新工科背景下工业机器人专业建设方案探究

文/吴新淮

机器人工程专业作为社会新阶段的发展产物，与社会经济建设有着不可分割的联系，是面向未来技术社会的一个全新的专业，因此，发展过程会对于传统教育模式、教学理念、方法带来一定的冲击，以满足专业建设过程中的现实需求。文章结合自身工作经验，针对新工科背景下工业机器人的专业建设方案做如下分析，并从专业理论设置、实践教学方式等方面浅谈个人看法，以供参考交流。

一、工业机器人专业建设面临的问题

当前，我国职业教育虽然在规模上取得了较大的发展，但在整体办学质量上仍存在诸多问题，如专业设置过程中知识综合能力不足、缺乏有效的专业实践能力、技术创新能力有待提升等。伴随市场经济体制的不断变革以及科学技术生产手段的运用，机器人技术的研究成为教学部门以及社会企业重点关注的内容。就当前实际情况来看，新工科背景下，工业机器人专业建设中还存在很多不足，如机器人生产中的零部件产品质量不高、机器人研发、制造以及维护等专业较强的核心技术有待健全等，都是课程设置中需要正视的问题[1]。同时，学校从整体发展定位角度考量，未来各行各业领域的开发都将逐步实现少人化、无人化作业。例如，一些深海、高空等高度危险的职业，也需要培养精通机器人操作技术的相关人才，但是在此过程中由于缺乏相关的经验，专业建设过程仍需要经历一段漫长的探索之路。

近年来，部分国内职业院校对于新工科背景下的机器人专业建设工作，也进行了不同程度的探索，但是很多内容仍停留于表面，如多是采用校企合作的专业办学模式，因此，这种专业设置过多重视形式感，而没有考虑到实质性的内容。同时，大部分职业院校在该专业教学过程中，仍是采用传统的教学体系、课堂知识传授方式，在知识考量问题上也是采用传统的闭卷知识点测试的方式，因此，这种形式化的改革，很难适应新的专业人才培养要求。如在机器人专业人才培养过程中，课程实验、课程设计以及专业设计等多个实践环节缺乏有效的连接，相关专业教师在各课程教学过程中，由于在知识体系以及指导思想上存在一定的差异化，这就导致学生在实际学习过程中缺乏体系化，在零散的知识点记忆中，往往会使学生失去兴趣。受到经费以及实习基地等外部条件的限制，导致学生的认识实习、毕业实习以及生产实习等相应环节多是一些重复性的内容，从而导致实习内容不够全面，甚至出现了实习内容与专业课程不相关联等问题[2]。

因此，面对上述一系列问题，就需要学校相关部门进一步做好实际调研及研究工作，在不断的实践过程中，总结专业建设中存在的不足，打破旧模式的束缚、不断提升人才培养质量。如在人才培养过程中，培养学生的实践能力，有效解决传统教学过程中理论与实践教学相脱节，以及实践教学过程中连续性不强等问题。

二、新工科背景下工业机器人专业建设的现有基础

以笔者所在学校为例，学院机器人专业是经教育部审批，校内专业建设中重点专业之一。当前，学院在课程开设中也有一批机器人相关专业的课程，为专业建设提供一定的现实参考，如机械类、电子电工类、自动化类、控制工程类以及传感与检测技术类基础课程等。并且经过近几年的专业准备工作，学院已掌握了工业机器人建设的关键技术。

学院具备新工科背景专业的学生，在参与大学生科技创新活动，大学生机器人比赛或者与机器人相关其他比赛时，也取得了较为理想的成绩。相关研究部门长期致力于机器人研究也取得了有效进展，获得了合作企业的认可[3]。同时，经过近几年的筹备，学院在该专业设置上已经制定较为科学的人才培养方案，在依托传统工科专业技术上，取得了实践经验，当前已经构建了较为科学的实验资源，保证为学生提供高水平服务。同时，基于校企长期合作关系，该专业设置中，能够与企业签订长期的战略合作协议，设立研究中心，为新工科背景下工业机器人专业建设提供良好的办学基础。

