人機(jī)協(xié)作背景下高職電子專業(yè)變革與反思

談敏 沈燦鋼

摘 要：當(dāng)前，全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，伴隨人機(jī)協(xié)作不斷深入，產(chǎn)品在多種領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)拓展，進(jìn)而帶來(lái)了機(jī)器人應(yīng)用人才缺口巨大，高職電子專業(yè)應(yīng)該利用自身優(yōu)勢(shì)，順勢(shì)而為，合理進(jìn)行課程設(shè)置變革和人才培養(yǎng)反思，從而可以拓寬本專業(yè)人才就業(yè)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與企業(yè)需求良好對(duì)接。

關(guān)鍵詞：人機(jī)協(xié)作；課程設(shè)置變革；人才培養(yǎng)反思；企業(yè)需求

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.210

0 引言

2015年，《中國(guó)制造2025》規(guī)劃提出順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展勢(shì)頭，以信息化與工業(yè)化深度融合為主線，國(guó)家要重點(diǎn)發(fā)展機(jī)器人等10大領(lǐng)域。同年工信部《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》里明確指出，到2020年，要形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，機(jī)器人密度要達(dá)到100以上，工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)。

2016年，工信部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》，規(guī)劃到2020年，自主品牌工業(yè)機(jī)器人年產(chǎn)量達(dá)到10萬(wàn)臺(tái)，六軸及以上工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)到5萬(wàn)臺(tái)以上。

按照上述發(fā)展規(guī)劃，“機(jī)器換人”是目前我們國(guó)家實(shí)現(xiàn)從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的必由之路。據(jù)測(cè)算，到2020年為止我國(guó)大概需要20萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)從業(yè)人才，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)儼然成為當(dāng)下的一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)專業(yè)，電子專業(yè)應(yīng)該順勢(shì)而為。

1 “機(jī)器換人”發(fā)展必然歷程：“人機(jī)協(xié)作”——智能化

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人由于無(wú)法感知周圍情況的變化，通常被安裝在保護(hù)圍欄或者其他屏障之后，以確保人的安全，這極大地限制了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用效果。隨著標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)、集成一體化關(guān)節(jié)、靈活人機(jī)交互等技術(shù)的完善，工業(yè)機(jī)器人的易用性與穩(wěn)定性，與人協(xié)同工作愈發(fā)受到重視，成為重點(diǎn)研發(fā)和突破的領(lǐng)域，人機(jī)協(xié)作將人的認(rèn)知能力與機(jī)器人的效率結(jié)合在一起，從而使人可以安全、簡(jiǎn)便的進(jìn)行使用[1]。例如，瑞士ABB的雙臂人機(jī)協(xié)作機(jī)器人YuMi可與工人一起協(xié)同工作，在感知到人的觸碰后，會(huì)立刻放慢速度，最終停止運(yùn)動(dòng)。德國(guó)庫(kù)卡（KUKA）的協(xié)作機(jī)器人LBRiiwa可以以每秒10毫米或50毫米的速度抵近物體，并在遇到阻礙后立刻停止運(yùn)動(dòng)。美國(guó)瑞森可的智能協(xié)作機(jī)器人Sawyer能夠像人類一樣主動(dòng)適應(yīng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的不斷變化，并快速改變應(yīng)用，以更安全、更精準(zhǔn)、更靈活的方式工作。丹麥優(yōu)傲（Universal Robots）UR10型六關(guān)節(jié)機(jī)器人具有直接牽引機(jī)械臂編程示教及機(jī)械臂反向驅(qū)動(dòng)功能，每個(gè)關(guān)節(jié)可實(shí)現(xiàn)正負(fù)360度的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)設(shè)置安全參數(shù)，可在不增加安全圍欄條件下滿足人機(jī)協(xié)作應(yīng)用需求。德國(guó)宇航中心機(jī)器人研究所的Kinfinity Glove機(jī)器人手套可由操作者穿戴，并遠(yuǎn)程同步控制一臺(tái)具有兩條手臂的機(jī)器人。

