新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)方案探究

文/吳新淮

機(jī)器人工程專業(yè)作為社會新階段的發(fā)展產(chǎn)物，與社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著不可分割的聯(lián)系，是面向未來技術(shù)社會的一個(gè)全新的專業(yè)，因此，發(fā)展過程會對于傳統(tǒng)教育模式、教學(xué)理念、方法帶來一定的沖擊，以滿足專業(yè)建設(shè)過程中的現(xiàn)實(shí)需求。文章結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，針對新工科背景下工業(yè)機(jī)器人的專業(yè)建設(shè)方案做如下分析，并從專業(yè)理論設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)方式等方面淺談個(gè)人看法，以供參考交流。

一、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)面臨的問題

當(dāng)前，我國職業(yè)教育雖然在規(guī)模上取得了較大的發(fā)展，但在整體辦學(xué)質(zhì)量上仍存在諸多問題，如專業(yè)設(shè)置過程中知識綜合能力不足、缺乏有效的專業(yè)實(shí)踐能力、技術(shù)創(chuàng)新能力有待提升等。伴隨市場經(jīng)濟(jì)體制的不斷變革以及科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)手段的運(yùn)用，機(jī)器人技術(shù)的研究成為教學(xué)部門以及社會企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。就當(dāng)前實(shí)際情況來看，新工科背景下，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)中還存在很多不足，如機(jī)器人生產(chǎn)中的零部件產(chǎn)品質(zhì)量不高、機(jī)器人研發(fā)、制造以及維護(hù)等專業(yè)較強(qiáng)的核心技術(shù)有待健全等，都是課程設(shè)置中需要正視的問題[1]。同時(shí)，學(xué)校從整體發(fā)展定位角度考量，未來各行各業(yè)領(lǐng)域的開發(fā)都將逐步實(shí)現(xiàn)少人化、無人化作業(yè)。例如，一些深海、高空等高度危險(xiǎn)的職業(yè)，也需要培養(yǎng)精通機(jī)器人操作技術(shù)的相關(guān)人才，但是在此過程中由于缺乏相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)建設(shè)過程仍需要經(jīng)歷一段漫長的探索之路。

近年來，部分國內(nèi)職業(yè)院校對于新工科背景下的機(jī)器人專業(yè)建設(shè)工作，也進(jìn)行了不同程度的探索，但是很多內(nèi)容仍停留于表面，如多是采用校企合作的專業(yè)辦學(xué)模式，因此，這種專業(yè)設(shè)置過多重視形式感，而沒有考慮到實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容。同時(shí)，大部分職業(yè)院校在該專業(yè)教學(xué)過程中，仍是采用傳統(tǒng)的教學(xué)體系、課堂知識傳授方式，在知識考量問題上也是采用傳統(tǒng)的閉卷知識點(diǎn)測試的方式，因此，這種形式化的改革，很難適應(yīng)新的專業(yè)人才培養(yǎng)要求。如在機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)以及專業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏有效的連接，相關(guān)專業(yè)教師在各課程教學(xué)過程中，由于在知識體系以及指導(dǎo)思想上存在一定的差異化，這就導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中缺乏體系化，在零散的知識點(diǎn)記憶中，往往會使學(xué)生失去興趣。受到經(jīng)費(fèi)以及實(shí)習(xí)基地等外部條件的限制，導(dǎo)致學(xué)生的認(rèn)識實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)以及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等相應(yīng)環(huán)節(jié)多是一些重復(fù)性的內(nèi)容，從而導(dǎo)致實(shí)習(xí)內(nèi)容不夠全面，甚至出現(xiàn)了實(shí)習(xí)內(nèi)容與專業(yè)課程不相關(guān)聯(lián)等問題[2]。

因此，面對上述一系列問題，就需要學(xué)校相關(guān)部門進(jìn)一步做好實(shí)際調(diào)研及研究工作，在不斷的實(shí)踐過程中，總結(jié)專業(yè)建設(shè)中存在的不足，打破舊模式的束縛、不斷提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。如在人才培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，有效解決傳統(tǒng)教學(xué)過程中理論與實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié)，以及實(shí)踐教學(xué)過程中連續(xù)性不強(qiáng)等問題。

