陳東青, 劉穎君, 容愛瓊, 陳銳鴻, 姚超友

(華南理工大學 廣州學院 機械工程學院, 廣東 廣州 510800)

高校實驗室是重要的教學與科研場所。很多高校為提高實驗室利用率與技術水平,采取了開放式管理辦法[1-4]。由于實驗室一般都已有相當的硬件基礎,因此開放式管理的主要難點之一是解決人員的問題,即面向誰開放、誰來進行管理。另一方面,高校社團是學生活動的重要組織,具有廣泛的學生基礎[5]。在社團建設與活動過程中,硬件條件的制約是主要問題之一,尤其在科技類社團中更為明顯[6-7]。近年來,不少院校開始探索實驗室與學生社團相結合的管理模式，并取得一定成效[8-9]。本文在分析了高校工業(yè)機器人實驗室與科技類社團現狀的基礎上,提出工業(yè)機器人實驗室與校級社團機器人協(xié)會聯(lián)合發(fā)展的模式,進行開放式管理的實踐。

1 工業(yè)機器人實驗室與科技類社團現狀分析

1.1 工業(yè)機器人實驗室現狀分析

工業(yè)機器人應用是一門集合機械、電子、傳感器、計算機等多學科的綜合技術,對從業(yè)人員的知識體系具有多樣性的需求[10-11]。一般院校中工業(yè)機器人實驗室僅面向特定專業(yè)的學生開放,依附于相關課程在指定時間內完成實訓內容。因此存在著面向對象范圍過窄、實訓內容單一、開放時間短等問題。在開展應用項目時,不僅單個學生的知識儲備不足,而且在復雜項目的團隊組建時會出現人才儲備不足,某些技術方向在短時間內難以找到合適成員。如在機械專業(yè)的學生中開展工業(yè)機器人與視覺應用項目,該專業(yè)學生往往需要相當一段時間的學習才能彌補計算機應用、視覺分析等技術短板。工業(yè)機器人應用與生產密切相關[12-13],在產學研一體化發(fā)展的大趨勢下,院校與企業(yè)對接的項目一般都有較高的時效性要求,因此更為突顯了人才儲備的重要性。

工業(yè)機器人應用技術具有較高的實踐要求,要學習該項技術必然離不開實踐。一般院校的工業(yè)機器人實驗室中普遍存在由于設備不足需延長開放時間；而又導致指導人員工作量增大或出現人員不足等問題。

1.2 科技類社團現狀分析

學生社團以學生興趣為出發(fā)點,成員積極性較高；社團成員不受學院、專業(yè)限制,輻射范圍廣；成熟社團有相對完整的培訓與管理體系,一是具有良好的學生互助氛圍,二是實現學生為主體的社團管理。其中,科技類社團更是對相關的知識具有很好的推廣、科普作用,可以激發(fā)學生的學習興趣,參與到相關的學科中。

同時科技類社團也面臨著一些問題,主要是設備、場地等硬件限制；缺少培訓與項目指導,由于核心成員的能力差異導致社團技術水平波動；缺少方向指引與項目來源,社團由于學生知識限制,在選擇研究方向上存在一定盲目性,又由于接觸面較小,缺少開展實踐的項目來源。

1.3 工業(yè)機器人實驗室與科技類社團對實驗室管理的比較

工業(yè)機器人實驗室與社團均存在各自的優(yōu)勢與劣勢,總結出的6組優(yōu)劣勢的對照如表1所示?？梢姽I(yè)機器人實驗室與科技類社團在優(yōu)劣勢方面相互對應。下文將結合工業(yè)機器人實驗室與校級社團機器人協(xié)會的實際情況,在宣傳與招新、培訓與管理、教學與科研三個方面,開展優(yōu)劣互補的聯(lián)合發(fā)展模式探索。

表1 工業(yè)機器人實驗室與社團管理實驗室的優(yōu)劣勢

2 依托社團的開放式管理實踐

2.1 以實驗室為素材的社團宣傳與招新

華南理工大學廣州學院工業(yè)機器人實驗室有安川工業(yè)機器人4臺、ABB工業(yè)機器人1臺、廣數工業(yè)機器人1臺、雅馬哈工業(yè)機器人1臺、并聯(lián)工業(yè)機器人1臺,以及輸送線、視覺設備、PLC、傳感器等配套設備。圖1、圖2所示為工業(yè)機器人實驗室部分設備。

