許凌

摘要：現(xiàn)代高校為了培養(yǎng)符合行業(yè)需求標(biāo)準(zhǔn)的工科人才，需要根據(jù)企業(yè)工作崗位進(jìn)行深入分析，了解企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)狀況以及崗位需求。以高校工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)為例，專業(yè)要以崗位工作任務(wù)為中心，構(gòu)建出應(yīng)用性、實(shí)踐性較強(qiáng)的工業(yè)機(jī)器人課程。本文首先分析了高校工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)的現(xiàn)狀，分析了工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)施行動(dòng)導(dǎo)向法教學(xué)的具體對(duì)策，從而為高校工業(yè)機(jī)器人課程高效開展提供建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;行動(dòng)導(dǎo)向;課程設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，中國(guó)正處于高速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，這使得各個(gè)行業(yè)都開始出現(xiàn)了升級(jí)和轉(zhuǎn)型。在“中國(guó)制造2025”背景下，我國(guó)傳統(tǒng)的制造行業(yè)無(wú)論是在效率還是精密度都很難滿足新時(shí)代的要求，而機(jī)器人憑借著高精密度以及高工作效率的特征擁有大好的應(yīng)用前景。機(jī)器人參與到工業(yè)生產(chǎn)存在著效率高、誤差小、時(shí)間短、低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，機(jī)器人生產(chǎn)代替人力勞作是企業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)。在工業(yè)機(jī)器人不斷發(fā)展并且投入到生產(chǎn)實(shí)踐中，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)暴露出來(lái)了一個(gè)比較棘手的問題，那就是相關(guān)研發(fā)、制造領(lǐng)域人才短缺的問題。為此，許多高校為了適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，紛紛開設(shè)工業(yè)機(jī)器人課程。

一、工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)方法過于傳統(tǒng)

從現(xiàn)階段高校工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)方法來(lái)看，良好的教學(xué)方法可以顯著提升課程教學(xué)效果。但是通過對(duì)高校工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)情況來(lái)看，教師在課程教學(xué)方法上仍然采用較為傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即以教師為中心，采取講授式和演授式的方法來(lái)為學(xué)生們傳授知識(shí)。雖然教師在授課的時(shí)候會(huì)采用多媒體，但也僅僅是為了播放課件，并沒有將現(xiàn)代信息技術(shù)的效果真正發(fā)揮出來(lái)。

（二）教學(xué)偏離應(yīng)用，理論脫離實(shí)踐

工業(yè)機(jī)器人課程相比于其他課程是比較煩瑣的，既需要學(xué)生掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，還需要掌握相應(yīng)的實(shí)踐操作技能，這樣學(xué)生才可以在畢業(yè)之后適應(yīng)工作崗位的需求。但實(shí)際情況是教師在課程內(nèi)容上為學(xué)生們安排了比例較高的理論課程，實(shí)踐課程內(nèi)容相對(duì)較少，并不能夠真正滿足學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求。目前，企業(yè)對(duì)于不同類型工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、維護(hù)以及保養(yǎng)的內(nèi)容比較關(guān)注，因此相關(guān)人才需求量比較大。但是目前高校工業(yè)機(jī)器人課程存在較為明顯的理論與應(yīng)用脫節(jié)的情況，具體表現(xiàn)為教材更新速度慢、實(shí)踐型課程課時(shí)較少、實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新速度慢等。科技的發(fā)展是日新月異的，如果學(xué)生的課程只局限于版本比較舊的教材并且沒有機(jī)會(huì)接觸真實(shí)的企業(yè)生產(chǎn)，學(xué)生的思維模式很容易僵化，對(duì)其畢業(yè)后從事工作十分不利。

