《工業機器人技術及應用》課程教學改革的研究與實踐

寇曉培 張濤然

摘 要：工業機器人技術及應用課程主要面向自動化專業、機械設計制造及其自動化專業的學生傳授工業機器人控制系統組成、示教——再現等方面的專業知識，培養學生工業機器上示教編程和自動化生產線調試的能力。本文通過分析工業機器人技術及應用課程存在的教學問題，對該課程的教學方法進行了有益的探索。通過課程教學改革的實施結果表明在培養學生對工業機器人知識的掌握和應用能力的提高方面取得了良好的效果。

關鍵詞：工業機器人技術及應用;教學改革;工程實踐

正如比爾·蓋茨所言：機器人將對人類的工作、交流、學習和娛樂等方面產生重要而深遠的影響，如同計算機在過去幾十年中給世界所帶來的改變一樣。工業機器人是機器人家族中的重要一員，也是目前技術發展最成熟、應用最多的一類機器人，可在保障穩定優質生產的同時大幅提高生產效率，降低次品率。工業機器人作為先進制造業中不可替代的重要裝備，已經成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志之一。國內機器人產業所表現出來的爆發性發展態勢，將帶來對能安全和熟練使用工業機器人的作業人員的大量需求[1]。本文通過探索《工業機器人計算及應用》課程的改革，讓學生通過該課程能夠熟練掌握工業機器人的操作、維護、保養等方法并兼顧掌握相關理論知識。

1 《工業機器人技術及應用》課程概述

《工業機器人技術及應用》課程是工業機器人技術專業的核心課程，實踐性較強[2]。通過該課程的學習，學生可以熟練操作工業機器人，掌握典型工業機器人的在線示教方法，具備分析和解決工業機器人編程問題的能力。

2 《工業機器人技術及應用》課程的教學現狀

依據當前社會對工業機器人示教人才、調試人才和操作人才迫切需求的形勢，目前《工業機器人技術及應用》的教學方式還存在一些不合理之處：（1）教材內容陳舊，形式單一。課程的教學內容更新遠落后于機器人技術和人工智能的最新發展，這是“機器人”學科普遍存在的問題。（2）缺少實踐環節。工業機器人的基本工作原理是示教——再現，示教尤為重要。目前，教師課堂講授的內容過多，學生缺少獨立思考和動手實踐的環節，導致學生對應示教和再現理解不夠深刻。（3）缺少具有工程實踐背景的一線教師。機器人應用技術是一門新興的技術，有的高效教師雖進行過相應的操作培訓、暑假實踐等，但缺少直接參與工程項目的經驗，對工業機器人技術的應用理解不夠深刻，使學生的學習難度增大。（4）缺少可供學習操作的教學設備。機器人實驗室的建設成本較高，傳統教學過程中進行理論講解，視頻學習，學生缺少實驗操作，無法激發學生積極深入學習機器人技術的興趣。

3 《工業機器人技術及應用》課程的教學改革

（1）教學內容以教材為主，網絡為輔，緊跟機器人前沿技術的最新發展步伐。對于教材中學生應該掌握的理論知識，教師在上課前可先通過網絡收集最新的相關案例或者小視頻，授課時引出案例，以激發學生學習興趣;課程結束時布置一個“課題任務”，分小組讓學生課下進行調研、信息檢索等活動，以此讓學生更加關注工業機器人行業前沿，增長見識，明確規范等。（2）改變授課模式，以學生為主導。目前，高校授課方式大多以教師講解為主，并且大多講解的是教材中的知識點。但由于課程內容大多為傳統的基礎知識，缺乏國內外機器人技術的前沿進展和最新成果的介紹，以至于導致學生的學習興趣和學習主動性不高，無法起到夯實學生學科基礎的作用，也無法達到拓展學生知識面的作用。為此，可以通過學生分享自己課題任務的成果方式，讓學生走上講臺，這樣不僅可以提高學生學習的興趣，也可以鍛煉學生的膽識，同時教師也可以通過學生的分享提高自己。（3）應用線上和線下的教學技術，提高學生自主學習的興趣。教師可通過教學軟件，在授課時通過軟件讓學生簽到，也可隨機提問學生，或者讓學生搶答等方式授課，可以提高學生的主動性，加強互動，也讓學生更加集中注意力聽講。另外可將教學課件、習題及答案等教學相關材料放在遠程端口，以供學生課后自學。（4）理論與實踐相結合，學生走進實驗室?！豆I機器人技術及應用》課程最重要的在于教會學生如何操作工業機器人，即學生應該掌握在線示教的方法?？梢宰寣W生以團隊合作的形式完成一個工業機器人的“在線示教”，這樣不僅可以讓學生鞏固已學知識，也能將已學知識應用在示教過程中。（5）組建教學團隊。在師資方面，學校一方面可引入具有工業機器人工程項目背景的專業人才從事一線教學;另一方面可通過校企合作，派送本校教師進企業參與工程項目實踐，企業工程師駐校與在校教師共同開發與實驗設備相適應的實驗指導書、出版教材等。學校還可通過寒暑假開展工業機器人培訓班，對教師進行機器人操作編程、虛擬仿真培訓等，培養一批具有機器人教學能力的專業教師。（6）改革考核方法。修正考核單一，由期末考試決定最終成績的傳統考核方式，采用多種方式手段考核。如，期末成績和平時作業、課堂分享、課程任務完成情況等多種方式結合，比例可根據實際情況分配。

4 結語

筆者在重慶郵電大學移通學院機械設計制造及其自動化專業的《工業機器人技術及應用》課程教學中嘗試了本文所講述的教學方法，所在智能工程學院不斷的引進有機器人工程背景的專業人才，也在通過校企合作，實施校企雙平臺教學，通過實踐該課程取得了良好的改革成效，如課堂上教師教學目標更容易完成，學生容易接受也更加樂于學習工業機器人技術;課下學生能積極主動的討論學習，并且較高質量的完成課題任務。

參考文獻：

[1]蘭虎.工業機器人技術及應用[M].機械工業出版社，2017.9.

[2]楊立，倪文彬，朱潤峰.新工科背景下課程教學改革與探索——《工業機器人技術》課程[J].低碳世界，2019，9（12）：331-332.

[3]孟穩.工業機器人專業“課程思政”教學的探索[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（01）：3-5.

[4]陳德潮.大數據背景下機器人學課程的教學改革研究[J].科技風，2020（05）：56.

項目說明： ①重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：183002）;

②重慶市普通本科高校新型二級學院建設項目（渝教高[2018]22號）