關于工業機器人教學課程體系的探討

王健翔

（江蘇省昆山第一中等專業學校 江蘇昆山 215300）

機器人產業是高端智能制造發展的一種代表，在新一輪工業革命中極大地推動了制造業的發展。當前，我國是機器業發展比較快的國家。政府也比較重視機器人技術的研究，并將機器人的研發作為重點課題。機器人在工業領域中也得到了廣泛的應用，其能夠在相關的機器領域中進行研發、集成、安裝、維護。工業機器發展中最為嚴重的問題是工程師的缺乏。為此，針對智能制造業，如何推進機器人產業的發展成為亟待解決的問題。

一、工業機器人教育現狀

（一）機器人專業人才現狀

工業機器人的應用是多個學科相互交叉、相互融合的行業，最為明顯的特征是三高一低，也就是高技術、高人才，高資金。當前，企業對這方面的人才要求是能夠熟練掌握相關專業知識，能對工業機器人的問題進行分析、解決，并結合相關流程進行二次開發和具備相關的管理經驗，同時還能將軟硬件相結合，盡可能地降低試錯成本，提高工作效率。然而，這種技術人才相當稀缺。對于當前的教育教學來說，學校最為重要的任務就是要培養機器人方面相關的技術人才，讓他們能夠結合不同的工藝來實現相關流程的二次開發，以此對市場進行開拓。[1]

（二）國內外現狀

為了更好地適應市場的發展需求，很多學校都開設了機器人專業課程，培養的專業人才主要是以開發較為新型的專業機器人為主，研究出自動駕車、復制行為的機器人等高端機器。此外，一些大學在本科教育階段就推出機器人專業教育，開設了相關的網上公開課，通過這種方式讓更多的學生能夠喜歡機器人相關專業知識的學習。學校通過系統化知識的教學提升學生的專業能力，其中包括交互、感知以及人工智能等方面的知識。國內除了對機器人進行研究之外，一些院校針對工業機器人方面也設置了一些對口的專業。其專業設置的目的主要是讓學生掌握相關的理論知識，提高專業技能，為國家和社會重點培養研究型人才。這些院校重在培養高素質、高層次的碩士和博士人才。對于機器人行業來說，其崗位的要求高、針對性比較強。此外，高職院校主要是培養面向生產一線的技能人才，其理論教學相對比較匱乏。其開設年限一般是一年到兩年時間。這就不能滿足工業機器人相關專業人才的需求。當前，很多院校都開設了機器人專業，在人才培養上不僅僅是要培養研究型人才，也不是培養操作型人才，而是要培養具備理論知識加實踐技能的高素質復合型人才。這樣才能更好地解決目前機器人行業所存在的問題。

（三）課程開發現狀

首先，國外相關公司在培訓過程中，在小學就開始實施從學校到工廠的直線型培養策略。整個課程體系的構建相對比較完整，且具有連續性。這些公司在教學中，對學生所要掌握的相關知識都具有一定的前瞻性和教學針對性。這樣就使得整個教學體系變得更具層次性，顯得更專業合理。通常在目標設置的過程中，他們大多是以培養具有較強設計能力的實際操作人員為目標的。國內則是將兩者分開，要么重視培養技能型操作人才，要么偏向于設計型人才。我們的一些學校在教學目標的設置上，會以學段的形式進行區分。這并不是科學合理的區分方式。其次，我們從教學內容方面進行分析。國內國外在內容上沒有很大區別，所有的教學內容都是圍繞工業機器人的實際操作進行設計的。國內部分學校還開設了教學實訓平臺。這樣能為學生前期的學習營造良好的學習氛圍。最后，從教學方法上進行分析，國內外教學方法的使用各具特色。國外所使用的一些教學方法，注重理論教學與實際操作的關聯性，并且將職業技能培訓作為學生終身職業發展的重要手段，更加注重學生職業修養的培養。這一點在教學過程中體現得較為明顯。國內的教學更偏向于學生技能的培養，通常的教學做法是以盡量短的時間，讓學生掌握高超技能，并盡早地完成相應的培訓計劃。[2]