（三）師生互動(dòng)較少，課堂缺乏活力

目前，高校工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)仍然以教師講、學(xué)生聽的模式，這種模式無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致師生之間溝通、互動(dòng)的機(jī)會(huì)比較少，進(jìn)而導(dǎo)致課堂教學(xué)缺乏氣氛。學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)效率都比較低?；诖?，教師應(yīng)該在課堂教學(xué)中應(yīng)該注重師生、生生間的多元化互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生們積極參與到課堂活動(dòng)之中，比如項(xiàng)目互動(dòng)、任務(wù)互動(dòng)等。

（四）缺少過程性評(píng)價(jià)，學(xué)生自我評(píng)價(jià)能力薄弱

考核是教學(xué)非常重要的一個(gè)階段。在常規(guī)評(píng)價(jià)中，教師大多數(shù)只會(huì)通過理論考試這一種方法來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生，這種考核方式只能夠考察學(xué)生們理論知識(shí)掌握程度，但是并不能考察學(xué)生的實(shí)操技能掌握程度，因此考核結(jié)果勢(shì)必會(huì)存在著一定的片面性。雖然新一輪教育改革，教師開始注重過程性評(píng)價(jià)，但是也僅僅局限在學(xué)生的課堂態(tài)度、作業(yè)完成情況、學(xué)生回答問題情況，這樣的教學(xué)評(píng)價(jià)是沒有辦法凸顯出學(xué)生職業(yè)能力的。除此之外，學(xué)生們的自我評(píng)價(jià)意識(shí)比較弱，不能夠準(zhǔn)確了解自己的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)。

二、基于行動(dòng)導(dǎo)向的工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)研究

（一）課程目標(biāo)

教師在設(shè)置課程教學(xué)目標(biāo)的時(shí)候，需要了解企業(yè)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人人才的需求，然后從企業(yè)的角度以及學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)來(lái)確定工業(yè)機(jī)器人課程目標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人課程目標(biāo)應(yīng)該至少包括以下內(nèi)容：具有扎實(shí)的工業(yè)機(jī)器人理論知識(shí)以及實(shí)踐技能;數(shù)量掌握工業(yè)機(jī)器人的安裝、調(diào)試、操作、維護(hù)、保養(yǎng)等應(yīng)用技能;具備自主學(xué)習(xí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、深度思考、愛崗敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。

（二）典型工作任務(wù)歸納

通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人工作崗位的調(diào)查以及相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員的訪談，了解了企業(yè)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人工作崗位的需求，并且明確了不同項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的典型工作任務(wù)。

比如，在“工業(yè)機(jī)器人安裝調(diào)試”項(xiàng)目中，對(duì)應(yīng)了下列工作任務(wù)：1.檢查安裝場(chǎng)地和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍;2.工業(yè)機(jī)器人本體的安裝;3.工業(yè)機(jī)器人控制柜的安裝;4.工業(yè)機(jī)器人電氣部分的連接;5.簡(jiǎn)單編寫各種工作模式下的調(diào)試程序。

（三）設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)

為了達(dá)到高校工業(yè)機(jī)器人課程與崗位需求的統(tǒng)一，教師需要結(jié)合學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)知程度以及企業(yè)普遍的崗位能力需求，設(shè)置循序漸進(jìn)的課程開展體系。課程體系可以分步驟設(shè)置教學(xué)任務(wù)，筆者設(shè)置的課程任務(wù)包括以下方面。

任務(wù)一：認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人

首先帶領(lǐng)學(xué)生熟知“工業(yè)機(jī)器人”的概念，即“工業(yè)機(jī)器人是被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中的多功能機(jī)械手以及高靈活度的機(jī)器裝置，可以依靠自身控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的加工制造項(xiàng)目”;其次利用教室多媒體播放器為學(xué)生展示工業(yè)機(jī)器人的圖片案例以及機(jī)器人工作視頻，幫助學(xué)生形成對(duì)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)認(rèn)知。

