高職工業機器人教學的創新與實踐研究

蔡 艷

（南京科技職業學院，江蘇 南京 210048）

1.引言

工業機器人是指通過多關節連接的機械手，因為其靈活自由被廣泛應用于工業生產之中，如常見的六軸工業機器人、七軸機器人等等，可以使用多種生產環境與場所。如下圖1分別是五軸工業機器人以及六軸工業機器人。

圖1 工業機器人

在應用過程中，工作人員需要將其設定成某種固定的程序，利用智能系統操作機械手運轉，從而完成相應的生產工作。除了自主運行之外，人類還可以通過遙控裝置對其進行人工操作，工業機器人的核心技術是人工智能技術、機械技術以及傳感技術，通過將機械技術與傳感技術融合到一起，可以實現遠距離控制，這無論是對生產效率的提升還是生產安全都提供了一定的保障，教師除了關注學生專業技術之外，還要培養他們的創新能力以及職業素養，緊跟時代發展的步伐，讓工業機器人可以適應更多的環境，提高企業的經濟效益。

2.高職院校工業機器人教學中存在的問題

2.1 學生對于本專業認識程度不夠

高職院校的工業機器人課程與其他課程是存在著一定區別的。在初級以及中級教育階段，學生們遇到過與基礎課程相關聯的內容，如數學和高數、語文和漢語言、計算機和編程等等，但是對于工業機器人課程來講卻沒有任何基礎課程與其對應。這就增加了學生的學習難度，他們需要從工業機器人最為基礎的知識學起，例如機器人在工業生產中工作方式、工業機器人的操控方法，工業機器人的程序設置，甚至在初始階段還需要其了解最基本的工業機器人結構，這就導致開展工業機器人教學的時候，教師只能夠從最基本的工業機器人知識入手。

在教學過程中講不講基礎知識是一大難題。如果教師不講解這部分基礎知識，在后續的工業機器人課程講授中，學生什么也聽不懂，逐漸喪失了本課程學習的興趣。如果講的話，又會耽誤教學的效率。

2.2 高職院校課程不合理

高職院校是培養工業機器人高素質人才的地方，其目的是培養理論性和實踐性雙優的應用型人才。為此，在開展課程活動的過程中，高職院校要認識到職業教育與本科院校的區別，凸顯職業教育的特色。高職院校作為培養專業技術人才的搖籃，必須認清其與本科院校的差異所在，走職業教育路線，培養具有職業技能以及一線崗位工作能力的實踐性人才。由于缺乏辦學經驗以及無法開發出屬于本校的教學特色，在教學改革中，高職院校難以擺脫本科院校的影子，甚至部分高職院校過度模仿本科院校，忽略了職業教育的特殊性。如在工業機器人教學過程中，教師為了夯實學生的基礎，通常會側重于理論課程的安排，占據了全部課程的大部分內容，而忽略了實踐課程，導致理論課程與實踐課程出現失衡的問題。如果下一節課再開展實踐練習的話，學生很難去將之前的理論知識聯系起來，導致理論知識與實踐內容脫節，加之高職學生的基礎較差，缺乏良好的學習習慣，很難做到自主性的聯系，其學習的質量相對較差。

2.3 實訓教學資源不足，阻礙了實踐教學的順利開展

工業機器人的成本比較高，為此，學校只能夠構建少量的實體機器人來為學生的實踐教學提供機會。為了提升實踐教學的效率，教師不得不為學生們演示工業機器人的操作過程，將實訓課程變為理論課程，甚至部分學校的生源較多，幾個班級共用有限的實踐教學資源。學生真正動手少之又少，這阻礙了高校工業機器人專業的順利發展，時間一長，學生對于這種形式化的“實踐課程”開始不感興趣，實踐課程最終流于形式，失去了真正的意義。學校應該著重解決學生的實訓資源不足的問題，如與企業簽訂協議，低價收購企業淘汰落后的設備，作為學生認識實習。甚至部分教師還可以將廢舊落后的設備進行維修和改裝，再一次利用到本專業的實踐教學中。

3.有效提升高職院校工業機器人教學水平的具體措施

3.1 明確高職院校工業機器人課程的培養目標

課程目標是教學的核心內容，之后設定出科學合理的課程目標，后續的人才培養工作才能順利進行，高職院校也能切實為社會培養出可用之才，高職院校為社會培養的是技能型人才，因此其教學的主要目的就是提高學生的動手能力，讓學生能把所學知識運用于崗位工作中。所以，高職院校應該立足于崗位需求，著重提升學生的基礎知識水平，培養學生的實踐操作能力。此外，學校也需要培養學生的創新精神、艱苦奮斗精神等，只有這樣，學生才能成為獻身一線的高精尖工業機器人才。

