工業機器人技術課程實踐教學方法研究

孫麗

摘 要：隨著自動化、智能化技術的應用，工業機器人技術已經成為當今社會發展的趨勢，為滿足中國制造2025戰略人才發展的需要，實現培養新人才的目標，滿足人才培養要求，根據新工科發展的理念，結合應用型本科的實際情況，對課程教學內容、教學方法和實踐環節等方面進行一系列改革和探索，提高教學效果，激發學生的學習興趣，培養學生的創新思維，提高學生的綜合素質。

關鍵詞：工業機器人;教學改革;方法

引言

近年來，由于勞動力成本的增高，許多企業為減少人力成本和管理成本，逐漸引進工業機器人。工業機器人不僅代替人從事重復性、機械性和危險性工作，還可以進一步提高生產效率和產品質量，從而提高產品的市場競爭力。截至目前，工業機器人被廣泛應用于各行各業。在電子產品制造行業中，工業機器人可用于流水線上焊接元器件、組裝各類零部件等工作;在汽車制造業中，可用于汽車表面的噴漆和汽車的搬運工作，避免人類從事環境惡劣和體力過重的工作;在醫療行業，工業機器人精確的定位可用來進行精密的手術，避免人為因素對手術的影響;甚至在食品行業中，也出現了工業機器人“批量分解豬腿”的畫面。

1工業機器人技術的性質與地位

工業將機器人技術是機械制造及其自動化專業的一門專業課，該課程是學生職業方向的接口課，通過本課程的學習讓學生了解工業機器人工作的原理和方法，通過工業中的應用實例，掌握工業機器人的控制系統。培養學生的專業思維能力，使其具有初步的工業機器人故障診斷與分析能力，培養學生的動手能力，為今后從事本行業工作打下一定的基礎。學生在學完本課程之后，要求掌握機器人的發展歷程、相關部分的技術參數以及機器人軌跡規劃問題和關節插補問題，并要求學生掌握工業機器人編程的特點及方法。另外，在進行應用時要求學生有位姿分析和運動分析的概念，掌握相關的運動學和動力學概念，能對機器人的整體運動做規劃。

2工業機器人技術課程改革的基本思路與探索

2.1學校和企業聯合評估教學質量

有效科學的教學質量評估在人才培養中占據著舉足輕重的地位，有利于找到專業建設中的不足，制定出完善的人才培養方案。以重慶工商職業學院工業機器人技術專業為例，我們學校專業教師會首先對校企合作人才培養做出全面評估，再和企業師傅、企業管理人員、人力資源專家聯合對教學質量做出評估，找到人才培養過程中出現的問題，和企業一起對人才培養方案做出修訂，培養出理論知識扎實，實踐能力突出，企業和社會認可的技能型人才。

2.2打破傳統的教學模式，采用信息化手段提升課堂效果

在教學方法上，工科類專業不如文理科類方式多樣，在傳統理論課堂教學時，一般以老師講、學生聽為主，課堂的教學模式大多還處于“填鴨式”教學。學生與老師之間交流略少，課堂氣氛不活躍，加上高職院校學生學習意識薄弱、自控力較差，注意力不集中、容易游離于課堂之外，教學效果較差。目前，工業機器人技術相關課程在理論教學環節中側重調動學生的積極性，集中學生的注意力，因此課堂多采用視頻、圖片、動畫等直觀方式授課，并增加討論環節，讓學生積極參與課程學習，加深知識的理解。雖然這種做法在一定程度上可以提高學生的學習熱情，但課程的知識點較雜、內容廣泛，許多學生容易失去興趣，積極性不高，不利于課堂的開展。以《機器人應用基礎》課程為例，該課程運動學分析這一知識點涉及數學推導、矩陣和線性代數相關知識，學生未有矩陣和線性代數相關概念，數學基礎薄弱，學起來吃力，自信心不足，遇到難題容易放棄。另外，在機械結構這一章節中，工業機器人傳動裝置是重點內容，需要詳細學習軸承、絲杠、齒輪、RV減速器和諧波減速器等各類傳動裝置的結構、特點及工作原理，知識點零碎，涉及面較廣，學生在學習過程中容易喪失耐心而影響課堂效果。因此，僅僅采用視頻及動態圖片形式的授課已不能滿足工業機器人相關課程的需要，教師在教學過程中還應結合機器人技術相關課程特點，以學生為主體，采用信息化技術的手段，探索不同的授課方式。

2.3引進新的教學方法和教學手段，改變傳統的教學模式

工業機器人技術實踐性很強，有很多內容要求學生理解記憶，傳統的教學方式以教師講授為主，缺少與學生的互動環節，學生的課堂參與度不高，導致學生學習興趣的缺乏。在新的教學理論和教學方法逐步成熟的今天，需要任課教師加大與學生互動的力度，多學習先進的教學方式。在新工科教學的背景下，更應該嘗試使用一些新的教學方法，如慕課、翻轉課堂等的應用。由于本課程較強的實踐性，新的教學方法能增強學生的參與性，讓學生在學到知識的基礎上增強課程的學習興趣，一舉兩得。

2.4完善教學實訓設備，提高設備利用效率

工業機器人屬于大型設備，在引進前需要調研論證等過程，引進周期長，并不能保證相關課程開展前就能供教學實驗課堂用，即使順利引進的設備，安裝、調試和培訓以及建立規范的實訓室也需一定時間，因此教研室成立之初，有一些基礎課程不得不側重于理論學習。比如，《機器人應用基礎》這門課程既是專業核心課也是基礎課，比其余核心課較早開設，極有可能設備尚未完全投入使用，但出于安全考慮，引進的工業機器人暫不會對師生開放使用，學生不能進行基本的機器人實體結構的認知學習和簡單的機器人動作參觀學習，只能在理論課堂上通過動態畫面和相關視頻了解工業機器人的結構和動作模式。很顯然，課堂效果并不理想。工業機器人的相關課程具備較強的實踐性，包括機器人的裝配、編程、調試和故障診斷，都需要工業機器人設備來實踐教學，機器人實驗環節對于鍛煉學生的實際操作能力很重要，即便后期開課時設備已準備好，由于設備投入使用時間不長，實驗和理論教師未能熟練操作儀器，在開展實驗課時，未能最大化地發揮設備的價值，導致設備利用不充分。

結語

綜上所述，應用型本科院校工業機器人技術課程的改革需要根據現行教育體制，順應新工科發展背景，突出對應用型人才的培養。通過對教學內容、教學方法、以及師資力量等多方面的改革來提高教學質量，培養出理論知識扎實，實踐能力突出的應用技能型人才。

參考文獻

[1]魏嘯天.機器人教育在中小學的應用初探[J].中國信息技術教育，2016（06）：101-102.

[2]陳靖元.基于工業4.0思想的某企業信息化與工業化深度融合規劃與建設研究[D].浙江工業大學，2015.