產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同促進“工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應(yīng)用”課程改革探究

胡光

摘要：本文結(jié)合產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的機遇和高等學(xué)校教學(xué)改革的實際需求，提出了公司和學(xué)校聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生的教學(xué)模式。以工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應(yīng)用課程為例設(shè)計改革方案，從課程體系設(shè)計、課程改革實現(xiàn)和創(chuàng)新教育等方面實施方法，為高等學(xué)校深入建設(shè)和發(fā)展產(chǎn)學(xué)合作項目提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)學(xué)合作；機器人；視覺系統(tǒng)應(yīng)用；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）37-0104-02

一、引言

2015年3月5日，李克強總理在政府工作報告中指出，要實施“中國制造2025”，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國[1]。而中國制造產(chǎn)業(yè)的龍頭方向是人工智能，這為以人工智能為基礎(chǔ)的機器人制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)和教育行業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇。在發(fā)展制造強國的前提下，以視覺系統(tǒng)為基礎(chǔ)的工業(yè)機器人行業(yè)對相關(guān)科技人才的需求非常強烈，尤其是基于視覺系統(tǒng)應(yīng)用的工業(yè)機器人平臺的構(gòu)建、實現(xiàn)和控制等領(lǐng)域。

目前對工業(yè)機器人相關(guān)專業(yè)的教育教學(xué)過程正處于發(fā)展階段，基于視覺系統(tǒng)應(yīng)用的工業(yè)機器人創(chuàng)新人才培養(yǎng)一直是大學(xué)相關(guān)專業(yè)教學(xué)改革的研究熱點。如何密切關(guān)注學(xué)科和工業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)與學(xué)校教師教學(xué)科研成果的緊密融合，是當(dāng)前教學(xué)改革的重要探究方向。為了更好地做好工業(yè)機器人領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研一條龍緊密結(jié)合，煙臺大學(xué)和山東雙元教育管理有限公司通過一系列教學(xué)和實踐創(chuàng)新教育合作，對人工智能和智能制造領(lǐng)域聯(lián)合培養(yǎng)高等專業(yè)人才取得了豐碩的教學(xué)成果。本文以“工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應(yīng)用”課程為例，展示了產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的教學(xué)改革過程。

二、課程改革設(shè)計

隨著工業(yè)機器人技術(shù)、機器視覺技術(shù)和傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，學(xué)校教學(xué)團隊在原有課程教學(xué)平臺的基礎(chǔ)上，重新進行課程體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使其符合產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的框架結(jié)構(gòu)。

（一）教學(xué)團隊構(gòu)建

一個成熟的課程體系離不開完整的教師團隊，一個完整的教師團隊一定要符合協(xié)同育人的引導(dǎo)學(xué)生結(jié)構(gòu)。本課程教師團隊在重構(gòu)過程中充分考慮到企業(yè)與學(xué)校的聯(lián)合育人機制，采用了教師和企業(yè)導(dǎo)師聯(lián)合團隊的教育模式，形成公司和學(xué)校共同建立提供知識的平臺。

如：在教學(xué)過程中為了讓學(xué)生理解和掌握圖像處理去噪和分割等知識點，教師會把最新的目標(biāo)圖像識別技術(shù)與企業(yè)導(dǎo)師進行現(xiàn)場測試，并讓學(xué)生身臨其境感受到理論轉(zhuǎn)化為實踐成果的過程，從而在團隊教師的合作過程中掌握課程知識。

（二）課程體系構(gòu)建

為了在學(xué)生中開展產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人的創(chuàng)新教學(xué)體制，本課程教學(xué)團隊充分調(diào)研了國內(nèi)高校和產(chǎn)業(yè)園中有關(guān)工業(yè)機器人視覺及相關(guān)課程的發(fā)展現(xiàn)狀。對于先進的教學(xué)理念和產(chǎn)學(xué)結(jié)合機制取其精華，并與自己的課程體系相融合，解決本課程當(dāng)前遇到的問題，構(gòu)建出適合自己學(xué)校學(xué)生現(xiàn)狀的課程體系，使其更加符合因材施教的教學(xué)思想。

在教學(xué)團隊的不斷努力下，經(jīng)過多年教學(xué)經(jīng)驗的積累，逐漸建立了基于工業(yè)機器人視覺技術(shù)的產(chǎn)學(xué)合作育人課程體系，該體系突破了不同課程之間過于獨立的瓶頸，加強了課程之間知識的貫通性，將編程語言、仿真實驗、操作系統(tǒng)、圖像處理以及PID控制等課程融入到日常課堂教學(xué)中，對課程內(nèi)容起到指導(dǎo)性作用[2]。

