职业院校工业机器人课程教学的探究

◎张艳磊

一、工业机器人的应用领域

当前，工业机器人技术和产业迅速发展，应用领域日趋广泛，已成为现代智能制造生产中重要的高度自动化装备。工业机器人在国防军事、医疗卫生、制造业乃至家政服务机器人等均有应用案例。随着机器人研究的不断深入，机器人群体在国防军事领域将逐步接管军人的战斗岗位，机器人大规模走上战争舞台，将带来军事科学的真正革命。在医疗卫生体系，医疗机器人可用于伤病员的救援、转运、手术和康复，是医疗卫生装备信息化、智能化的重要发展方向之一。在汽车制造业中，工业机器人能适应不同的生产环境及工艺的要求，可代替人工完成：焊接、搬运、喷涂、装配、检测等繁重、有毒、高低温等环境下的操作，保证了人员的生产安全，同时也提高了生产效率，在汽车制造生产过程中占领着不可替代的重要作用。

二、工业机器人教学方法

工业机器人的学习过程融合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识。因此工业机器人教育和传统的学科教育区别很大。单纯的机械、电气、计算机等的学习只能作为学习机器人的基础。工业机器人的教学应该是一个系统的架构，学生在掌握各学科的同时要对计算机整体系统有更为深入的了解，这需要在教学过程中采用多种方法积极引导，使学生在思考的过程中将各学科的知识有机地串联起来。

1.多基础教学交叉学习，联合启发。

在传统的教学中，如电机控制实训中教师只针对电气线路进行讲解，钳工实训则只进行金工方面的技能教学。这种模式的教学在过去取得了一定的成果，但是在面向工业机器人的教学时，由于不能将各学科进行有效地串联，因此难以形成机器人学习的基础。新形势下，应该交叉教学，比如在讲解电机控制小车往返控制的章节中，应该对小车的机械运动特点进行分析，如小车机械传动出现问题，导致小车无法顺利行进等种种情况。电气控制线路和机械知识的相互结合，使学生能够充分理解各学科的交叉融合，为学习工业机器人打下基础。

2.工业机器人专业方向课程设置。

传感方面课程：图像处理、计算机视觉、卡尔曼滤波、信息融合。

认知：机器学习、人工智能。驱动：自动控制原理、线性控制理论（线性空间理论）、非线性控制理论、计算机控制/数字控制、机器人导论、机器人控制、非各向同性机器人控制、路径规划、数模电子线路、信号与系统、各种电子线路设计知识、机械设计、工程制图。这些不需要全部都懂，但至少要专攻一个方向，其他方向略懂，比如专攻控制和路径规划。

3.行为导向教学。

行为导向教学以学生为主体，通过问题驱动学生的积极主动思考。在教学过程中，通过积极的发问，以学生的讨论为主，教师在整个教学过程中起引导的作用。这种教学方法可以充分发挥学生的主体作用，积极调动学生学习的主观能动性，培养学生分析问题、解决问题的能力。在解决问题的同时，学生充分将所学到的各学科知识主动进行“融会贯通”，解决问题的能力也得到了提高。学生取得了成就感和激励，使学习的过程变得更有挑战。教师还可进一步建立奖励机制。各种方法共同作用下，使工业机器人学习变得更加生动有趣。

4.鼓励创新。

“创新”是科技进步的源泉。学生在学习的过程中，受思维定式的影响较轻，往往会出现一些大胆的充满新意的想法。在遇到这些情况时，教师绝不应该漠视甚至打击，应该积极针对学生这些想法进行分析假设，甚至在有条件的情况下付诸实践。21世纪技工院校培养的是熟练的高技能人才，更是充满创新精神的高技能人才。只有大胆鼓励创新，才有可能出现大量的优秀的国家需求的创新型技能人才。

三、学校师资队伍建设

1.引进现场经验丰富的工程师人才。

新形势下，铁饭碗逐步被打破，校企之间的人才流动愈加频繁。教学经验丰富的教师在技能上可能稍有不足，现场经验丰富的工程师在教学能力上还需稍加磨练和指导。通过人才引进的方式，吸引优秀的工程师人才长期或定期进入教育行业，能够提高校内教师的技能水平，同时使教学过程更加贴近现场。

2.丰富多样的教师培训和激励手段。

通过多媒体网络课堂、校企联合师资培养等多种手段，为教师专业能力的提高创造学习条件，邀请各领域专家、教师到校开展讲座，交流促进，共同发展。同时，从事工业机器人教育的教师也应充分意识到工业机器人技术发展日新月异，必须牢固树立不断学习的教育理念。

通过对取得成果的教师进行物质上和精神上的奖励，引导学校形成教师之间相互竞争、相互促进的良好氛围，激励教师积极改进教学方法，主动进行科研及教学探索。在这种你追我赶的学习氛围下，才能形成良好的发展的工业机器人教学团队。

四、结语

工业机器人作为一门新兴专业，其整体发展时间还比较短，并没有形成完整的教育体系。工业机器人技术本身的发展又十分迅猛，一代机器人的代差寿命非常短。因此，在开展相关课程时，教师不仅要让学生能够很好地学习到理论知识与实践能力，更加重要的是要培养学生的创新精神与自主学习的能力，要让学生能够通过自己的不断努力，在离开学校之后更好地适应社会以及工业机器人领域的快速发展。