三、工业机器人建设的新思路

对国内外工业机器人专业方向人才培养模式进行实地调查，并对学院相关专业人才培养模式进行有效总结，探索新工科背景下工业机器人建设的新思路。即新工科背景下工业机器人专业建设需要紧随社会经济发展趋势，培养出社会需求的专业性人才，实现理论与实践的有效结合，不断优化整个课程构建体系。针对新工科背景下工业机器人专业建设顶层方案的设计，主要从两个方面着手：一是加强理论教学工作，通过通识基础知识、专业基础知识的学习，为学生打下坚实的理论基础；二是要进行完整的、系统的工业机器人专业系统化设计，形成一个实践与创新有效结合的新教学模式。构建一条基于项目培养为主体的新模式，这个过程中，可以坚持以“模块化课程、系列化项目以及团队化指导”为主要改革目标，通过对行业、企业以及毕业生三个群体的实际情况调查，充分把握行业需求、岗位分布以及知识能力三个方面的内容，在此基础上构建以能力培养为主线，目的明确、循序渐进的项目教学体系，不断强化学生的专业知识的实际运用能力，使学生可以在住校期间为未来工作能力提升打下坚实的基础[4]。

四、工业机器人专业建设实施方案

（一）科学设置“机器人系统设计”专项训练项目，这个过程可贯穿于整个学生学习期，具体项目内容可包括机器系统的调试、电路设计、控制系统设计以及传感器等，可在最后的学生毕业设计中统一体现教学成果，从而考察学生的综合能力。

（二）积极鼓励学生参与相关专业比赛，通过参加机器人设计相关的主题活动，培养学生的开发和创新能力，并且在这个过程中，加强学生的团队意识，为后期实际岗位工作实践做准备。

（三）积极开发专业实验室和创新实验室，从而不断加强学生学习产、学、研的整体能力，与企业加强协作关系，建立起以实际运用为导向的教学研究基地，打造稳定的人才培养目标，在学校为学生相关专业知识的学习创设浓厚的学术氛围，从而提升学生专业的综合水平。

（四）不断改革当前教学方式，项目教学与传统教学相比较存在较大差异，如教学过程中涉及内容较多、场地较分散以及教学周期较长等，从而需要对相应的教学模式进行变革。一定程度而言，课程项目教学过程中相关的内容组织可由教学团队负责，学年项目由学工部门和相关部门联合管理，毕业项目由校企联合指导团队进行管理。这个过程中，为了教师在教学过程中能够了解学生的实际情况以及与其他部门形成统一的关系，可借助多媒体等工具，来进行相关信息的实时查阅，具体如项目的申请、进展监控、师生交流以及成果展示等。

在实际改革过程中，要将落实新工科背景下工业机器人专业建设人才培养模式作为重点内容，争取做到专业实践教学与创新教学的有效统一。同时，在此基础上，可根据学生实际情况建立起相应的实验研究室，为学生实践研究工作创设良好的条件，从而真正提升人才培养的整体质量。

（五）建立起新工科背景下工业机器人专业知识考核新模式，由于机器人专业相关课程理论与实践结合性较强，传统课程考核过程中，多是采用卷面的方式，这种考核存在一定片面性，不能综合体现出学生的整体水平。因此，这个过程中，就需要引入课程分段考核、大小测试相结合以及增加学生平时成绩等方式，从而建立起多元化的考核体系。

具体到学生的考核模式，可由平时课后作业、实验实践和期末考试成绩三个部分组成，期中期末成绩可占整个考核的50%。同时，不断拓展相关考核内容、丰富考核形式，将传统单纯理论知识的考核侧重于理论与实践综合考量，在不断激发学生学习兴趣的同时，有效提升学生的创新能力[5]。

五、结语

随着社会经济以及科学技术的快速发展，传统的市场经济体制不断受到冲击，人们的传统生产方式也在不断进行深层次的变革。新工科背景下，工业机器人专业不仅是新时期的产物，也是未来行业发展的趋势，是工业生产代替人工产生的关键，学校作为相关人才培养的重要摇篮，被时代赋予教育的新使命。由于新工科背景下工业机器人专业建设是一项新内容，因此，传统的教学模式需要经过不断的变革，才能在实际教学过程中运用。工业机器人相关专业人才培养最终目的是用于生产，相关专业设置过程中也需要将实践放于重要位置，并结合相关专业的优秀经验，从而制定出一套真正适合该专业的建设方案。