《工业机器人技术及应用》课程教学改革的研究与实践

寇晓培 张涛然

摘 要：工业机器人技术及应用课程主要面向自动化专业、机械设计制造及其自动化专业的学生传授工业机器人控制系统组成、示教——再现等方面的专业知识，培养学生工业机器上示教编程和自动化生产线调试的能力。本文通过分析工业机器人技术及应用课程存在的教学问题，对该课程的教学方法进行了有益的探索。通过课程教学改革的实施结果表明在培养学生对工业机器人知识的掌握和应用能力的提高方面取得了良好的效果。

关键词：工业机器人技术及应用;教学改革;工程实践

正如比尔·盖茨所言：机器人将对人类的工作、交流、学习和娱乐等方面产生重要而深远的影响，如同计算机在过去几十年中给世界所带来的改变一样。工业机器人是机器人家族中的重要一员，也是目前技术发展最成熟、应用最多的一类机器人，可在保障稳定优质生产的同时大幅提高生产效率，降低次品率。工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备，已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志之一。国内机器人产业所表现出来的爆发性发展态势，将带来对能安全和熟练使用工业机器人的作业人员的大量需求[1]。本文通过探索《工业机器人计算及应用》课程的改革，让学生通过该课程能够熟练掌握工业机器人的操作、维护、保养等方法并兼顾掌握相关理论知识。

1 《工业机器人技术及应用》课程概述

《工业机器人技术及应用》课程是工业机器人技术专业的核心课程，实践性较强[2]。通过该课程的学习，学生可以熟练操作工业机器人，掌握典型工业机器人的在线示教方法，具备分析和解决工业机器人编程问题的能力。

2 《工业机器人技术及应用》课程的教学现状

依据当前社会对工业机器人示教人才、调试人才和操作人才迫切需求的形势，目前《工业机器人技术及应用》的教学方式还存在一些不合理之处：（1）教材内容陈旧，形式单一。课程的教学内容更新远落后于机器人技术和人工智能的最新发展，这是“机器人”学科普遍存在的问题。（2）缺少实践环节。工业机器人的基本工作原理是示教——再现，示教尤为重要。目前，教师课堂讲授的内容过多，学生缺少独立思考和动手实践的环节，导致学生对应示教和再现理解不够深刻。（3）缺少具有工程实践背景的一线教师。机器人应用技术是一门新兴的技术，有的高效教师虽进行过相应的操作培训、暑假实践等，但缺少直接参与工程项目的经验，对工业机器人技术的应用理解不够深刻，使学生的学习难度增大。（4）缺少可供学习操作的教学设备。机器人实验室的建设成本较高，传统教学过程中进行理论讲解，视频学习，学生缺少实验操作，无法激发学生积极深入学习机器人技术的兴趣。

3 《工业机器人技术及应用》课程的教学改革

（1）教学内容以教材为主，网络为辅，紧跟机器人前沿技术的最新发展步伐。对于教材中学生应该掌握的理论知识，教师在上课前可先通过网络收集最新的相关案例或者小视频，授课时引出案例，以激发学生学习兴趣;课程结束时布置一个“课题任务”，分小组让学生课下进行调研、信息检索等活动，以此让学生更加关注工业机器人行业前沿，增长见识，明确规范等。（2）改变授课模式，以学生为主导。目前，高校授课方式大多以教师讲解为主，并且大多讲解的是教材中的知识点。但由于课程内容大多为传统的基础知识，缺乏国内外机器人技术的前沿进展和最新成果的介绍，以至于导致学生的学习兴趣和学习主动性不高，无法起到夯实学生学科基础的作用，也无法达到拓展学生知识面的作用。为此，可以通过学生分享自己课题任务的成果方式，让学生走上讲台，这样不仅可以提高学生学习的兴趣，也可以锻炼学生的胆识，同时教师也可以通过学生的分享提高自己。（3）应用线上和线下的教学技术，提高学生自主学习的兴趣。教师可通过教学软件，在授课时通过软件让学生签到，也可随机提问学生，或者让学生抢答等方式授课，可以提高学生的主动性，加强互动，也让学生更加集中注意力听讲。另外可将教学课件、习题及答案等教学相关材料放在远程端口，以供学生课后自学。（4）理论与实践相结合，学生走进实验室。《工业机器人技术及应用》课程最重要的在于教会学生如何操作工业机器人，即学生应该掌握在线示教的方法。可以让学生以团队合作的形式完成一个工业机器人的“在线示教”，这样不仅可以让学生巩固已学知识，也能将已学知识应用在示教过程中。（5）组建教学团队。在师资方面，学校一方面可引入具有工业机器人工程项目背景的专业人才从事一线教学;另一方面可通过校企合作，派送本校教师进企业参与工程项目实践，企业工程师驻校与在校教师共同开发与实验设备相适应的实验指导书、出版教材等。学校还可通过寒暑假开展工业机器人培训班，对教师进行机器人操作编程、虚拟仿真培训等，培养一批具有机器人教学能力的专业教师。（6）改革考核方法。修正考核单一，由期末考试决定最终成绩的传统考核方式，采用多种方式手段考核。如，期末成绩和平时作业、课堂分享、课程任務完成情况等多种方式结合，比例可根据实际情况分配。

4 结语

笔者在重庆邮电大学移通学院机械设计制造及其自动化专业的《工业机器人技术及应用》课程教学中尝试了本文所讲述的教学方法，所在智能工程学院不断的引进有机器人工程背景的专业人才，也在通过校企合作，实施校企双平台教学，通过实践该课程取得了良好的改革成效，如课堂上教师教学目标更容易完成，学生容易接受也更加乐于学习工业机器人技术;课下学生能积极主动的讨论学习，并且较高质量的完成课题任务。

参考文献：

[1]兰虎.工业机器人技术及应用[M].机械工业出版社，2017.9.

[2]杨立，倪文彬，朱润峰.新工科背景下课程教学改革与探索——《工业机器人技术》课程[J].低碳世界，2019，9（12）：331-332.

[3]孟稳.工业机器人专业“课程思政”教学的探索[J].黑龙江教育（理论与实践），2020（01）：3-5.

[4]陈德潮.大数据背景下机器人学课程的教学改革研究[J].科技风，2020（05）：56.

项目说明： ①重庆市高等教育教学改革研究项目（项目编号：183002）;

②重庆市普通本科高校新型二级学院建设项目（渝教高[2018]22号）