机器人工程专业学生工程实践能力培养研究

矫田帅 1 王开阳 2 尚志远 3

摘要：在“中国制造2025”战略的推进下，越来越多的高校开始开设机器人工程专业，2016年只有1所高校获批机器人工程专业，2017年有25所，2018年达到60所，而2019年有101所高校获批机器人工程专业，这也表明高校已经开始重视机器人相关人才的培养。研究表明机器人工程专业大学生工程实践能力的培养应该成为应用型人才培养的主要目标。本文以洛阳理工学院机器人工程专业为例，从加强机器人工程专业学生实践能力的培养方面着手进行教学改革，改善应用型本科下机器人工程专业的培养模式。

关键词：机器人工程;实践教学;工程实践

引言

当前世界新一轮产业变革和科技革命正加速进行，我国战略新兴产业迅猛发展，传统制造业也在加快转型升级步伐，人才竞争更趋激烈。我国高等工程教育正迈入智能化时代，地方高校新工科建设应重点围绕本地区战略新兴产业，创新工程教育观，培养具有卓越工程能力的新工科工程技术人才，重塑人才培养理念，确立人才培养新目标与新标准，构建符合新工科特质的科学合理的课程新体系与人才培养体系。

1现状分析

目前不少高校的实践教学主要以验证为主，学生根据既定的实验指导书按部就班地完成操作部分;对于使用大型设备的实验，主要以教师操作演示学生参观为主，有兴趣的学生也只能在老师的指导下完成简单的操作，几乎不能有创新任务，实验完成后学生几乎没有机会再次操作这些设备，这样的教学模式很难引起学生的学习兴趣，也不利于对学生实践能力的培养。上述方法对于以培养应用型人才为目标的机器人工程专业人才培养来说是远远不够的。为此对机器人工程专业人才培养方法进行改革与探索:把专业培养贯穿学生的整个学习周期，以实际应用为目标，满足基础应用为标准压缩基础理论课程，增加实践教学课程，激发学生的学习兴趣;实验课和实践课都贴近企业实际状况或直接来源于企业，通过采用项目式教学和鼓励学生参加创新创业活动的方法，提升学生的工程实践能力，进而培养满足企业实际需要的应用型人才。

2机器人工程人才培养的新要求

新工科是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径．新工科建设必须全面贯彻落实立德树人的总要求，进一步延伸“学生中心、产出导向、持续改进”的工程教育理念，确立“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念，全面创新工程教育观，培养具有多学科交叉和卓越工程能力的能够适应未来变革的现代工程技术人才．机器人工程等新工科专业人才培养一方面要求将工程教育与人文教育及科学教育融合，使培养的工程师具备道德情操、家国情怀、人文素养与科学精神，具备良好的工程伦理、学术道德及职业操守．另一方面还需要在继承原工程教育的基础上，按产业需求导向进行多学科交叉，使所培养的学生能够具备解决跨学科复杂工程问题的能力，这是现代工程技术人才所必须具备的素质．机器人工程等新工科专业建设应准确把握新工科建设的特征与内涵，准确把握人才培养的新要求，探索并确立专业建设的新理念、人才培养的新模式与新标准．

3实施方案

3.1兴趣引导

兴趣是学生学习最好的老师，在原有先学习基础课程、再学习专业基础课程、最后学习专业课的课程体系下，学生在入学初期接触到的专业知识较少，很难对了解不够深入的所修专业有浓厚的兴趣。为引起学生的兴趣，本专业打乱原有课程体系，从第一学期开始就让学生接触专业知识，并动手操作与专业相关的设备，以此引起学生对本专业的兴趣，扩大学生对专业知识的需求，进一步提高学生学习的积极性。

对于第一学期的课程安排，削减部分理论学时，增加机器人认知性课程。这些认知性课程主要以实践课为主，以实际操作引导学生初步认识专业课，并激发学生对相关课程的学习兴趣。为保证学生有足够的操作时间，实验室采用预约开放制度，在实验室没有课程安排的前提下所有学生都可以预约使用实验室，并指派专门的老师指导，学生可以利用课余时间练习操作机器人，或者根据学生兴趣自行设定目标并完成。这样不仅增强了学生对本专业的兴趣，并且让学生在实践过程中发现问题并提出解决办法，进而引发学生对后续知识的需求和兴趣。第二学期引入机器人系统集成应用操作和软件设计基础课程，全部采用项目式或任务式教学，让学生了解机器人相关项目的实施流程，进一步提升学生的工程实践能力。

3.2改革教学方法，改善教学效果

线上和线下相结合，提高学生兴趣。可以建立对应的课程网站，把教学大纲、课件、实验、习题及答案等教学材料放在网站上，使学生可以自己支配时间学习。机器人这门课非常注重实践能力，这就要求学生要增强动手能力，多进行调试，更好地理解相关原理，掌握相关知识，教师可以多加引导、启发，引起学生对新知识和新技术的好奇心，同时提高教学质量，理论联系实践，提高学生的创新能力。对机器人感兴趣的学生，可以通过课程学习，提高动手能力，申请一些机器人科研项目，参加大型的机器人比赛。

3.3辅助教学改革

机器人工程的专业课程的建设，通过将理论与实践教学，在线与离线教学相结合这种多元化的考核与培训，提高教育教学的科学创新水平。另一方面，通过线上和线下资源共享方式，也可以培养学生的学习能力，为终身学习打下良好的基础。

3.4创新促学

竞赛可以增强学生理论联系实际解决实际工程问题的能力，进一步提高学生的工程实践能力，同时培养学生的团队协作意识和创新意识。为督促学生积极参加创新比赛，在培养方案中设置2学分的创新创业学分，激励全员参与创新创业活动。

在做好创新创业服务方面，首先，指导学生成立创新创业社团，搭建学生创新创业实验室，积极组织学生参加各种创新创业比赛，然后组织一些简单入门类比赛，通过举办创新创业大赛，模拟实践等方式，丰富学生的创新创业知识和体验，提升学生的创新精神和创业能力。例如把AGV小车简化为循迹小车组建赛事，让学生利用传感器相关课程所学知识自主选择合适的传感器检测既定轨迹，利用物理知识根据既定场地材质确定车轮材质，利用电机相关课程所学知识选择合适的驱动电机，利用微机原理相关课程搭建小车控制系统控制小车运动等，利用赛事让学生所学知识得以应用;最后根据比赛成绩发放获奖证书，以此增强学生的成就感，促进其参加其他比赛，形成良性循环。

结语

机器人专业涉及很多学科，需要扎实的理论知识和强大的动手能力。教师带领的教学团队可以先在公司调查研究，然后设计出符合教学大纲的人才培养计划，该培养计划要保证教学的可操作性，有广泛的覆盖面，接近实际生产，又能把理论与实践相结合。通过这种项目式教学模式，学生可以通过多种方法完成项目，同时将所学的理论知识应用于实践。通过启发式的课题线上研讨方式，实践式的课下线下设计开发方式，提供给学生多样的学习方式，可以激发学生的学习热情，提升教学质量和效果。

参考文献

［1］王帅，吴成东，贾子熙，王斐．面向新工科的机器人工程专业创新人才培养模式探索［J］．教育教学论坛，2020(14):52-54．

［2］胡而已，唐超权．机器人工程新工科专业人才培养模式浅析［J］．教育教学论坛，2019(32):259-260．

［3］李春玲,杨萍,郑海霞.机器人技术与应用项目式教学模式探索［J］.科教导刊(上旬刊)，2020(9):61-62.