工業機器人技術及應用課程建設的探索

譚智

摘? 要：應用工業機器人是實現中國制造業轉型升級的關鍵技術，預計到2025年我國機器人市場會保持30%以上的高速增長率。我國要實現制造業轉型升級，高職院校就要滿足機器人市場的技術技能型人才需求。并且在新一輪工業改革中，要革新工業機器人技術及應用課程，圍繞市場人才要求，以工業機器人專業技術人才為范本，建立新型的一體化機器人專業教育體系以及課程體系。文章針對工業機器人專業人才需求和培育現狀，提出了課程開發理念、校企協同引入虛擬仿真和企業工程項目等，從而實現高職專業課程教學與企業人才需求的無縫對接，以滿足工業機器人應用的人才需求。

關鍵詞：工業機器人;技術及應用;課程建設

中圖分類號：G718.5? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1671-0568（2019）27-0051-03

經濟轉型發展下，智能技術以及信息技術成為工業發展的新型技術，其產品以及技術設備等逐步取締了人力生產。在未來十年間，工業還會不斷地替換傳統生產方式，用工業機器人實現工業一體化、集約化和高效化發展。為適應社會發展趨勢，高職正在機電一體化技術類專業中開設工業機器人技術及應用課程，或者是獨立開設工業機器人技術專業，這些課程應面向機器人產業發展和應用技術型人才需求，完善和健全課程內容及教學體系，以解決機器人產業急需發展的關鍵問題。

一、工業機器人技術人才需求和課程教學現狀

1.工業機器人技術人才需求現狀。工業機器人應用是實現中國制造業全面轉型升級的技術手段，現階段我國機器人市場需求量高達67000臺，總數占全球的30%以上，名列全球首位，且在2025年以前中國機器人市場還會呈現持續增長趨勢。為進一步推動制造業轉型升級，達到機器換人的目標，解放勞動生產力，高校需要培育出工業機器人應用技術的技術型人才，高校專業人才培養則需要與企業實現定向人才傳輸，保證人才培養和企業人才需求的無縫對接。自從我國啟動“863計劃”以來，機器人始終是研究與開發的重點支持項目，但在研發過程中也面臨工業機器人專業應用工程師稀缺問題，隨著機器人在工業領域應用的爆炸性增長勢態，高職工業機器人技術專業要面向系統與開發、技術集成、系統安裝以及技術管理等規劃高層次人才培育機制，以滿足我國工業機器人技術與應用人才需求。

2.工業機器人技術及應用課程現狀。在國內外的機器人人才培養中，許多大學開設了機器人專業課程，以研發新型智能機器人為主，課程內容集中在機器人交互、感知以及人工智能方面，還開設了機器人專業網絡公開課。我國則是按照專業課程體系，面向工業機器人零部件加工、整機裝配以及拆裝維護等應用型能力，制訂人才培養方案，且課程主要是以理論課程為主，實踐課程課時不足;課程體系不夠完善，內容混雜，主次不清，缺乏清晰的教學目標以及人才就業方向;教學方法單一，還沒有設置網絡課程，基本上都是在課堂和實訓中展開教學，學生的學習渠道和鍛煉機會有限;枯燥的課程內容削弱了學生的學習興趣，讓學生對機器人技術的了解有限，也不清楚高端機器人的研發方向，知識層面局限在教材中，高職教育中機器人專業教學缺乏自主性和科學性，無法滿足高端人才需求。

二、工業機器人技術及應用課程建設的探索

為保證工業機器人基礎教學以及人才培養質量達標，該課程建設中需要針對企業對工業機器人專業人才需求，促使機器人專業教學體系建設與工業機器人應用人才培養目標和市場實際人才需求無縫對接，以校企合作協同育人為主要框架，建設完善的工業機器人技術及應用課程。

1.企業人才需求。目前工業機器人專業人才培養特征為“三高一低”，即高技術門檻、高人才門檻、高資金門檻、低產出。換言之，現階段的專業人才無法達到企業用人需求，從企業經營和生產角度來看，企業對工業機器人使用的要求是掌握機器人的操作應用技術，解決工業機器人實際應用問題，應用專業知識分析和結合制造工藝流程實現二次開發。

因此，企業對工業機器人專業人才的需求一是要具備專業機器人調試能力，降低機器人試錯成本，提升設備周轉率以及加快項目實施速度;二是要有創新實踐能力，綜合應用知識分析和操作應用技術，了解工業機器人產業實際情況，掌握機器人專業知識;三是適應企業工作環境，具備較強的職業素養，能將知識從一個行業遷移到另一個行業中，結合不同行業工藝要求實現機器人的二次開發。