二、新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)的現(xiàn)有基礎(chǔ)

以筆者所在學(xué)校為例，學(xué)院機(jī)器人專業(yè)是經(jīng)教育部審批，校內(nèi)專業(yè)建設(shè)中重點(diǎn)專業(yè)之一。當(dāng)前，學(xué)院在課程開設(shè)中也有一批機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的課程，為專業(yè)建設(shè)提供一定的現(xiàn)實(shí)參考，如機(jī)械類、電子電工類、自動(dòng)化類、控制工程類以及傳感與檢測技術(shù)類基礎(chǔ)課程等。并且經(jīng)過近幾年的專業(yè)準(zhǔn)備工作，學(xué)院已掌握了工業(yè)機(jī)器人建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。

學(xué)院具備新工科背景專業(yè)的學(xué)生，在參與大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，大學(xué)生機(jī)器人比賽或者與機(jī)器人相關(guān)其他比賽時(shí)，也取得了較為理想的成績。相關(guān)研究部門長期致力于機(jī)器人研究也取得了有效進(jìn)展，獲得了合作企業(yè)的認(rèn)可[3]。同時(shí)，經(jīng)過近幾年的籌備，學(xué)院在該專業(yè)設(shè)置上已經(jīng)制定較為科學(xué)的人才培養(yǎng)方案，在依托傳統(tǒng)工科專業(yè)技術(shù)上，取得了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前已經(jīng)構(gòu)建了較為科學(xué)的實(shí)驗(yàn)資源，保證為學(xué)生提供高水平服務(wù)。同時(shí)，基于校企長期合作關(guān)系，該專業(yè)設(shè)置中，能夠與企業(yè)簽訂長期的戰(zhàn)略合作協(xié)議，設(shè)立研究中心，為新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)提供良好的辦學(xué)基礎(chǔ)。

三、工業(yè)機(jī)器人建設(shè)的新思路

對國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人專業(yè)方向人才培養(yǎng)模式進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并對學(xué)院相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行有效總結(jié)，探索新工科背景下工業(yè)機(jī)器人建設(shè)的新思路。即新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)需要緊隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，培養(yǎng)出社會需求的專業(yè)性人才，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，不斷優(yōu)化整個(gè)課程構(gòu)建體系。針對新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)頂層方案的設(shè)計(jì)，主要從兩個(gè)方面著手：一是加強(qiáng)理論教學(xué)工作，通過通識基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；二是要進(jìn)行完整的、系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，形成一個(gè)實(shí)踐與創(chuàng)新有效結(jié)合的新教學(xué)模式。構(gòu)建一條基于項(xiàng)目培養(yǎng)為主體的新模式，這個(gè)過程中，可以堅(jiān)持以“模塊化課程、系列化項(xiàng)目以及團(tuán)隊(duì)化指導(dǎo)”為主要改革目標(biāo)，通過對行業(yè)、企業(yè)以及畢業(yè)生三個(gè)群體的實(shí)際情況調(diào)查，充分把握行業(yè)需求、崗位分布以及知識能力三個(gè)方面的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建以能力培養(yǎng)為主線，目的明確、循序漸進(jìn)的項(xiàng)目教學(xué)體系，不斷強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)知識的實(shí)際運(yùn)用能力，使學(xué)生可以在住校期間為未來工作能力提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

四、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)實(shí)施方案

（一）科學(xué)設(shè)置“機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)”專項(xiàng)訓(xùn)練項(xiàng)目，這個(gè)過程可貫穿于整個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)期，具體項(xiàng)目內(nèi)容可包括機(jī)器系統(tǒng)的調(diào)試、電路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及傳感器等，可在最后的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中統(tǒng)一體現(xiàn)教學(xué)成果，從而考察學(xué)生的綜合能力。

