機(jī)器人專業(yè)大體上主要包括傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)，理論課程內(nèi)容為檢測機(jī)器人的傳感技術(shù)，熟悉掌握工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)。其理論和技術(shù)部分主要包括基礎(chǔ)和理論方面的知識(shí)；課程包括數(shù)字電子技術(shù)、模擬技術(shù)、電路、自動(dòng)控制技術(shù)等；編程主要包括工業(yè)和應(yīng)用課程內(nèi)容；系統(tǒng)集成包括機(jī)器人嵌入和拓展領(lǐng)域。具體來說，該專業(yè)要以工業(yè)機(jī)器人編程作為系統(tǒng)課程內(nèi)容并以此作為支撐，綜合提升學(xué)生對智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)能力。

（四）強(qiáng)化實(shí)踐課程體系內(nèi)容

學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要包括設(shè)置獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、課程、實(shí)習(xí)、項(xiàng)目訓(xùn)練、創(chuàng)新知識(shí)內(nèi)容等。這樣能體現(xiàn)知識(shí)從基礎(chǔ)到實(shí)踐、綜合、認(rèn)知等各個(gè)層次的實(shí)踐教育特色。具體來說，其主要包括CAD實(shí)習(xí)、EDA實(shí)習(xí)、組裝、調(diào)試等相關(guān)的內(nèi)容。此外，學(xué)生還要學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的編程操作，MATLAB與機(jī)器人仿真的訓(xùn)練方式，各種集成化的綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，然后進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐，對機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試安裝。在應(yīng)用課程實(shí)習(xí)中，學(xué)生要掌握相關(guān)的控制和訓(xùn)練項(xiàng)目，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。學(xué)校通過這種方式能夠在一定程度上提高學(xué)生的實(shí)踐能力，將理論和實(shí)踐相互結(jié)合，從而達(dá)到強(qiáng)化教育教學(xué)效果的目的。在機(jī)器人專業(yè)教學(xué)中，教師還要不斷探索結(jié)合生活實(shí)際的教學(xué)策略，將理論和實(shí)踐相互結(jié)合，從而達(dá)到提升專業(yè)教學(xué)的目的。[4]

三、結(jié)束語

機(jī)器人高度集成技術(shù)的人才可以說是相當(dāng)稀缺的。對于當(dāng)前教育教學(xué)來說，學(xué)校最為重要的任務(wù)就是要培養(yǎng)熟悉機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)人才，同時(shí)要結(jié)合不同的工藝來實(shí)現(xiàn)對人才的二次開發(fā)，以此對市場進(jìn)行開拓。當(dāng)前，很多院校都開設(shè)了機(jī)器人專業(yè)，在人才的培養(yǎng)上不僅是培養(yǎng)研究型人才，也不是培養(yǎng)操作性的人才，而是培養(yǎng)具有理論知識(shí)和實(shí)踐能力的綜合型人才，以此更好地解決該行業(yè)存在的問題。學(xué)校要在深入調(diào)查的基礎(chǔ)上聽取寶貴建議，并在課程體系中加以落實(shí)，在理論教學(xué)中要重點(diǎn)圍繞公共以及專業(yè)課程等內(nèi)容進(jìn)行開展，讓學(xué)生能夠擔(dān)任工業(yè)自動(dòng)化工作，尤其是工業(yè)機(jī)器人的集成應(yīng)用、技術(shù)開發(fā)、調(diào)試、操作、管理等方面的工作。教師通過這種方式，在一定程度上能夠提高學(xué)生的實(shí)踐能力，將理論和實(shí)踐相互結(jié)合，從而達(dá)到強(qiáng)化教育教學(xué)效果的目的。在機(jī)器人專業(yè)教學(xué)中，教師還要不斷探索課程體系的構(gòu)建策略，以此更好地提升教育教學(xué)效果。