當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景愈加廣泛，苛刻的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)機(jī)器人的體積、重量、靈活度等提出了更高的要求。工業(yè)機(jī)器人變得更小、更輕、更靈活。與此同時(shí)，隨著研發(fā)水平不斷提升、工藝設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，以及新材料相繼投入使用，工業(yè)機(jī)器人正朝著小型化、輕型化、柔性化的方向發(fā)展。

2 電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與機(jī)遇

傳統(tǒng)的電子技術(shù)專業(yè)致力于培養(yǎng)電子、家電、綠色電源、智能家居等智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)與制作的高級(jí)應(yīng)用型電子專業(yè)技術(shù)人才，培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的專業(yè)技能和較強(qiáng)的社會(huì)能力。

專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位在培養(yǎng)掌握智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具備智能電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)、電路板制作、焊接、調(diào)試、檢測(cè)、維修等技能，能熟練操作各類電子設(shè)備、儀器和專業(yè)軟件，具有較強(qiáng)的智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)能力以及電子行業(yè)的檢測(cè)、調(diào)試、維護(hù)和管理的能力。培養(yǎng)掌握電子產(chǎn)品及其線路綜合設(shè)計(jì)知識(shí)，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件及通用芯片使用技術(shù)，電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及技術(shù)規(guī)范，電子生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行原理及操作技能，具備良好的職業(yè)素養(yǎng)、責(zé)任意識(shí)的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。

隨著機(jī)器人易用性、穩(wěn)定性以及智能水平的不斷提升，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由搬運(yùn)、焊接、裝配等操作型任務(wù)向加工型任務(wù)拓展，人機(jī)協(xié)作正在成為工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的重要方向。

以2006年深度學(xué)習(xí)模型的提出為標(biāo)志，隨著信息技術(shù)快速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)快速普及，人工智能迎來(lái)了第三次高速發(fā)展。與此同時(shí)，機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和服務(wù)模式正依托人工智能技術(shù)不斷拓展，帶動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)[2]。

通常機(jī)器人技術(shù)專業(yè)是在原機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)或電氣自動(dòng)化專業(yè)發(fā)展而來(lái)，面對(duì)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場(chǎng)空間不斷擴(kuò)大，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)較為良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。作為電子技術(shù)專業(yè)也應(yīng)該在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展中順勢(shì)進(jìn)行課程設(shè)置變革和人才培養(yǎng)反思，努力適應(yīng)新常態(tài)。傳統(tǒng)的電子技術(shù)專業(yè)伴隨著智能技術(shù)的快速發(fā)展，必將會(huì)助力“人機(jī)協(xié)作”走向深入，培養(yǎng)具有“互聯(lián)網(wǎng)+”思維的技能人才，促進(jìn)人機(jī)共融更進(jìn)一步[3]。

3 “人機(jī)協(xié)作”對(duì)電子專業(yè)課程設(shè)置的三點(diǎn)變革

3.1 信息采集數(shù)據(jù)化

實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作—智能化的前提是信息采集數(shù)據(jù)化。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器視覺(jué)使用光學(xué)非接觸式感應(yīng)設(shè)備自動(dòng)接收并解釋真實(shí)場(chǎng)景的圖像以獲得信息進(jìn)而控制機(jī)器或流程，實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化和質(zhì)量的改進(jìn)，在智能制造業(yè)領(lǐng)域的作用越來(lái)越重要。而虛擬技術(shù)則利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用，能靈活高效地創(chuàng)建完全自定義的用戶界面。綜合這兩種技術(shù)的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》課程的基礎(chǔ)上增加《機(jī)器視覺(jué)技術(shù)》，《虛擬儀器技術(shù)》等兩門課程，可以更好地配合工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作——智能化，實(shí)現(xiàn)信息采集的數(shù)據(jù)化。

3.2 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)化

隨著工業(yè)機(jī)器人設(shè)備和配套的傳感器、伺服器、執(zhí)行器等不斷增加，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)控制及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求越來(lái)越多。一方面，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以使各種單個(gè)的分散的機(jī)器人設(shè)備相互通信和協(xié)作。另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理和共享。