（二）積極鼓勵(lì)學(xué)生參與相關(guān)專業(yè)比賽，通過參加機(jī)器人設(shè)計(jì)相關(guān)的主題活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)和創(chuàng)新能力，并且在這個(gè)過程中，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，為后期實(shí)際崗位工作實(shí)踐做準(zhǔn)備。

（三）積極開發(fā)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，從而不斷加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)、學(xué)、研的整體能力，與企業(yè)加強(qiáng)協(xié)作關(guān)系，建立起以實(shí)際運(yùn)用為導(dǎo)向的教學(xué)研究基地，打造穩(wěn)定的人才培養(yǎng)目標(biāo)，在學(xué)校為學(xué)生相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，從而提升學(xué)生專業(yè)的綜合水平。

（四）不斷改革當(dāng)前教學(xué)方式，項(xiàng)目教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比較存在較大差異，如教學(xué)過程中涉及內(nèi)容較多、場地較分散以及教學(xué)周期較長等，從而需要對相應(yīng)的教學(xué)模式進(jìn)行變革。一定程度而言，課程項(xiàng)目教學(xué)過程中相關(guān)的內(nèi)容組織可由教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，學(xué)年項(xiàng)目由學(xué)工部門和相關(guān)部門聯(lián)合管理，畢業(yè)項(xiàng)目由校企聯(lián)合指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行管理。這個(gè)過程中，為了教師在教學(xué)過程中能夠了解學(xué)生的實(shí)際情況以及與其他部門形成統(tǒng)一的關(guān)系，可借助多媒體等工具，來進(jìn)行相關(guān)信息的實(shí)時(shí)查閱，具體如項(xiàng)目的申請、進(jìn)展監(jiān)控、師生交流以及成果展示等。

在實(shí)際改革過程中，要將落實(shí)新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)人才培養(yǎng)模式作為重點(diǎn)內(nèi)容，爭取做到專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新教學(xué)的有效統(tǒng)一。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況建立起相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究室，為學(xué)生實(shí)踐研究工作創(chuàng)設(shè)良好的條件，從而真正提升人才培養(yǎng)的整體質(zhì)量。

（五）建立起新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)知識考核新模式，由于機(jī)器人專業(yè)相關(guān)課程理論與實(shí)踐結(jié)合性較強(qiáng)，傳統(tǒng)課程考核過程中，多是采用卷面的方式，這種考核存在一定片面性，不能綜合體現(xiàn)出學(xué)生的整體水平。因此，這個(gè)過程中，就需要引入課程分段考核、大小測試相結(jié)合以及增加學(xué)生平時(shí)成績等方式，從而建立起多元化的考核體系。

具體到學(xué)生的考核模式，可由平時(shí)課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐和期末考試成績?nèi)齻€(gè)部分組成，期中期末成績可占整個(gè)考核的50%。同時(shí)，不斷拓展相關(guān)考核內(nèi)容、豐富考核形式，將傳統(tǒng)單純理論知識的考核側(cè)重于理論與實(shí)踐綜合考量，在不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，有效提升學(xué)生的創(chuàng)新能力[5]。

五、結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的市場經(jīng)濟(jì)體制不斷受到?jīng)_擊，人們的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式也在不斷進(jìn)行深層次的變革。新工科背景下，工業(yè)機(jī)器人專業(yè)不僅是新時(shí)期的產(chǎn)物，也是未來行業(yè)發(fā)展的趨勢，是工業(yè)生產(chǎn)代替人工產(chǎn)生的關(guān)鍵，學(xué)校作為相關(guān)人才培養(yǎng)的重要搖籃，被時(shí)代賦予教育的新使命。由于新工科背景下工業(yè)機(jī)器人專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)新內(nèi)容，因此，傳統(tǒng)的教學(xué)模式需要經(jīng)過不斷的變革，才能在實(shí)際教學(xué)過程中運(yùn)用。工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)最終目的是用于生產(chǎn)，相關(guān)專業(yè)設(shè)置過程中也需要將實(shí)踐放于重要位置，并結(jié)合相關(guān)專業(yè)的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，從而制定出一套真正適合該專業(yè)的建設(shè)方案。