機器人工程專業實踐教學體系的對比研究分析及對策

桂偉 聶晶晶 周浩

摘?要：本文基于工程教育的新理念，深入剖析機器人工程專業工程實踐教學中的機制、模式等瓶頸問題和工程實踐教學項目脫離實際、教學層次不清晰及評價體系不科學等痛點問題，并探索構建有效開展實踐教學的校企協同育人機制及機器人工程專業雙站式實踐教學體系，形成了解決機器人工程專業實踐教學痛點瓶頸問題的有效對策。

關鍵詞：校企協同；雙站式；對策；機制

1?概述

《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》中提到新工科要實現“五個新”：工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養模式的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系。機器人工程專業是機械工程、信息技術與自動化等學科交叉融合的典型的“新工科”專業，面向智能制造等新經濟產業培養市場緊缺人才，只有在實踐教學體系上有大的突破，才能形成教育教學的新范式。

2?機器人專業實踐教學問題分析

工程實踐育人教育離不開學校與企業的聯合培養，產學研合作教育是當前我國高等院校開展工程實踐育人的主要形式。然而，當前通過工程實踐教育培養的學生普遍存在理論基礎知識扎實，實踐應用能力偏弱；擅長個人主義，缺乏團隊合作意識；缺乏系統化思維，提不出系統化解決方案等現狀。分析原因，主要是由于產學研合作中存在校企雙主體協同育人機制不健全、育人模式欠科學以及教育教學體系不完善等問題，這些問題的存在將會嚴重阻礙智能制造、人工智能等新工科專業大學生工程實踐能力的培養。

2.1?工程實踐育人瓶頸問題

（1）機制問題。缺乏校企合作互惠共贏機制，使企業參與人才培養的動力不足；缺乏校企合作有效保障機制，使企業參與人才培養的約束力不強；缺乏校企合作統籌協調機制，使企業參與人才培養的渠道不暢。

（2）模式問題。校企合作育人模式欠科學，校企在人才培養過程中沒有形成一個有機整體，導致企業參與人才培養的主觀能動性不強，合作育人往往流于形式。

2.2?工程實踐教學體系痛點問題

（1）工程實踐教學項目脫離實際。在實踐教學中，學生無法真正接觸到企業的實際項目。

（2）工程實踐教學層次不清晰。實踐教學依附于理論教學，沒有按照學生的實踐技能掌握的規律從低到高分層次設置，不能循序漸進地對學生進行工程能力訓練。

（3）工程實踐教學評價體系不科學。實踐教學考核主要按實驗、實習報告給成績，不能客觀公正評價學生實踐能力高低。

3?機器人專業學生對實踐教學建議

機器人工程專業畢業的學生結合自己的學習深造及工作情況，根據自己在校學習情況對機器人工程專業的實踐教學提出了一些建議。部分同學認為，實踐教學非常重要，機器人工程專業迫切需要增加學生的專業實踐機會，目前機器人工程專業實踐課程較少，理論知識沒有得到很好的實踐，機器人工程專業偏機械設計方向，需增加機器人控制方向實踐課程。有同學認為，機器人工程專業實踐教學項目，建議采用企業的工程實際項目與理論教學相對應，目前機器人專業實踐課教學與工程實際脫離較大，實踐內容比較淺顯，可以讓實踐課有更多的設計性、創新性，體現實踐教學多樣化。機器人工程專業可利用比賽、企業案例開展項目化實踐教學，等等。機器人工程專業的實踐教學非常重要，要多設計實踐教學環節，增強學生實踐動手機會，在實踐教學中要積極引導學生思考，不直接給學生提供實踐結果，機器人綜合設計環節中應從驅動器、機械結構、電氣結構及控制環等方面逐步引導學生去思考、去實踐。有學生認為實踐教學的核心在于要不斷進行實踐操作。機器人專業的生產實習的實踐教學能給學生提供較長的實踐動手時間，學有所獲、印象深刻，對生產實習感觸比較大，在學習過程中對機器人整體體系有了更全面的認識，但生產實習涉及的機器人種類不多，建議結合實際生產需要增加機器人種類以增加認識學習掌握多種機器人的機會。有同學認為“PLC應用技術”課程學習應該更貼近生產制造，利用各類協作機器人進行學習，多實踐，比如電路接線和設備通信等。

從學生對機器人工程專業實踐環節建議看出，學生認為實踐對于機器人工程專業的后續發展非常重要，機器人工程專業在教學過程中應增加學生實踐的機會，開展的專業實踐應該項目化、案例化及多樣化，給學生創造多動手、多思考的實踐教學環境，培養學生的動手能力、思考能力。

4?機器人專業實踐教學對策

構建切實有效的校企協同育人機制，利用校企合作企業開展人才培養，機器人教研團隊對機器人工程專業學生開展是否有必要開展校企合作、協同育人教學的調研，調研情況如下表所示。

從學生反饋的數據看，66.11%學生認為，機器人工程專業開展校企合作、協同育人非常有必要，47.06%學生認為校企合作、協同育人最需要開展項目化的實踐教學以提升學生實踐能力。