圖1 安川工業(yè)機器人實訓臺

圖2 并聯(lián)機器人實驗臺

由工業(yè)機器人實驗室提供設備、場地、項目等硬件資料及人才要求,依托社團的宣傳招新活動,在全校范圍宣傳工業(yè)機器人知識及實驗室情況,組織參觀工業(yè)機器人實驗室、項目交流等活動。采用聯(lián)合宣傳的方式,突破了年級、專業(yè)與課程的限制,使更多學生接觸工業(yè)機器人技術。同時,對工業(yè)機器人感興趣的學生可以通過參加社團的途徑開展學習。特別是作為社團宣傳主要對象的低年級學生,可以有更充足的時間來學習完善自己的知識體系,為高年級的工程應用打下堅實基礎。通過實驗室與社團聯(lián)合,實驗室為社團宣傳提供素材，社團則為實驗室招納儲備人才。

2.2 依托社團的成員培訓與實驗室管理

高校成熟社團擁有健全的管理體系,其中科技類社團具有學生主導的知識學習、技能培訓機制。在培訓環(huán)節(jié),由工業(yè)機器人實驗室提供培訓設備與場地,指導教師制定培訓內容,并指導社團骨干學習,再由骨干培訓新成員,形成學生互助的培訓體系。如表2所示為社團培訓階段的對象和內容。圖3所示為社團成員培訓與操作ABB工業(yè)機器人。

表2 社團培訓階段

圖3 社團成員培訓與操作ABB工業(yè)機器人

在管理環(huán)節(jié),平時實驗室的管理以社團為主體,指導教師進行督導,入駐實驗室的社團骨干負責日常管理與設備維護。通過實驗室與社團聯(lián)合,實驗室為社團提供培訓硬件與指導；社團則分擔實驗室開放過程中的管理與維護工作。

2.3 開放式管理促進教學與科研

在開放式管理模式中,首先,工業(yè)機器人實驗室通過社團在全校范圍內招收儲備人才,與社團共同組織開展工業(yè)機器人基礎知識的學習與基本操作培訓,并在此過程中引導成員了解工業(yè)機器人應用前景及項目情況,激發(fā)成員的學習興趣。其次,完成基礎學習的成員開始協(xié)助指導新成員的學習,在鞏固自身知識的同時分擔培訓與維護的工作，同時也為開展深入學習進行方向選擇。然后,成長為部長或技術骨干的成員開始主導基礎培訓,同時根據各自學科方向,參與相應的項目研究。最后,骨干成員主導各自的畢業(yè)設計或參與企業(yè)項目研究,并分享項目經驗。

在常規(guī)教學中,由于專業(yè)設計與培養(yǎng)計劃的限制,相關學生在三年級開始工業(yè)機器人的學習。雖然起步較晚,但是通過社團的輔助學習活動可以取得更好的學習效果。包括根據社團培訓經驗促進教學資料完善與教學方法改進，社團成員擔任教學中的助教工作、并起到項目的示范作用等。

其中,以社團成員為主開展了多項服務于實驗室的項目,如工業(yè)機器人實訓模塊設計項目,設計并制作了如圖4所示的實訓模塊,應用于社團成員培訓與常規(guī)教學中,取得了良好效果?；趯嶒炇议_放要求的電源監(jiān)控系統(tǒng)設計項目,設計并制作了如圖5所示的工業(yè)機器人電源監(jiān)控系統(tǒng),指導教師可以通過該系統(tǒng)監(jiān)控工業(yè)機器人電源,進行遠程管理,服務于實驗室的開放式管理。

圖4 工業(yè)機器人實訓模塊

圖5 工業(yè)機器人電源監(jiān)控系統(tǒng)

另外,部分學生項目在經過項目成員完成后,再進行資料整理與教學設計,作為社團培訓、常規(guī)教學的示范項目,以促進培訓與教學。

綜上,工業(yè)機器人實驗室的教學與社團培訓相互促進,保證充足的人才儲備；具有相關知識基礎的學生又促進科研項目的順利開展；項目經驗分享與學生互助學習,對后續(xù)學生的學習起到引導與協(xié)助的作用。由此構建起良性循環(huán)的教研模式。

3 結語

本文分析了高校工業(yè)機器人實驗室與科技類社團的現狀,提出工業(yè)機器人實驗室與校級學生社團機器人協(xié)會聯(lián)合發(fā)展的模式。該模式以實驗室為硬件基礎,結合社團管理體制和人才優(yōu)勢,在宣傳與人員招納、培訓與管理、教學與科研三個主要方面實現了兩者優(yōu)勢互補、共同發(fā)展。通過實驗室與社團聯(lián)合發(fā)展的實踐與探索,為各院校實驗室開放式管理提供借鑒。