专业需求导向的高职“工业机器人技术基础”课程改革

单以才 龙银成

摘要：作为高职制造类专业群的一门共享课程，“工业机器人技术基础”对培养智能制造类复合型应用创新人才具有重要的支撑作用。为了实现专业群内各专业人才的培养目标，在深入剖析高职院校“工业机器人技术基础”教学现状的基础上，提出以专业需求为导向的课程改革必要性。以南京信息职业技术学院为例，从课程精准定位、教师队伍建设、专业教材开发、教学方法创新等四个维度就教学改革进行探索与实践，为“双高”建设背景下推进专业群共享课程，教师、教材、教法改革与创新提供经验与启示。

关键词：专业群;共享课程;工业机器人技术基礎;课程改革

中图分类号：G712    文献标识码：A    文章编号：1672-5727（2020）10-0060-06

一、高职“工业机器人技术基础”课程改革现状

为满足我国新时期产业转型升级对机器人技术技能人才的井喷式需求，高职教育作为一种类型的教育，率先创办了工业机器人技术新专业。经过近十年的建设与发展，该专业在人才培养模式、课程体系、专业教材、实训基地等教学资源建设上取得了许多建设性成效[1-2]。然而，随着国内产业结构和转型升级要求持续提高，工业机器人与生俱来的集成技术多、工程应用广及建设周期短等因素对该专业提升人才培养质量的阻碍效应日益凸显，人才培养质量关乎到我国发展智能制造战略，亟需开展专业教学质量提升工程。

课程是高职院校传授专业知识的一个重要载体。长期以来，受工业机器人仅作为高等教育一个研究方向的影响，如何在几乎“零”基础上开发高品质专业课程，一直是高职工业机器人技术专业教学改革的研究热点。“工业机器人技术基础”作为该专业技术和技能的入门课程，其内容涉及机械、电子、自动控制、计算机等多个学科，是一门理论性与实践性都非常强的专业基础课程;授课效果既会影响后续核心专业课程的学习，又对激发学生学习专业的兴趣和动力起到至关重要的作用[3]。

为提升“工业机器人技术基础”课程的教学效果，教育工作者从不同角度开展了大量探索与实践。李宪华等针对教学中理论与实践脱节的问题，运用SolidWorks三维软件和MATLAB数学软件建立了工业机器人可视化平台，架起了理论知识与实践操作联系的桥梁[4]。黄永程等结合应用型本科专业人才培养方案，对工业机器人的教学内容、教学方法和实践环节进行了改革和探索[5]。在教学内容上，注重项目系统性和内容先进性;在教学方法上，综合运用探索教学法、自主学习法、启发式教学法;在实践环节中，引入创新创业理念。刘晓波等坚持理论够用、不失系统完整性的原则，将“工业机器人技术基础”课程教材规划为数学基础、机械系统、动力系统、感知系统、控制系统、编程与调试、典型应用等七个模块[6]。段海峰等以GSK机器人和980T数控车床为研究载体，实现了工业机器人在数控车床编程加工中完成自动搬运、装卸、加工等操作，创新了工业机器人典型应用的实训教学模式[7]。

二、高职“工业机器人技术基础”课程改革存在的问题

纵观近十年来高职“工业机器人技术基础”课程改革历程，有关该课程的改革和创新在激发学生学习热情、培养学生创新思维、提高教师授课效果等方面取得了长足进展，但笔者走访多所兄弟院校时却发现，当前该课程的教学还普遍存在以下短板：一是作为入门课程，其重要性未能得到足够重视，普遍采取的一人授课模式，导致教师知识结构难以适应课程的多重需求;二是由于教师未能准确把握该课程在专业课程体系中的地位和作用，课程学习目标并不十分明确，导致教学重点、难点等环节难以得到有效实施;三是由于教师过度依赖课程教材，未对教材内容进行二次开发，导致教学内容与其他专业课程内容出现较多的重复;四是在教学方法上，许多学校虽采用理实一体化教学，却忽略了此阶段学生已有的知识结构，在教学内容、教学方法与学生学习能力的匹配度上仍有待进一步优化。