任務(wù)二：工業(yè)機(jī)器人的整體系統(tǒng)組成、工作原理及基本功能

學(xué)生初步認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人后得知，機(jī)器人的初始狀態(tài)是比較單一的，其工作程序也比較簡(jiǎn)單。例如1961年約瑟夫·恩格爾貝格與喬治·德沃爾利用伺服電機(jī)靈感創(chuàng)造了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，僅僅用于將汽車零件擺放到傳送帶。21世紀(jì)高新技術(shù)不斷發(fā)展并創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人制造系統(tǒng)更加復(fù)雜，其功能也更加多樣化。此部分課程可以采用課堂文本知識(shí)普及和實(shí)訓(xùn)課程操作相結(jié)合的方式，為學(xué)生詳細(xì)講解工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成和工作方式。在實(shí)訓(xùn)課程開展過程中可以采用“分組實(shí)驗(yàn)”的方式，爭(zhēng)取每位學(xué)生都有上手操作的機(jī)會(huì)。

任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)

工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，首先是機(jī)械設(shè)計(jì)部分，需要有整體的設(shè)計(jì)思路，即：所設(shè)計(jì)的機(jī)器人應(yīng)用在哪個(gè)領(lǐng)域——需要完成哪些工作任務(wù)——是否設(shè)置拓展任務(wù)——繪制機(jī)器人圖紙——細(xì)化所需要的零件和尺寸——工業(yè)機(jī)器人組裝。不同工業(yè)機(jī)械手臂工作內(nèi)容相當(dāng)多樣化，其結(jié)構(gòu)也不盡相同，但是大體上工作原理是一致的。對(duì)于此部分內(nèi)容的講解，筆者預(yù)留在實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)教學(xué)部分，以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的機(jī)器人為例展開講解，并舉一反三，深化學(xué)生的理解。

任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人電氣部分的認(rèn)識(shí)

目前應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的機(jī)器人基本上都是通過電氣裝置帶動(dòng)工作。機(jī)器人設(shè)計(jì)制作完成后只是一個(gè)沒有動(dòng)力的軀殼，需要連接PCL機(jī)械控制系統(tǒng)進(jìn)行工作程序設(shè)定，啟動(dòng)電源后機(jī)器人才可以進(jìn)行任務(wù)操作。因此電氣部分是學(xué)生不可或缺的學(xué)習(xí)內(nèi)容。CAD繪圖、可編程控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、機(jī)械組裝等構(gòu)成了工業(yè)機(jī)器人課程的整個(gè)體系，在課程講解中缺一不可。

（四）創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境

學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)是課程開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)與企業(yè)設(shè)備流程一致的學(xué)習(xí)情境有利于學(xué)生更快融入工作氛圍，對(duì)學(xué)生未來(lái)職業(yè)能力的培養(yǎng)是相當(dāng)重要的。高校一線教師將大部分工作精力投入到了課堂理論教學(xué)中，在實(shí)踐操作課程教學(xué)中存在短板。因此筆者建議教師要組織團(tuán)隊(duì)定期走訪企業(yè)，參觀并參與工業(yè)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)流程，將真實(shí)經(jīng)驗(yàn)帶入課堂，對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)以及課外見識(shí)的增長(zhǎng)大有益處。

三、案例展示

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)的實(shí)施流程主要是以項(xiàng)目為載體，并分階段進(jìn)行課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)置。將教學(xué)計(jì)劃貫穿于整個(gè)學(xué)期的教學(xué)體系之中，分步驟有條不紊地進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。

（一）設(shè)置教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是保證課程教學(xué)順利進(jìn)行的導(dǎo)向因素，只有教學(xué)目標(biāo)明確才能保證課程講解順利進(jìn)行。課程教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定不是憑空想象的，需要教師充分掌握學(xué)生的理解與接受能力，將專業(yè)的重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)行細(xì)分，確保學(xué)生能夠透徹理解知識(shí)點(diǎn)。

