陸 葉

(茂名職業(yè)技術(shù)學院 機電信息系， 廣東 茂名 525000)

0 引 言

隨著機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，中國制造向“中國智造”轉(zhuǎn)變，社會及企業(yè)對機電類技能人才的知識與技能結(jié)構(gòu)提出了更新、更高的要求，同時機電類專業(yè)學生擴招，各種問題隨之產(chǎn)生。一方面機器人設備造價比較高，僅依靠學校經(jīng)費購買相關(guān)設備遠不能滿足教學的需求，加上很多教師以前沒學過機器人，實踐教學能力不足，造成學生的動手實踐能力較弱，綜合應用能力不足，畢業(yè)后還需要較長時間的培訓才能適應企業(yè)的需求。另一方面由于許多高職學生基礎較差，缺乏學習積極性，而工業(yè)機器人融合了機械、電子、計算機、控制等先進技術(shù)，高職學生學習難度大，教學質(zhì)量不高。為提高教學效果，激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)學生綜合能力，通過組裝、搭建、運行教學機器人來進行的機器人教育是一種很好地提高學生綜合能力的方法手段。目前，機器人競賽盛行，但是由于參賽費用昂貴、師資力量不足、機器人競賽推廣程度不夠等原因，很多學校無法參與，總體效果甚微。如何進行教學環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，推進教學改革，是高職機電類專業(yè)教學面臨的重要課題[1-2]。

1 基于“仿、賽、做”的教學模式

1.1 “仿”+“做”的教學改革

為滿足機器人課程的教學，我校引進了一套ABB機器人生產(chǎn)線，校企合作共同開發(fā)了一套由四臺富士康機器人和若干設備組成的手機組裝生產(chǎn)線，建立了工業(yè)機器人實訓室。但是在教學中，發(fā)現(xiàn)仍存在學生人數(shù)多、設備少、設備昂貴易損耗、實際操作中存在安全隱患等問題，為此，引入仿真軟件教學，探討仿真在專業(yè)教學中的研究和應用，進行了仿真教學與理論教學、實踐教學相結(jié)合的“仿”+“做”的教學改革。

1.2 “賽”+“做”的教學改革

結(jié)合“賽教結(jié)合，以賽促改，以賽促教，以賽促學”的教學理念，組織學生參加技能大賽，通過競賽樹立大賽意識，研究大賽規(guī)則，對專業(yè)所涉及的各賽項進行深入分析，分析大賽中的職業(yè)技能標準要求、行業(yè)(企業(yè))新技術(shù)，提煉競賽知識點，探討大賽的內(nèi)容融入日常課程教學；開發(fā)校內(nèi)競賽方案、設計方案及評分標準等，進行競賽與理論課程、實訓教學相融合的“賽”+“做”的教學改革。如以競賽+項目為主線，學生為中心，教師把總的教學內(nèi)容細分為各個子任務，以競賽活動為載體，鼓勵學生以積極、主動的學習態(tài)度，以競賽形式完成任務的同時掌握知識、技能與方法。同時通過舉行企業(yè)贊助的專業(yè)比賽以及省賽前的校內(nèi)選拔賽，有效地搭建技能大賽與常規(guī)教學結(jié)合的平臺。

1.3 構(gòu)建高職機電類專業(yè)“仿、賽、做”一體的教學模式

整合課程內(nèi)容，開發(fā)以仿真、競賽和課程相結(jié)合的一體化課程。如，一是《工業(yè)機器人技術(shù)應用》課程開展虛實結(jié)合的課程教學，利用機器人虛擬仿真軟件如 ABB機器人的RobotStudio、富士康機器人的Foxbot軟件，通過理論、實驗、實訓交叉同步進行的方式，將理論講授原理、編程、驗證仿真系統(tǒng)、實際操作進行有機結(jié)合，進行直觀教學和現(xiàn)場教學，使學生具備機器人的操作編程能力；二是《自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》、《電氣控制與PLC應用》等課程整合，融合“自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試” 和“機械裝調(diào)與控制技術(shù)”技能大賽內(nèi)容，使學生具備設備安裝編程、調(diào)試維修能力；三是《工業(yè)機器人應用技術(shù)》等內(nèi)容整合，教學中融入“工業(yè)機器人應用技術(shù)”的大賽知識點，使學生掌握先進技術(shù)應用的能力。圖1是構(gòu)建的高職機電類專業(yè)“仿、賽、做”一體的教學模式圖，該模式促進了教學理念的更新和教學方法的改進，教學效果明顯提升。

圖1 高職機電類專業(yè)“仿、賽、做”一體的教學模式

2 探索以機器人為載體的協(xié)同創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

2.1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為背景的培養(yǎng)模式

隨著智能制造的發(fā)展，傳統(tǒng)教育已不能很好地培養(yǎng)適應社會需求的創(chuàng)新型人才，必須要大力推進大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育[3-4]。為此，我校開設了產(chǎn)品創(chuàng)新設計及加工課程，開發(fā)課程的教學內(nèi)容、教學方法、教學手段。學生由四至六名學生一組，組成項目團隊，分工協(xié)作，從產(chǎn)品機械設計制作、控制線路設計、編程到完成后作品展示、推廣等。通過這一系列活動，激發(fā)學習熱情，樹立學生創(chuàng)新觀念，引導他們主動參與學習、培養(yǎng)積累知識的意識，逐步達到獨立解決問題的目標。