综上分析可知，难以推进“工业机器人技术基础”课程高质量教学改革的根源，依然是现行的教师、教材、教法（简称“三教”）建设与专业需求产生了偏差。尤其当工业机器人被广泛用于汽车、电子、机械等制造类企业，其服役成败的关键还将取决于能否与应用场所实现有机融合。可见，普及工业机器人技术应用将是一项系统性协同工程。为攻克这个教育壁垒，许多高职院校依托自身办学特色和专业优势，以工业机器人专业为抓手，联合机电一体化技术、自动化等相关专业，共建了制造类专业群。群体专业将“工业机器人技术基础”课程纳入自身的课程体系，以期培养兼具工业机器人技术技能的复合型人才。要达成这一目标，“工业机器人技术基础”课程改革面对的专业不再是单一的工业机器人技术，而是整个专业群。因此，该课程已彻底成为了制造类专业群的一门共享课程。以专业需求为导向，成为本课程教学改革精准服务专业群的必然选择。

以专业需求为导向，建设结构化的高水平教师团队，开发活页式的高品质专业教材，创新协作型的高效率教学方法，有望成为新时期高职教育建设高水平专业群的有力抓手[8]。“十三五”期间，我校以强化智能制造装备技术专业群内涵建设为契机，以专业需求为导向，对“工业机器人技术基础”课程服务专业群的教学改革进行了一系列探索和尝试，并取得一定成效，为我校全面开展“双高”建设中的专业群共享课程教学创新改革提供了重要经验和有益启示。

三、专业需求导向的高职“工业机器人技术基础”课程改革的探索与实践

（一）明晰课程定位

专业群是高职院校应对现代产业集群而采取的一种新的专业治理模式。为满足产业集群内某一产业链的岗位群需求，高职院校常常以与产业链关联度高的专业为核心，将产业链所需的相关专业组成一个专业群[9-10]。由于产业集群及产业链自身具有很强的区域经济发展的特征，同类专业群也因地域差异而不尽相同。因此，围绕专业群的所有建设工作均应以专业群匹配产业链为逻辑起点，这种专业群与产业链的匹配正是高职产教融合的真实体现。为了实现对专业群课程的准确定位，应以专业群匹配产业链的要求为建设起点，重新细化专业群内各专业的人才培养方案和培养目标，明晰课程在各专业课程体系中的地位和作用，从而实现课程的精准定位。这种专业群课程学习目标的定位思路（见图1），其实质仍然是“以专业需求为导向”，但此时的“专业需求”已被注入新的内涵。由于服务对象的不同，它已从过去单一专业建设的专一性蜕变为面向专业群的协同性。

在专业教学内容构建上，对工业机器人专业而言，每个模块仅介绍搭建机器人工作站所需的相关技术，略去技术具体实现过程的讲解，很好地避免了与其他课程存在教学内容重复的现象;对数学基础模块中运动学、动力学的复杂公式，进一步采取模块化封装手段，建立运动学和动力学方程的模块化范式，便于高职生的理解和接受。对机电或数控专业而言，在自身的前导课程中已经学习完机器人工作站的相关技术，此时的重点是关注工业机器人引入自动线或数控机床加工单元所需的接口技术，加强两者对接的编程与调试训练。

（四）创新协作型的模块化课程教法

我国职业教育经历了四十多年的探索和实践，通过引进西方国家先进的职业教育理念和教育方法，历经消化、吸收、创新，摸索出符合我国职业教育规律的诸多教学方法，如行为导向教学法、任务驱动教学法、情景教学法、问题教学法等。作为引领新时代职教改革的新标杆，《实施方案》明确要求要大量引入典型生产案例，在教学中推行项目化、案例式、情景式、模块化等教学手段，紧密跟随“互联网+职业教育”的发展节拍，运用现代信息技术改进教学方式方法，如慕课、翻转课堂等，推进网络学习空间的建设和普遍应用。