（三）課程內(nèi)容構(gòu)建

“工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應(yīng)用”課程是機器人系統(tǒng)中不可或缺的子系統(tǒng)，在課程內(nèi)容上改革了以往單純講授圖像處理的情況，將其與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、供箱系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和驅(qū)動控制技術(shù)進行集成，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對工業(yè)機器人整體系統(tǒng)建立清晰的邏輯思維，從而對視覺系統(tǒng)的應(yīng)用有了更加明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)[3]。

三、課程改革實現(xiàn)

在課程體系和教學(xué)方案的指引下，將本課程應(yīng)用到實際學(xué)生學(xué)習(xí)過程中是課程改革的最終目標(biāo)。

（一）學(xué)生團隊構(gòu)建

由于機器人視覺系統(tǒng)不僅僅可以應(yīng)用到工業(yè)和制造業(yè)，還可以擴展到其他與圖像處理有關(guān)的行業(yè)，這種課程應(yīng)用的多樣性，便于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)團隊，以所學(xué)知識解決各種實際應(yīng)用，對于將來的就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

在課程開設(shè)之初，教師團隊就給定多個與機器人視覺處理有關(guān)的項目，將其分配給學(xué)生進行選擇，學(xué)生在組建學(xué)習(xí)團隊時根據(jù)不同的項目任務(wù)進行選擇，由此形成的學(xué)習(xí)團隊具有共性興趣點，會讓學(xué)生實現(xiàn)挑戰(zhàn)難題和提高學(xué)術(shù)水平。

（二）企業(yè)協(xié)同實踐

在學(xué)生團隊學(xué)習(xí)過程中，要不斷進行算法設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)、模塊設(shè)計、電路設(shè)計以及機器人視覺平臺設(shè)計等。有了產(chǎn)學(xué)合作機制，企業(yè)導(dǎo)師會充分發(fā)揮其長處，將這些與工業(yè)實際聯(lián)系緊密的過程與學(xué)生進行交流和溝通。有條件時還會帶領(lǐng)學(xué)生進入企業(yè)現(xiàn)場進行機器人搭接、設(shè)計機器人結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)動作設(shè)計和編程仿真，真正實現(xiàn)企業(yè)協(xié)同實踐。

（三）創(chuàng)新實踐

通過產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同促進機制，可以將創(chuàng)新實踐課程體系對校內(nèi)課程體系的進行有效擴充和延伸，著重加強實踐部分的內(nèi)容。在實踐過程中，把課堂學(xué)習(xí)資料靈活地應(yīng)用給每一名學(xué)生，讓學(xué)生更深刻地體會課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

四、課程改革框架

為了在學(xué)生中實現(xiàn)課程改革的創(chuàng)新教育過程，充分利用產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的優(yōu)勢，結(jié)合課程改革設(shè)計方案和課程改革實現(xiàn)方式，建立了完整的課程改革框架——學(xué)校內(nèi)部課堂教學(xué)和企業(yè)實踐訓(xùn)練。學(xué)校內(nèi)部課堂教學(xué)包括機器人視覺和控制理論、企業(yè)實踐訓(xùn)練包括視覺系統(tǒng)應(yīng)用案例測試、機器人運動控制案例測試以及學(xué)生創(chuàng)新項目實現(xiàn)等。

五、結(jié)語

所有的教學(xué)改革和創(chuàng)新都是為了培養(yǎng)合格的高等專業(yè)技術(shù)人才，讓學(xué)生在教學(xué)過程中學(xué)到真正的知識，成為產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人的最終受益者，為國家人工智能和智能制造領(lǐng)域做出應(yīng)有的貢獻。本課程的教學(xué)改革在與公司長期合作的共同努力下，達到了產(chǎn)學(xué)雙贏的利好效果。

參考文獻：

[1]周濟.智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，（7）：2273-2284.

[2]陳東青，譚兆湛，鄺禹聰，等.依托實驗中心探索機器人實訓(xùn)教學(xué)模式[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2015，（6）：164-165.

[3]陳小平，羅文堅.以機器人實驗為載體的實踐創(chuàng)新培養(yǎng)體系研究[J].研究生教育研究，2011，（3）：48-52.