4.1?校企協同開展機器人實踐教學

每年機器人工程專業在制訂和完善人才培養方案中，走訪調研企業，邀請企業專家對人才培養方案進行研討，推進校企產教合作。人才培養過程中校企合作模式主要體現在從第三學年開始依據校企合作協同育人模式，依托機器人產學研中心，根據企業對人才培養的需求，引入企業課程和技術資料，采用教師與企業工程技術人員共同開展實踐教學工作，主要任務是通過學生直接參與企業的實際生產及工程項目研究，學習企業的先進技術、先進設備和先進企業文化，增強大學畢業生對企業的適應能力，在企業學習階段，實行“雙導師”制，如圖2所示。

圖2?校企協同開展實踐教學

實習基地是開展實踐教學、培養學生創新精神和實踐能力的重要場所，是學生了解社會和企業、接觸生產實踐的橋梁，也是實現人才培養目標的重要條件保證。機器人工程專業建設過程中，以機器人產學研中心為依托，構建校內專業實習基地，使學生不出校門就能在產學研中心企業中開展專業實習。第四學年開始，校企共同開展綜合應用課的實踐、按照個人專業發展方向，進入機器人設計制造企業、機器人系統集成應用企業及智能制造生產企業開展1年的實踐教學工作，完成畢業實習、畢業設計和答辯。

在學生的第二課堂培養過程中，企業工程師參與到學生的學科競賽指導過程中，給學生答疑解惑，增長實踐技能。

機器人工程專業企業工程師在人才培養過程中主要從校企課程開發、畢業設計指導等方面參與實踐教學過程，教學以企業實際項目和案例為出發點，讓學生在接觸機器人產業的實際應用過程中理解吸收專業知識。

4.2?機器人專業雙站式實踐教學體系

在人才培養層面，基于校企“一主體”共同育人模式，在校企共建的機器人產學研中心，以項目化教學為紐帶，通過校企共定目標、共同實施教學、共同開發教學項目、教學標準、教學資源以及校企共同評價等措施實現“人才培養訓練站”與“項目運行工作站”的有機融通，并最終構建機器人工程專業“雙站式”工程實踐育人教學體系，如圖3所示。

圖3?機器人工程專業“雙站式”工程實踐育人體系示意圖

面向新工科領域，以機器人專業為例構建的“雙站式”實踐教學體系，是把機器人工程專業人才培養工作站即機器人工作站設計制造人才訓練站、機器人系統集成應用人才訓練站及機器人自動化生產線運行管理人才訓作站與機器人企業實際項目工作站即機器人工作站設計制造項目站、機器人系統集成應用項目站及機器人自動化生產線運行管理項目站有機融合的一種工程實踐育人教學體系，以全面培養學生的基礎能力、工程能力、創新能力和職業能力，實現機器人專業人才培養與企業需求的無縫對接。

結語

本文以新工科專業機器人工程實踐育人體系的構建為切入點，旨在解決新工科機器人專業在校企合作育人中面臨的瓶頸問題、痛點問題，并在人才培養中開展實踐，為機器人工程等新工科專業的實踐性教學環節的合理設計與有效實施提供理論和實踐依據。同時響應教育部對“新工科”發展的要求，加強工科與其他學科的交叉融合，大力推進項目化教學，從理念和范式上推動工程教育的創新，體現“中國制造2025”戰略對人才的需要，適應地方經濟的發展，培養行業企業急需的新工科人才。

參考文獻：

［1］劉超，溫宏愿，楊蕾，等.“1+X”證書制度下機器人工程專業實踐教學探索［J］.電氣電子教學學報，2021，43（06）：151154+161.

［2］栗琳，鄭莉芳，馬飛，等.產教融合的機器人工程專業實踐教學體系構建研究［J］.高等工程教育研究，2021（04）：8892.

［3］彭芳，王凡，于楚泓.遞進式項目驅動下的機器人創新實踐教學探討［J］.中國現代教育裝備，2022（19）：121123.

［4］馮崇，宋黎明，丁梧秀.機器人工程專業學生工程實踐能力培養研究［J］.科技風，2021（16）：166168.

［5］盧斌，楊紫伊.機器人工程專業研訓一體化平臺建設與實踐［J］.廣西廣播電視大學學報，2021，32（05）：510.

［6］張偉民，楊宇航，靳家豪，等.機器人實踐教學體系綜合探索與實踐［J］.中國電化教育，2022（07）：115119.

基金項目：2018教育部首批“新工科”研究與實踐項目“機器人工程專業一主雙站式工程實踐育人體系構建與實踐”（項目序號：18）；武漢市市屬高校教學研究項目“校企深度融合機制下機器人工程專業實踐教學平臺構建研究”（項目編號：2019015）；教育部產學合作協同育人項目“工科專業《工程實訓》線上線下混合式教學體系構建研究”（項目編號：202102292025）

作者簡介：桂偉（1980—?），男，漢族，湖北黃岡人，碩士研究生，副教授，研究方向：機器人結構優化設計、系統集成技術等。