高校工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用教學(xué)實(shí)踐分析

陳沐澤

摘 要：我國(guó)在2016年提出“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略計(jì)劃，簡(jiǎn)而言之也就是促進(jìn)科技創(chuàng)新發(fā)展，積極促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，并加強(qiáng)人才培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)兩者的對(duì)等，以能夠?yàn)閿?shù)量和質(zhì)量匹配度起到保障作用。在這一目標(biāo)引導(dǎo)下，我國(guó)各大高校也開始積極展開轉(zhuǎn)業(yè)改革以及課程優(yōu)化，其中在工業(yè)機(jī)器人教學(xué)中，加大實(shí)踐教學(xué)，以能夠提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。文章重點(diǎn)分析高校工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用教學(xué)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：高校；工業(yè)機(jī)器人；應(yīng)用教學(xué)實(shí)踐

所謂“工業(yè)機(jī)器人”，它是指面向工業(yè)領(lǐng)域具有多關(guān)節(jié)機(jī)械手或自由度特征的機(jī)器人。通俗點(diǎn)來理解，工業(yè)機(jī)器人可以自行執(zhí)行工作，依照人設(shè)定的程序及操作指令來完成相應(yīng)的任務(wù)。如此一來，相比較于傳統(tǒng)人工操作，其更具高效性，因此被越來越多應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線上，比如較為常見的汽車焊接、貨物搬運(yùn)、工業(yè)制品噴涂、機(jī)械加工裝配等。進(jìn)一步講，由于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的必要性和重要程度，才急需一大批高技能型人才來操作、維護(hù)、管理。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程的開設(shè)，為包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)人才提供了保障，也對(duì)包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院的教學(xué)提出了新的要求。高校教學(xué)如何為這個(gè)新增的專業(yè)服務(wù)，便成了該校教師的一個(gè)新課題和研究熱點(diǎn)。

1 高校工業(yè)機(jī)器人教學(xué)問題

一般來說，高校工業(yè)機(jī)器人屬于一門實(shí)踐性學(xué)科，與普通高中或者高職院校學(xué)科相比，本課程的設(shè)置往往更具針對(duì)性和目標(biāo)性。對(duì)于高校生而言，通過基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，不僅能夠培養(yǎng)其解決問題的思維方式，并且還可以直接作為接觸專業(yè)課程、學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的重要平臺(tái)。然而，現(xiàn)實(shí)的問題也比較顯現(xiàn)，因?yàn)楦咝Ｉ毡閷?duì)工業(yè)機(jī)器人課程不感興趣，學(xué)習(xí)積極性偏差，并且很大一部分學(xué)生表現(xiàn)為厭課、逃課等。對(duì)此，針對(duì)這些不良現(xiàn)象，近年來高校學(xué)校也更加側(cè)重于對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)文化課的教學(xué)管控力度，并適時(shí)改進(jìn)課堂施教方法，提倡教與學(xué)的融合，即知行合一[1]。

如上所述，以往的教學(xué)管理中，備受歡迎的當(dāng)屬任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、項(xiàng)目教學(xué)法等。如此一來，一定程度上有助于改善學(xué)生厭學(xué)情緒，通過科學(xué)方法的引入和運(yùn)用，還可以讓我們的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得成就感。當(dāng)然，對(duì)于教師而言，也亦如此?？傮w來看，高校工業(yè)機(jī)器人是學(xué)生們學(xué)好其他學(xué)科的基礎(chǔ)和工具，被譽(yù)為是“思維的體操”。通過優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)與組織形式，不斷嘗試著改變傳統(tǒng)以書本內(nèi)容為中心、理論性強(qiáng)、實(shí)用性差等特點(diǎn)，繼而充分體現(xiàn)出“必需為先、夠用為度、學(xué)為所用、學(xué)能所用”的教學(xué)原則。通俗點(diǎn)來理解，即知識(shí)本位理念，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。正因如此，加快現(xiàn)代信息技術(shù)與高校工業(yè)機(jī)器人學(xué)科整合很有必要，結(jié)合專業(yè)學(xué)科課程的實(shí)踐教學(xué)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，開發(fā)新課程。例如，在機(jī)械專業(yè)、電氣專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，均離不開可靠性模型及相關(guān)的預(yù)測(cè)方法。更進(jìn)一步來看，包括機(jī)器人在零部件制造環(huán)節(jié)、裝配環(huán)節(jié)以及技術(shù)控制環(huán)節(jié)，均要求高精準(zhǔn)度。以往的人機(jī)協(xié)同操作下，不可避免會(huì)存留誤差，并沒有很好地將機(jī)器人的絕對(duì)定位功能發(fā)揮出來，很多情況下并非機(jī)器自身功能的問題，更多依然是前端操作和控制層面[2]。