3.2 優化課程教學體系，注重理實一體化教學的開展

工業機器人行業對人才的技術性與專業性要求非常高，因此，高職院校的工業機器人課程，也應該根據行業的發展優化課程教學體系。首先，學校應該立足于本校的實際情況，合理調整實踐課與理論課的比例，讓兩者均衡起來。其次，高職院校應該重視實踐教學，做到理實一體，如此學生既能提升實踐操作能力，又能深化對理論知識的理解程度。

一是讓理論和實踐相匹配。當前工業機器人課程理論與實踐不銜接的情況十分嚴重，既教師教授完學生理論知識后，不能及時為學生安排實踐課，鞏固學生課程所學，并借此提升學生的技能操作水平，針對此問題，教師可以從以下兩個方面進行調節，其一，合理安排理論課與實踐課的教學內容以及學習時間，讓二者的步伐一致。在教授完學生理論知識后，立馬為學生安排實踐課。其二，若是理論與實踐的時間無法調節，那么教師就可以為學生布置任務，讓學生利用課下實踐自己完成實踐。這就需要在理論教學時，教師采用案例教學法，將企業工業機器人生產的真實案例引入課堂，然后讓學生課下自己搜集資料做進一步探究。其三，將理論課與實踐課合二為一。既教師將一堂課劃分為兩部分，前半堂課用來教授學生理論知識，后面的時間為學生安排實踐，讓學生對前面所學的知識點進行實踐。

二是完善教學內容改善教學內容。工業機器人知識是隨著時代發展與科技進步而不斷變化的，高職院校的教學內容，也不能幾年如一日完全按照教材教學，不只變通，科學、合理的教學內容應該包含以下三方面的內容：首先，當前工業機器人的發展現狀，以及行業應用。其次，當前市場上最為常用機器人的工作原理，制作流程、開發過程等。最后當前工業機器人的維修、管理流程等。雖然教學內容需要與時俱進，但也不意味著完全脫離教材，在教學時，教師應該將行業知識與教材內容合理結合起來，這樣學生才能掌握更為全面的工業機器人知識。此外，為提高學生知識的實用性，學校也需要注重校企合作，與企業建立起緊密的合作關系。

三是創新多樣化的教學方法，豐富學生的認知。工業機器人課程系統性較強，學生在學習過程中會遇到較多抽象概念，這增加了學生的理解難度。如果教師不注重應用新式教學手段，依舊進行灌輸式教學，就會導致學生喪失學習工業機器人課程的興趣，學生的學習效率也會下降。因此，在素質教育背景下，教師應以培養學生的理論理解能力和實踐應用能力為教學核心，采取有效教學手段，比如項目項目教學法、小組教學法、情景教學法等，切實提升授課質量。項目教學法在職業教育中有著普遍應用，教師與企業人員合作，用真實案例對學生進行教學，讓學生對案例內容進行小組討論，讓每位學生都參與到項目當中，并且針對項目中出現的問題進行有效解決，提升了學生的理論應用能力和創新能力。這為日后學生走向工作崗位奠定了基礎，培養了學生在工作中的各項能力，讓學生認識到了團隊合作的重要性，學生也對工業機器人課程有了新的理解。

3.3 利用人工智能技術，加快專業化建設

人工智能的不斷發展，給信息技術的應用帶來質的飛躍，其在各個信息技術領域的不斷滲透，促進了各項技術的融合，給各個領域的專業建設帶來深遠的影響。我們可以通過大數據的思維和技術，對處理結果和價值進行深入分析和研究，以大數據的體量和類型為基礎的專業建設更加符合時代需要，同時也推動了教學領域的發展，我們可以通過互聯網技術對教學方法進行創新，促使工業機器人專業的教學模式更加貼近學生的認知規律。將工業機器人教學中的難點制作成網課分享到網絡空間的教學方法，給學生在課下進行預習或者復習帶來極大便利，在平臺的維護方面，學校要引起重視，保證平臺順利運行的同時，也要對課程內容進行處理與篩選，學校和教師可以對教學資料或者國家工業機器人相關的政策進行解讀之后，發布到網課平臺供學生學習使用。當然，對于行業前瞻信息的發布也是必不可少的，教師可以將自己收集到的相關信息進行整理發布，促使學生對新一輪工業革命有更加深刻的認知。如此，便大大增加了學生獲取專業知識的渠道，縮短了前沿信息的傳播路徑，讓學生可以更快地獲得最新的技術知識和行業信息，突出課程的實效性和實用性。

4.結語

通過上面的內容，我們可以發現工業機器人對于在工業生產中具有一定的價值，而高職院校則是承擔著工業機器人專業人才培養的任務。學校應該給予該課程足夠的重視，采取相應的措施來平衡理論與實踐的比例，讓學生在掌握扎實基礎知識的同時，提高他們的實踐能力，這不僅可以符合企業的實際需求，更是提升學生就業競爭力的有效手段，對于高職院校特色教育發展以及工業機器人生產水平的提升有著極大的幫助。