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)先進(jìn)制造企業(yè)兩化深度融合，綜合這兩種技術(shù)的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試》課程的基礎(chǔ)上增加《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》，《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》等兩門課程，有力地配合工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作——智能化，實(shí)現(xiàn)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)化。

3.3 終端應(yīng)用移動(dòng)化

在工業(yè)控制中，PC機(jī)通常用來(lái)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制與數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題。隨著智能手機(jī)和iPad等移動(dòng)終端設(shè)備的普及，人們逐漸習(xí)慣了使用移動(dòng)客戶端上網(wǎng)的方式。Android系統(tǒng)是Google公司開發(fā)的免費(fèi)開源的智能系統(tǒng)，目前主要應(yīng)用于智能手機(jī)和上網(wǎng)本等系統(tǒng)終端。Android系統(tǒng)的高級(jí)編程語(yǔ)言——Java是當(dāng)今世界上廣泛流行的免費(fèi)開源面向?qū)ο蟮拇a平臺(tái)，控制終端移動(dòng)化使得操作更方便，實(shí)用性更強(qiáng)。

而設(shè)計(jì)界面友好，功能強(qiáng)大的移動(dòng)APP就需要學(xué)生具備相關(guān)的知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端發(fā)送功能指令、接收應(yīng)答數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示通信過(guò)程。結(jié)合這種趨勢(shì)特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的《C#高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)與應(yīng)用》課程的基礎(chǔ)上增加了《JAVA編程基礎(chǔ)》，《android開發(fā)》等兩門課程，很好地配合工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)協(xié)作——智能化，實(shí)現(xiàn)控制終端移動(dòng)化。

通過(guò)對(duì)信息采集數(shù)據(jù)化，通信傳輸網(wǎng)絡(luò)化以及終端應(yīng)用移動(dòng)化的認(rèn)識(shí)，并對(duì)課程設(shè)置做相應(yīng)的變革調(diào)整，課程注重實(shí)踐，理實(shí)一體教學(xué)，采用實(shí)訓(xùn)室授課，吸引學(xué)生興趣，讓學(xué)生快樂(lè)地學(xué)習(xí)。電子專業(yè)的學(xué)生一定也能夠在工業(yè)機(jī)器人的時(shí)代找到一個(gè)自己的著力點(diǎn)，能夠更好地適應(yīng)時(shí)代的變革與發(fā)展[4]。

4 電子專業(yè)在“人機(jī)協(xié)作”背景下人才培養(yǎng)的三點(diǎn)反思

4.1 師資培訓(xùn)常態(tài)化

高職教育兼有教育和職業(yè)雙重特性，其職業(yè)特性決定了其與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，因此，高職教育的社會(huì)服務(wù)功能總是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而發(fā)展。教學(xué)的主體是教師，教師教學(xué)水平的提升是極其重要的，怎樣將學(xué)校所學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，常態(tài)化師資培訓(xùn)，綜合利用學(xué)校資源，并結(jié)合教師自身的特點(diǎn)和特色，積極通過(guò)多渠道、多途徑來(lái)提升教師的教學(xué)水平變得尤為重要。

高職院校師資隊(duì)伍只有與區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)對(duì)接，才能發(fā)揮其職業(yè)人才培養(yǎng)的教育功能。學(xué)校教師走出去，增加教師的企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；行業(yè)專家走進(jìn)來(lái)，定期參與技術(shù)交流，專兼結(jié)合，聯(lián)合育人，相互合作。只有努力提高團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)能力，提高專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量才能不斷提升自身可持續(xù)發(fā)展能力并適應(yīng)人才培養(yǎng)要求。

4.2 學(xué)生培養(yǎng)社團(tuán)化

隨著“機(jī)器換人”的進(jìn)程推進(jìn)，傳統(tǒng)培養(yǎng)某一專門崗位技能的高職教育人才培養(yǎng)規(guī)格已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。高職學(xué)生教育應(yīng)該更加注重培養(yǎng)一專多精、具有寬泛專業(yè)知識(shí)的“復(fù)合型”技術(shù)技能人才，以與社會(huì)需求有效對(duì)接，避免工作崗位被機(jī)器替代而失業(yè)。