2 高校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)實(shí)踐策略

2.1 市場(chǎng)人才需求分析

關(guān)于高校教學(xué)改革，尤其是新課程的開發(fā)運(yùn)用，其必要性和教學(xué)改進(jìn)意義上述已經(jīng)闡釋。簡(jiǎn)言之，即高校教育、教學(xué)優(yōu)化、課程開發(fā)等均是圍繞著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、市場(chǎng)企業(yè)人才需求的大方向來推進(jìn)的。以近幾年在全國(guó)范圍內(nèi)迅猛發(fā)展的汽車制造與零配件加工行業(yè)為例，該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)于新型應(yīng)用人才的需求量逐年攀升，其中工業(yè)機(jī)器人增量和人才缺口尤其大。不僅如此，與以往不同，在全新的信息與計(jì)算機(jī)時(shí)代，機(jī)械化、一體化生產(chǎn)早已成為主流，即包括汽車制造行業(yè)在內(nèi)的諸多傳統(tǒng)工業(yè)面臨轉(zhuǎn)型過渡。故此，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求越來越大。例如，以2017年汽車行業(yè)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，全國(guó)范圍內(nèi)超過200家大中規(guī)模企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了“機(jī)器換人”，即機(jī)械智能化運(yùn)作與生產(chǎn)。更進(jìn)一步講，“機(jī)器換人”側(cè)重的是效率轉(zhuǎn)變，而非是對(duì)人的淘汰，實(shí)際上是對(duì)人才要求的升級(jí)，即急需大量工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)人才。正因如此，近年來越來越多的高校學(xué)校在相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)與課程改革中，也逐漸傾向于這一層面[3]。

2.2 高校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程體系重構(gòu)

正如前文所述，關(guān)于新課程的開發(fā)與服務(wù)體系建構(gòu)，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)依照既有成熟模式，包括案例教學(xué)、任務(wù)教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)等。總之，始終圍繞著教學(xué)做合一。對(duì)于學(xué)習(xí)主體“高校生”而言，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)“基礎(chǔ)課程數(shù)學(xué)”這門功課屬于公共基礎(chǔ)課程，主要是為了輔助其專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。包括在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、掌握專業(yè)技能、繼續(xù)學(xué)習(xí)和職業(yè)終身發(fā)展的過程中，均離不開基礎(chǔ)數(shù)學(xué)及思維邏輯的影響。故此，想方設(shè)法讓我們的學(xué)生積極主動(dòng)走進(jìn)教學(xué)課堂，實(shí)現(xiàn)知識(shí)到能力、到素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化，與專業(yè)相結(jié)合，才能讓更多的學(xué)生真正意識(shí)到學(xué)習(xí)的目的，清楚地認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)并非無用，反而對(duì)自己的整個(gè)學(xué)業(yè)、職業(yè)發(fā)展有重要助推作用。筆者認(rèn)為，可通過項(xiàng)目教學(xué)的形式來推進(jìn)，結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)訓(xùn)推進(jìn)，加快項(xiàng)目活動(dòng)與數(shù)學(xué)課程的統(tǒng)一。如此一來，便可明確教學(xué)目標(biāo)。