2.學校人才培養。學校人才培養必須面向企業人才需求，從目前企業應用機器人的實際情況出發，工業機器人技術及應用課程建設需要以應用型工程人才為核心，模仿制造企業以及機器人應用企業，借鑒企業對工業機器人人才的培訓體系，制訂符合市場人才需求的課程培養目標。調整課程內容，選取實際案例作為教學內容，以點帶面突出重點教學內容，精簡工業機器人相關理論知識，應用案例式、項目式和任務型教學方法，將課程知識重點拓展到工業機器人所涉及的相關知識。以問題為導向，通過參與式、討論式、互動式教學方法，培養學生的分析能力，并讓學生應用知識在實際企業工作項目中或是在虛擬仿真實驗中解決問題，在企業工業機器人人才指導下，引導學生了解現階段工業機器人應用存在的問題，并將問題所涉及的理論知識和實踐能力提煉出來，組織學生討論，進一步提升學生分析并解決問題的能力。革新考核方法。課程內容和教學方法都發生了改變，則考核評價也要更加貼合實際問題，面向學生職業能力和專業技能，讓學生在企業實際工作參與中進行能力測試?；谥R與技能的實用性，通過工業機器人操作和工作站設計，重點考核學生問題解決能力，從而保證工業機器人技術及應用課程建設與企業人才需求無縫對接，課程教育符合企業崗位實際要求。

三、工業機器人技術及應用課程建設策略

在課程建設中需要以校企合作為基礎，借助項目式、任務型或者是案例式教學等，將課程教學內容貫穿于整個機器人使用技能、職業素養的培育中，課程教學以及課程建設都以應用型技術人才為核心，展現“做中學”教育理念，增加課程內容的選擇性和實現課程知識框架重構，培養學生的實際應用能力，突出小型機器人常用控制方法和機器人用戶程序編程的培養，進而有效改革教學評價體系。

1.引入行業企業技術標準，校企協同制訂課程標準。工業機器人技術及應用課程目標制度應該按照“三維目標”明確知識、素養和專業發展的要求，明確職業能力與課程安排的梯次，保證項目功能次序分明，持續性強化學生實踐能力。

（1）基礎認知應用與操作目標。此目標主要是與工業機器人認知以及操作等基本問題有關，要求專業人才掌握機器人調試、維護以及操作等基本能力，解決實際工業機器人應用的基本問題。

（2）工業機器人編程目標。此目標升級到專業技術層面，旨在讓學生學習工業機器人編程語言以及仿真編程知識，掌握編程技巧以及初步的程序調試能力，保證在機器人實際應用中能夠及時解決軟件問題。

（3）工業機器人綜合技能目標。這個目標是從學生今后工作角度提出的，要求學生積極參與到工業機器人的應用項目中，掌握綜合應用基礎能力，學習典型的工業機器人二次開發工程知識，從企業生產角度，致力于實現工業機器人的二次開發。

2.引入企業真實項目，實現課程一體化發展。課程建設中校企要依據企業真實項目的實施過程，讓現場工程師依據項目方案要求，構建模擬仿真工程的全部設備模型和動作程序，圍繞項目整合課程內容，制訂實踐教學項目。實踐教學項目要按照“真、仿、實”三步走，將工程案例實際內容引入到課堂教學中，通過技術提煉以及能力培訓等，豐富課程教學內容并服務教學項目。

校企應該充分利用現有的現代信息化技術手段，搭建模擬仿真環境，如在碼垛工作站設計與調試中，將數字化教學資源充分地應用到單元教學中，教師將生產線上工業機器人將成品料箱碼垛的情境利用VR技術進行再現，學生通過真實環境的感受進入企業工作環境，更加直觀地了解任務目標，然后教師通過虛擬化設計，在三維動畫上導入工作過程，讓學生了解仿真機器人的碼垛功能，最后讓學生在實訓室中進行多功能機器人工作站設計，培養實踐能力。

課程建設中要圍繞項目整合課程內容，開發校本教材，將企業機器人應用案例與理論知識結合，保證教材知識的實用性，校企協同編寫適合學生學習的教材。例如，側重于工業機器人編程和調試，課程內容要與虛擬仿真技術結合，基于企業機器人工作過程實現課程開發、設計與考核，并在教學中創建工作任務，由專任教師與企業教師共同開發設計教學情景和教學環境，達到課程教學的職業性、實踐性等要求。

為滿足社會對工業機器人技術專業人才需求，高職工業機器人技術及應用課程建設要面向機器人應用工程師缺乏問題，建立新型的學科體系以及培養模式，推動機器人產業繼續發展，培育出合格的工業機器人專業人才，保證人才培養與人才需求無縫對接。

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責任編輯? 陳? 佩