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摘要:隨著自動化、智能化技術的應用,工業機器人技術已經成為當今社會發展的趨勢,為滿足中國制造2025戰略人才發展的需要,實現培養新人才的目標,滿足人才培養要求,根據新工科發展的理念,結合應用型本科的實際情況,對課程教學內容、教學方法和實踐環節等方面進行一系列改革和探索,提高教學效果,激發學生的學習興趣,培養學生的創新思維,提高學生的綜合素質。
關鍵詞:新工科;工業機器人;教學改革;應用型本科
引言
隨著社會的不斷進步與發展,學科之間的滲透和交融越來越多,制造智能化成為當今社會發展的主流方向。智能制造是融合了信息技術、互聯網技術、自動化技術等多個學科的一門綜合性學科。德國在2013年首先將這個制造領域的資源,信息,商品和人員互連系統稱為“工業4.0”,并制定了工業4.0戰略提案和標準化路線圖。自德國首次提出工業4.0之后,美國、日本也相繼相應提出制造戰略思想。面對未來國際制造業的發展趨勢,我國緊隨美、日、德步伐提出“中國制造2025”戰略計劃,以期通過三步走的戰略達到世界制造大國的行列。為推進“中國制造2025”戰略計劃的發展進程,2017年教育部啟動了“新工科”工作計劃,對相關工作做了相應部署,對參與新工科建設的應用型高校的人才培養質量提出更高的要求,旨在培養出適應新形勢下人才市場對應用型人才的需求。
1工業機器人技術的性質與地位
工業將機器人技術是機械制造及其自動化專業的一門專業課,該課程是學生職業方向的接口課,通過本課程的學習讓學生了解工業機器人工作的原理和方法,通過工業中的應用實例,掌握工業機器人的控制系統。培養學生的專業思維能力,使其具有初步的工業機器人故障診斷與分析能力,培養學生的動手能力,為今后從事本行業工作打下一定的基礎。學生在學完本課程之后,要求掌握機器人的發展歷程、相關部分的技術參數以及機器人軌跡規劃問題和關節插補問題,并要求學生掌握工業機器人編程的特點及方法。另外,在進行應用時要求學生有位姿分析和運動分析的概念,掌握相關的運動學和動力學概念,能對機器人的整體運動做規劃。
2傳統模式下工業機器人技術課程教學中存在的問題
2.1課程理論性知識偏多
課程開設的知識點多以工業機器人機械臂為教學對象,重點講述機器人的結構、工作原理、運動學、雅克比矩陣、動力學、傳感和控制等機器人學基礎知識,理論性太強。對于應用型本科來說,理論知識講究夠用和實用,過多的理論知識讓學生實踐動手機會減少,并且過多的理論推導會讓理論基礎本就不是很好的學生萌生恐懼心理,從而使學生的學習主動性下降。
2.2課程教學方法過于古板
該課程的教學依然是以教師課堂講授為主,實踐教學與課堂教學脫節較嚴重。缺少讓學生動手實踐和課下思考問題的機會,不利于學生學習興趣的培養。2.3專業教師缺少相關企業從業背景,講解知識空洞乏味。應用型本科院校“雙師型”教師缺乏,理論教學缺少工業應用實例,知識講解空洞,缺少趣味性,不利于學生理解吸收。
3工業機器人技術課程改革的基本思路與探索
3.1重組教學內容,突出新工科的機械背景
工業機器人技術理論教學課時短,學生需要學習的知識點較多,因此教師需要對課程內容進行甄選,在中國制造2025的大背景下,突出新工科學科建設,重點培養學生應用型技能。因此,該課程要求任課教師以工業機器人在機械行業的應用為背景,培養學生專業的思維方式,并掌握相應機械分析和設計的能力。
3.2引進新的教學方法和教學手段,改變傳統的教學模式
工業機器人技術實踐性很強,有很多內容要求學生理解記憶,傳統的教學方式以教師講授為主,缺少與學生的互動環節,學生的課堂參與度不高,導致學生學習興趣的缺乏。在新的教學理論和教學方法逐步成熟的今天,需要任課教師加大與學生互動的力度,多學習先進的教學方式。在新工科教學的背景下,更應該嘗試使用一些新的教學方法,如慕課、翻轉課堂等的應用。由于本課程較強的實踐性,新的教學方法能增強學生的參與性,讓學生在學到知識的基礎上增強課程的學習興趣,一舉兩得。
3.3以項目驅動教學
機器人應用技術具有創新性、應用性和探索性。理論教學與實踐教學有機結合,通過以小專題項目驅動理論學習—項目研究—動手實踐一體化的培養模式,增加以小項目驅動實踐性教學內容。此外,在教學內容上,多列舉工業機器人在工程中的應用實例,讓學生了解工業機器人在焊接、搬運、碼垛、物流等行業的應用現狀,以及今后工業機器人的發展趨勢。
3.4大力開展實踐教學活動,突出應用型本科的特點
應用型本科是為滿足當前人才市場的需求提出的一種新的人才培養模式,通過增強學生實踐動手能力的培養,提高學生綜合素質。這種培養模式下培養出的學生職業適應能力較強,能很快的適應相關專業的工作。因此,在新工科建設的背景下,加大學生實踐的力度,對突出學生應用型這一特色和很有幫助。
3.5注重“雙師型師”師資隊伍的建設
增加教師的在崗培訓機會,建立一套教師一線實踐崗位鍛煉的激勵制度,積極鼓勵教師參加企事業單位的實踐鍛煉。加強校企合作交流,成立“特聘專家工作室”、“技術大師工作室”,保證企業背景的外聘及兼職教師的數量和質量,保證校內專職教師赴企業鍛煉的持續性和有效性,重視專職教師的“雙師型”培養。建立一支集教學、社會培訓和科技研發、技術服務于一體的實踐教學團隊,增強教師對工業機器人設備操作與裝調維護技能的培訓,提高教師的創新能力和科研能力。
4結語
綜上所述,應用型本科院校工業機器人技術課程的改革需要根據現行教育體制,順應新工科發展背景,突出對應用型人才的培養。通過對教學內容、教學方法、以及師資力量等多方面的改革來提高教學質量,培養出理論知識扎實,實踐能力突出的應用技能型人才。
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作者:郭穩穩 王國虎 單位:鄭州工業應用技術學院機電工程學院