二、工業機器人教學課程體系的構建策略

（一）明確課程構建思路，制定課程體系

當前，高等教育是為了培養高素質的創新型人才，以此適應工業革命的發展需求。為此，機器人專業課程體系的構建要注重以市場需求為導向，根據市場需求制定相關的課程內容。首先，學校要對市場的發展需求進行調研，根據本專業崗位和人才能力方面的需求，制定完善的課程體系。其次，在深入調查的基礎上，學校要讓企業提出寶貴的建議，并在課程體系中加以落實。學校要明確課程的構建思路，針對課程內容及學校的實際情況來開展教學，以此更好地提升教學效果。

（二）構建完善理論課程體系，制定課程內容

機器人專業要基于專業以及行業特點，從行業需求以及系統工程的角度上完善知識體系。學校要構建完善的理論課程內容，強化電子工程、計算機科學、機械制造等相關的知識內容，讓學生能夠將電子工程、計算機科學、機械制造等內容相互結合，掌握工科基礎知識和掌握工業機器人結構以及控制技術、工業機器人集成技術、檢測機器人相關傳感技術、編程等。這樣，學生才能具備綜合應用能力，解決機器人相關問題，能夠擔任工業自動化工作，尤其是工業機器人的集成應用、技術開發、調試、操作、管理等方面的工作。[3]

（三）基于培養目標，扎實鞏固基礎知識

基于本科機器人自身的培養目標，學生在保證扎實掌握基礎知識內容的基礎上，要學習相關的課程體系內容。機器人專業大體上主要包括傳感技術、通信技術以及控制技術，理論課程內容為檢測機器人的傳感技術，熟悉掌握工業機器人的控制技術。其理論和技術部分主要包括基礎和理論方面的知識；課程包括數字電子技術、模擬技術、電路、自動控制技術等；編程主要包括工業和應用課程內容；系統集成包括機器人嵌入和拓展領域。具體來說，該專業要以工業機器人編程作為系統課程內容并以此作為支撐，綜合提升學生對智能機器人的設計能力。

（四）強化實踐課程體系內容

學生的實踐環節主要包括設置獨立實驗、課程、實習、項目訓練、創新知識內容等。這樣能體現知識從基礎到實踐、綜合、認知等各個層次的實踐教育特色。具體來說，其主要包括CAD實習、EDA實習、組裝、調試等相關的內容。此外，學生還要學習工業機器人相關的編程操作，MATLAB與機器人仿真的訓練方式，各種集成化的綜合訓練項目，然后進行應用實踐，對機器人進行調試安裝。在應用課程實習中，學生要掌握相關的控制和訓練項目，進行課程設計。學校通過這種方式能夠在一定程度上提高學生的實踐能力，將理論和實踐相互結合，從而達到強化教育教學效果的目的。在機器人專業教學中，教師還要不斷探索結合生活實際的教學策略，將理論和實踐相互結合，從而達到提升專業教學的目的。[4]

三、結束語

機器人高度集成技術的人才可以說是相當稀缺的。對于當前教育教學來說，學校最為重要的任務就是要培養熟悉機器人技術的相關人才，同時要結合不同的工藝來實現對人才的二次開發，以此對市場進行開拓。當前，很多院校都開設了機器人專業，在人才的培養上不僅是培養研究型人才，也不是培養操作性的人才，而是培養具有理論知識和實踐能力的綜合型人才，以此更好地解決該行業存在的問題。學校要在深入調查的基礎上聽取寶貴建議，并在課程體系中加以落實，在理論教學中要重點圍繞公共以及專業課程等內容進行開展，讓學生能夠擔任工業自動化工作，尤其是工業機器人的集成應用、技術開發、調試、操作、管理等方面的工作。教師通過這種方式，在一定程度上能夠提高學生的實踐能力，將理論和實踐相互結合，從而達到強化教育教學效果的目的。在機器人專業教學中，教師還要不斷探索課程體系的構建策略，以此更好地提升教育教學效果。