对于专业群共享课程教法，由于每个专业对其教学团队和教学内容的需求存在差异，而且各个专业学生的知识结构也不一样，所以不可千篇一律，不能采取过去那种仅匹配单一专业的教学方法，这种情况在高职院校新工科专业教学中已经得到证实。新时期的专业群共享课程教法，应统筹兼顾前述的各种因素，运用职业教育典型教学方法，积极探索以专业需求为导向的专业群课程教学方法（如图7所示），为每个专业量身定制协作型模块化教学方法，尤其对于高职新工科的专业课程更需如此。

为切实提升课程的教学效果，我校“工业机器人技术基础”教学团队基于三个专业既定的人才培养目标和课程教学内容，紧密结合本课程特点，通过理论课与实践课协同、技术与技能协同、线上与线下协同、大赛与教学协同、校内教师与企业骨干协同等方法，并混合应用信息化教学手段，努力构建适合不同教学内容的协作型模块化教学方法。譬如，针对数学基础模块中工业机器人运动学和动力学内容，以机械制图、三维软件SolidWorks实训等前导课程为基础，建立工业机器人运动仿真平台，加强学生对机器人运动学和动力学中基本概念的理解和掌握。通过“理论、实训、仿真”的三维一体教学，让学生很好地掌握了工业机器人的各种坐标系、工具标定等关键知识点。针对机电专业培养技术技能的需求，基于机电和工业机器人专业共建的机器人自动线实训平台，加大学生对工业机器人嵌入自动系统的编程与调试实训。协作型模块化教学方法的成功应用，大大提升了我校智能制造装备技术专业群“工业机器人技术基础”课程的教学质量。

“双高计划”大力推进中国特色高水平高职院校和高水平专业群建设，旨在汇聚专业优质资源，共育新时代复合型创新人才，这给高职院校专业群课程改革带来新的机遇和挑战，特别是对共享型专业课程。本文针对高职制造类专业群的“工业机器人技术基础”共享课程，以专业需求为导向，通过聚类分析，从课程精准定位、教师建设、教材开发和教法创新等四个方面进行了探索实践，为促进我校智能制造装备技术专业群提升人才培养质量提供了有力支撑，同时对高职其他专业群打造高品质共享课程起到借鉴与启示的作用。

参考文献：

[1]唐万鹏，张元，唐明军.高等职业学校工业机器人专业人才培养创新研究[J].中国职业技术教育，2019（4）：77-82.

[2]曾志斌.基于CDIO模式的工业机器人技术专业工程能力提升研究[J].中国职业技术教育，2019（4）：117-120.

[3][5]黄永程，杨斌，黎志勇，等.新工科背景下工业机器人应用技术教学改革探索[J].机电工程技术，2019（2）：40-41，66.

[4]李宪华，石雪峰，盛蕊，等.基于虚拟仿真技术的机器人课程教学研究[J].赤峰学院学报，2019（1）：151-154.

[6]刘晓波.工业机器人技术基础[M].北京：机械工业出版社，2017.

[7]段海峰，韩伟，刘建光.工业机器人应用于数控车床教学模式探索与研究[J].实验室研究与探索，2018（5）：259-262.

[8]周建松，陈正江.高职院校“三教”改革：背景、内涵与路径[J].中国大学教学，2019（9）：86-91.

[9]徐國庆.基于知识关系的高职学校专业群建设策略探究[J].现代教育管理，2019（7）：92-96.

[10]顾永安.应用型高校推进专业群建设的思考[J].高等工程教育研究，2019（6）：92-98.

[11]胡英，夏晓静，崔山风.专业群平台课程的教学改革与设计[J].教育与职业，2012（23）：116-117.

（责任编辑：张宇平）