（三）教學(xué)過程

1.實(shí)訓(xùn)教學(xué)階段

在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)前，教師必須告知學(xué)生本次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，只有目標(biāo)明確學(xué)生才能知道每一階段的任務(wù)。其次布置本次項(xiàng)目的具體任務(wù)和發(fā)放任務(wù)書、學(xué)習(xí)資料、操作手冊(cè)等資料，其具體任務(wù)為：根據(jù)焊接機(jī)器人工作站，查閱相關(guān)資料，將工作站的每部分結(jié)構(gòu)名稱及功能填入表格。實(shí)訓(xùn)課程開展期間教師可以將學(xué)生進(jìn)行分組，并規(guī)定需要完成的任務(wù)，以小組計(jì)分的方式激勵(lì)學(xué)生積極完成任務(wù)。對(duì)于基礎(chǔ)能力比較薄弱的小組，教師可以預(yù)留出時(shí)間進(jìn)行專項(xiàng)指導(dǎo)，爭(zhēng)取班級(jí)學(xué)生都具備相應(yīng)的實(shí)踐操作能力。

2.計(jì)劃階段

各小組展示、解讀本組的工作計(jì)劃，教師和學(xué)生共同討論、分析，找出方案中存在的問題，分析問題將會(huì)帶來(lái)哪些不良的影響，并提出解決問題的方法，以得出更加科學(xué)的實(shí)施計(jì)劃。教師根據(jù)各小組制定的工作計(jì)劃，對(duì)各小組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。綜合各小組的工作計(jì)劃，形成完善的計(jì)劃方案并公示，正確引導(dǎo)各小組學(xué)生對(duì)工作計(jì)劃的修改。學(xué)生根據(jù)師生討論的結(jié)果，對(duì)本組的工作計(jì)劃進(jìn)一步修改完善。

3.實(shí)施階段

學(xué)生通過觀察機(jī)器人焊接工作站并查閱工作站相關(guān)的手冊(cè)，確定其結(jié)構(gòu)組成以及各部分的功能并填寫記錄表。

4.評(píng)價(jià)階段

各小組進(jìn)行作品展示，學(xué)生根據(jù)任務(wù)完成的情況進(jìn)行自我評(píng)價(jià)、小組內(nèi)組外互評(píng)并填寫自評(píng)表和互評(píng)表。教師根據(jù)學(xué)生任務(wù)完成的情況和任務(wù)過程中的表現(xiàn)，進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)，總結(jié)學(xué)生存在的問題，并提出改進(jìn)的方法。

四、結(jié)語(yǔ)

通過實(shí)踐教學(xué)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前高校工業(yè)機(jī)器人教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求存在著很大偏差，主要原因在于，高校教育普遍重視理論而忽視實(shí)踐教學(xué)，其次在于課程教學(xué)內(nèi)容難以跟隨企業(yè)發(fā)展步伐，缺乏創(chuàng)新。對(duì)于畢業(yè)學(xué)生而言，會(huì)導(dǎo)致其實(shí)習(xí)期間的工作能力難以適應(yīng)崗位需求，這對(duì)畢業(yè)學(xué)生的心理打擊是比較大的。本次論文筆者就當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)存在的短板進(jìn)行了系列分析，并結(jié)合當(dāng)前工作形態(tài)提出了課程改革建議。高校工業(yè)機(jī)器人教學(xué)方式必須緊隨時(shí)代的發(fā)展不斷更新，同時(shí)，新理論的誕生是反復(fù)實(shí)踐的結(jié)果，高校教師要積極投入一線的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，探索一條符合學(xué)校與學(xué)生實(shí)際情況的創(chuàng)新型教學(xué)之路。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉娜，韓歡慶，莫偉強(qiáng)，李琳.新工科背景下工業(yè)機(jī)器人教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2020（51）：162-164.

[2]陳沐澤.高校工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用教學(xué)實(shí)踐分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2019，16（04）：101-102.

[3]劉娣，陳桂，劉坤.應(yīng)用型本科機(jī)器人專業(yè)教育思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（22）：221-222.