基于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)改革的探索

劉 瓊，王洪新，榮 莉，曹昌勇

（皖西學(xué)院 機(jī)械與車(chē)輛工程學(xué)院，安徽 六安 237012）

目前，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造、機(jī)械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等企業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用，隨著中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)速度加快，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用也將會(huì)越來(lái)越普及。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每銷(xiāo)售5臺(tái)機(jī)器人，就有一臺(tái)在中國(guó)安裝。因此，社會(huì)對(duì)掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的人才需求會(huì)非常旺盛。作為應(yīng)用型大學(xué)的皖西學(xué)院面向機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生也開(kāi)設(shè)了機(jī)器人技術(shù)相關(guān)課程。為了適應(yīng)企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)能力的要求，須以強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工業(yè)機(jī)器人工程應(yīng)用與實(shí)踐能力為首要目標(biāo)，以突出針對(duì)性、實(shí)用性、實(shí)踐性的實(shí)踐性教學(xué)為重要途徑，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?dòng)手操作能力、觀(guān)察分析能力和自主探索與創(chuàng)新能力方面都能得到訓(xùn)練和提高。為此我院針對(duì)《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)，總結(jié)現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題和困難，提出了基于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)改革的新思路并進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

1《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)

《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)是在學(xué)生完成工業(yè)機(jī)器人理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，以工程應(yīng)用、工程實(shí)踐能力為主要的培養(yǎng)目標(biāo)，理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中深入理解自動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等相關(guān)課程的理論知識(shí)，使學(xué)生能夠根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的使用說(shuō)明書(shū)安全熟練的使用示教儀編制控制程序，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行示教；二是能夠根據(jù)工業(yè)機(jī)器人實(shí)際工況的任務(wù)要求規(guī)劃工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡并進(jìn)行控制程序的編寫(xiě)；三是能夠?qū)I(yè)機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)和保養(yǎng)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人使用過(guò)程中常見(jiàn)的故障有一定的處理能力。

2《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

在目前本科院校工業(yè)機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，老師們都在努力的做著一些改革嘗試，如采用軟件模擬的方式對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行仿真，加深學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念的理解，采用微課教學(xué)和在學(xué)課程的方式方便學(xué)生課后的學(xué)習(xí)，采用機(jī)器人模型進(jìn)行操作訓(xùn)練。但是實(shí)踐教學(xué)需要在實(shí)際操作中進(jìn)行能力提高，以上做法難以達(dá)到提升能力的要求。從教學(xué)的實(shí)際反映來(lái)看，目前存在如下主要問(wèn)題。

2.1 工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足

由于工業(yè)機(jī)器人價(jià)格較高，一般高校很難有足夠的經(jīng)費(fèi)采購(gòu)大批量的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，即使采購(gòu)了幾臺(tái)工業(yè)機(jī)器人設(shè)備，由于害怕?lián)p壞以及有些工業(yè)和機(jī)器人會(huì)優(yōu)先滿(mǎn)足科研需求，學(xué)生真正能夠在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間很少，很難達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

2.2 工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練相對(duì)不足

由于培養(yǎng)方案中《工業(yè)機(jī)器人》課程中實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排相對(duì)較少，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)，因此，目前工業(yè)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)只能停留在認(rèn)識(shí)階段，通過(guò)驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)完成教學(xué)環(huán)節(jié)，加上設(shè)備不足，

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能直接有效參與進(jìn)去，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程走過(guò)場(chǎng)，甚至出現(xiàn)代替簽到、應(yīng)付了事的現(xiàn)象，非常不利于實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3 工業(yè)機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容難以激發(fā)創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求按步操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生很少進(jìn)行思考，也發(fā)現(xiàn)不了新的問(wèn)題，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，抑制了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的積極性。

3 工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放探索與實(shí)踐

針對(duì)上述工業(yè)機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，我院將工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建成為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，以提高教學(xué)效果，具體做法如下：

3.1 制定機(jī)器人開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理制度

與普通實(shí)驗(yàn)室相比，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)人員組成更復(fù)雜，開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也更豐富，需要一套行之有效的管理制度保障開(kāi)放實(shí)驗(yàn)規(guī)范運(yùn)行。我院已經(jīng)制定了《機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理辦法》和《學(xué)生實(shí)驗(yàn)助理管理辦法》，使開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室有章可循，有制可依，保證開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安全有效地進(jìn)行。

3.2 通過(guò)選聘學(xué)生實(shí)驗(yàn)助理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的日常管理

在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放后，僅依靠教師難以對(duì)學(xué)生進(jìn)行全天、全面的指導(dǎo)。因此，對(duì)部分學(xué)生進(jìn)行選拔、培訓(xùn)、考核后聘用為學(xué)生實(shí)驗(yàn)助理，輔助教師完成工業(yè)機(jī)器人日常檢查和維護(hù)工作，對(duì)設(shè)備的使用進(jìn)行完整的記錄，指導(dǎo)其他學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，保證機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行。

3.3 鼓勵(lì)學(xué)生在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行創(chuàng)新性、研究性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中學(xué)生可以自主申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或課題，這些項(xiàng)目或課題具有創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性和研究性，學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱、選題、制定實(shí)驗(yàn)方案，能夠很好的鍛煉獨(dú)自開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究和科學(xué)研究的能力以及論文寫(xiě)作的能力，也能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的積極性。同時(shí)，學(xué)院會(huì)給予一定的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)支持，對(duì)在機(jī)器人開(kāi)放實(shí)驗(yàn)獲得獨(dú)創(chuàng)性成果的學(xué)生給予獎(jiǎng)勵(lì)措施，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提升學(xué)生參與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)獲得的成就感和榮譽(yù)感。

4 工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放成效與反思

通過(guò)開(kāi)放機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室對(duì)《工業(yè)機(jī)器人》實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革和探索，不僅完成了實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生具備較高的工業(yè)機(jī)器人的工程應(yīng)用能力和實(shí)踐能力。還能夠很好地解決現(xiàn)有的資金短缺、設(shè)備數(shù)量少、師資力量不足、場(chǎng)地面積有限等一系列問(wèn)題。同時(shí)，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)也激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)新性。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放兩年來(lái)，學(xué)生獲得與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目10余項(xiàng)，獲得國(guó)家級(jí)、省級(jí)比賽獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，取得了良好的教學(xué)效果。