對(duì)于課程體系的重構(gòu)，有以下兩個(gè)方面的實(shí)踐[4]。

首先，對(duì)于校方和教師來說，要加快轉(zhuǎn)變觀念。清楚認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才這一既定目標(biāo)，而課程內(nèi)容層面上的改進(jìn)與優(yōu)化是首要的。所以，新課程的開發(fā)，在于學(xué)校積極與相關(guān)合作企業(yè)的協(xié)同運(yùn)作，最大限度根據(jù)技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位技能需求，參照相關(guān)職業(yè)資格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

其次，加快部分專業(yè)雙師型教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。簡(jiǎn)言之，對(duì)于各專業(yè)學(xué)生的教學(xué)管理與課程優(yōu)化，前提在于教師教學(xué)行為與觀念意識(shí)的轉(zhuǎn)變，更直接一點(diǎn)講，即側(cè)重于教師綜合素養(yǎng)與能力的提升。所以，為了提高企業(yè)參與校企合作的積極性，學(xué)校應(yīng)分批選派相應(yīng)的教師參與企業(yè)職工培訓(xùn)，將企業(yè)的職工培訓(xùn)與校內(nèi)的學(xué)生實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。為貫徹全國(guó)教育大會(huì)精神，深化產(chǎn)教融合、校企合作，推進(jìn)職業(yè)院校進(jìn)一步面向市場(chǎng)辦學(xué)，促進(jìn)新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范及時(shí)融入教學(xué)，提升專業(yè)內(nèi)涵，西安郵電大學(xué)與深圳市百校千企教育有限公司進(jìn)行合作。2018年九月深圳市百校千企教育有限公司派技術(shù)人員到西安郵電大學(xué)進(jìn)行培訓(xùn)。

2.3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)的多元推進(jìn)

根據(jù)近幾年來的教學(xué)改革實(shí)際來看，也初步形成了一套現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健１娝苤?，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，很多高校學(xué)校由于受到設(shè)備條件的約束，導(dǎo)致很多課程的教學(xué)推進(jìn)缺失效力度。尤其是機(jī)電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，工業(yè)機(jī)器人相關(guān)實(shí)物、設(shè)備等比較缺少，造成絕大部分的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很難理解機(jī)器人技術(shù)。盡管后期引入了多媒體教學(xué)，一定程度上可以讓學(xué)生們通過視頻、圖文、動(dòng)畫模擬等視角來觀察，但效果并不理想。故此，任務(wù)驅(qū)動(dòng)或項(xiàng)目教學(xué)中，在對(duì)機(jī)器人理論講解的同時(shí)，更需要最大限度匹配實(shí)訓(xùn)操作，充分對(duì)機(jī)器人三維可視化離線編程進(jìn)行利用。

首先，創(chuàng)設(shè)情境。高校數(shù)學(xué)知識(shí)相對(duì)抽象，絕大部分學(xué)生短時(shí)間內(nèi)并不容易理解和消化。對(duì)此，教師需要更細(xì)致研究課程內(nèi)容，尤其是本專業(yè)學(xué)科的教材內(nèi)容，從中盡可能挖掘出數(shù)學(xué)知識(shí)及數(shù)學(xué)知識(shí)的生活原型。必要的情況下，可直接編成數(shù)學(xué)故事或者案例，之后再運(yùn)用計(jì)算機(jī)教學(xué)手段制作成課件，最后再直接聯(lián)系到工業(yè)機(jī)器人等教具、模型中來。

其次，個(gè)人競(jìng)賽、團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽、小組討論與任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，學(xué)習(xí)中有競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)中有進(jìn)步。與此同時(shí)，教師將班級(jí)學(xué)生以“均衡+隨機(jī)”的原則分成若干小組，全面樹立“教學(xué)做合一”的師生一體理念。如此一來，各小組間、組內(nèi)成員間，可相互啟發(fā)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，大幅改變了以往不懂裝懂、不懂還不問、想學(xué)學(xué)不會(huì)的固有矛盾[5]。

3 結(jié)語

總之，新專業(yè)— 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，對(duì)我們來說是機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。雖然目前我們有諸多困難，但是隨著教育教學(xué)不斷改進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作進(jìn)一步的深化，相信這個(gè)專業(yè)在未來幾年將成為包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院的主打?qū)I(yè)。

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