因此學(xué)生的培養(yǎng)要結(jié)合“現(xiàn)代學(xué)徒制”，進(jìn)行社團(tuán)化培養(yǎng)。這樣能夠依靠團(tuán)隊(duì)的力量，更好地將學(xué)生的師傅從“一個(gè)”變成“多個(gè)”，幫助學(xué)生提升自身接受新事物、快速更新，掌握新知識(shí)的能力，讓學(xué)生具備可持續(xù)發(fā)展的職業(yè)能力。即便將來(lái)工作一旦被自動(dòng)化設(shè)備所替代，只要接受再培訓(xùn)，快速學(xué)習(xí)新知識(shí)，也能夠盡早實(shí)現(xiàn)再就業(yè)。

4.3 工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)化

在“機(jī)器換人”引發(fā)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域人才短缺的情況下，高職院校要充分發(fā)揮其社會(huì)服務(wù)功能，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)的技能人才。要進(jìn)行相關(guān)人才培養(yǎng)，其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)、就是要進(jìn)行相關(guān)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，采用現(xiàn)場(chǎng)化的實(shí)際教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。有些設(shè)備的價(jià)格相對(duì)合適，學(xué)校可以模擬企業(yè)的生產(chǎn)工作環(huán)境，將課堂打造成實(shí)際的工作情境，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)化的情境教學(xué)，讓學(xué)生更能夠?qū)崒?shí)在在地感受到學(xué)有所用，用有所地。

但是高職院校自身購(gòu)買能力又十分有限，有些相關(guān)設(shè)備價(jià)格昂貴而要解決這個(gè)難題，必須建立產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)并依托地方企業(yè)的人力、物力和財(cái)力等便利條件，探索基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)新手段，企業(yè)專家實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)授課，解決學(xué)生遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)大型和較昂貴的設(shè)備的難題，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程考核，提高學(xué)生實(shí)際工程應(yīng)用的能力[5]。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息化和智能化程度不斷提升，高職教育社會(huì)服務(wù)功能也要與時(shí)俱進(jìn)、人才培養(yǎng)思路要不斷拓展，以適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)新形勢(shì)的需求以提升自身社會(huì)價(jià)值，保證自身可持續(xù)發(fā)展，并與社會(huì)發(fā)展需求有效對(duì)接，盡快提升人才工程實(shí)際應(yīng)用的培養(yǎng)規(guī)格[6]。

5 結(jié)論

21世紀(jì)是人工智能的新紀(jì)元，智能制造成為傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高端裝備制造業(yè)走出去及降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本的必由之路，機(jī)器人及智能裝備制造產(chǎn)業(yè)將享用前所未有的發(fā)展機(jī)遇。機(jī)器人編程、生產(chǎn)線維護(hù)、修理等需要大批專業(yè)技術(shù)技能人才，電子專業(yè)應(yīng)該有效利用自身優(yōu)質(zhì)資源，合理進(jìn)行課程設(shè)置改革，反思人才培養(yǎng)進(jìn)而拓寬本專業(yè)人才就業(yè)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與企業(yè)需求良好對(duì)接。

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基金項(xiàng)目：1、2016年江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究課題《以工業(yè)機(jī)器人等先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)促進(jìn)蘇南制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)緩解招工難》，項(xiàng)目編號(hào)：2016SJD790020。

2、江蘇省教育科學(xué)十三五規(guī)劃課題重點(diǎn)課題名稱《中外合作國(guó)際職業(yè)資格認(rèn)證背景下高職自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)的實(shí)踐與研究》，課題批準(zhǔn)號(hào)：C-b/2016/03/18。

作者簡(jiǎn)介：談敏（1980-），女，江蘇常州人，碩士，講師，研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用與嵌入式控制技術(shù)。