2.2 機器人協(xié)會社團培養(yǎng)模式

以智能機器人為載體的創(chuàng)新教育可以增加學生應用體驗，加強理論知識的理解和應用創(chuàng)新[6]。我校創(chuàng)立了面向全校學生的機器人協(xié)會社團，新生加入機器人協(xié)會，確定研究小組；二年級學生經(jīng)過選拔訓練，參加各類競賽、科技創(chuàng)新項目等；三年級學生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，進行畢業(yè)設計等。指導教師定期舉行項目討論會，學生以老帶新，循環(huán)滾動學習，進行機器人科技創(chuàng)新項目研究，建設跨專業(yè)的學生創(chuàng)新團隊。其中，機械類專業(yè)的學生側(cè)重于機器人機械結(jié)構(gòu)；而電氣類專業(yè)的學生是電路方面；計算機類專業(yè)的學生則研究機器人控制編程。如輪式機器人的開發(fā)項目，學生利用三維建模、3D打印、Arduino單片機進行機器人的設計制造及軟件系統(tǒng)開發(fā)，采用模塊化的程序設計思路，實現(xiàn)機器人的運動控制。

學生經(jīng)過選拔、競賽、項目訓練，參加省級或國家級競賽、項目，搭建了大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺。圖2是構(gòu)建的大學生創(chuàng)新實踐平臺。

圖2 大學生創(chuàng)新實踐平臺

通過平臺建設，提高了學生實踐能力和工程素質(zhì)，降低機器人等設備的開發(fā)成本，教師整理完善研究成果，形成系統(tǒng)的教學方案。近年來，我校學生參加挑戰(zhàn)杯比賽、大學生科技創(chuàng)新項目、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等大學生競賽項目，均取得了很好的成績。

2.3 工作室培養(yǎng)模式

建立教師工作室，遵循產(chǎn)學研教結(jié)合的人才培養(yǎng)思路，積極跟蹤機器人的前沿技術(shù)與發(fā)展動態(tài)，承擔教科研項目，帶動教師團隊和學生創(chuàng)新團隊建設[6]。工作室以任務為驅(qū)動，企業(yè)的工作任務、競賽項目或教師承擔的項目為載體，學生協(xié)作完成工作任務，形成了“技能-專業(yè)-科研”一體化。工作室在科研成果轉(zhuǎn)化方面，成功申報省工程技術(shù)研究中心，1個市工程技術(shù)研究中心，已授權(quán)專利數(shù)十項，已發(fā)表學術(shù)論文數(shù)十篇，立項建設省部級科研項目一項、市級、校級科研項目近十項，教學成果轉(zhuǎn)化方面，省級教學改革項目三項，省級精品在線開放課程建設一門，省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目兩項等等。

通過基礎課與專業(yè)課、理論教學與實踐教學等主要環(huán)節(jié)加強學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以大學生創(chuàng)新平臺、教師工作室為依托，構(gòu)建了專業(yè)社團平臺-專業(yè)實訓平臺-創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺層層延伸的機電類大學生協(xié)同創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，如圖3。

圖3 協(xié)同創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

3 校企聯(lián)合培養(yǎng)，構(gòu)建“能力遞進、工作過程系統(tǒng)化”的課程體系

校企合作貫穿人才培養(yǎng)全過程，將企業(yè)的需求和意見作為人才培養(yǎng)中重要的考量標準，人才培養(yǎng)與企業(yè)實際需求實現(xiàn)“無縫對接”[7]。以職業(yè)能力為主線，構(gòu)建了能力遞進、工作過程系統(tǒng)化的課程體系。經(jīng)過充分調(diào)研、研討，分析企業(yè)崗位要求，梳理整合崗位典型工作任務，將崗位要求與機電行業(yè)標準及國家職業(yè)技能鑒定標準相結(jié)合，確定課程學習領域，校企合作共同開發(fā)了學習情景，形成了由技術(shù)基礎模塊、專業(yè)能力模塊、綜合專業(yè)能力模塊和拓展能力模塊的課程設置思路，構(gòu)建的系統(tǒng)化課程體系具有課程設置目標清晰、課程定位有企業(yè)特色、以工作過程為主線

的機電類專業(yè)的課程體系構(gòu)架如圖4所示。

圖4 機電類專業(yè)的課程體系構(gòu)架

近年來，我校與多個大型企業(yè)建立了長期校企合作人才培養(yǎng)的關(guān)系，共同建立了人才培養(yǎng)基地，設立訂單班，訂單班在校內(nèi)進行一體化教學，共管共教，注重過程考核，取得很好的教學效果。訂單班的就業(yè)質(zhì)量高，崗位對口，待遇滿意，學生穩(wěn)定，家長安心，企業(yè)放心。同時，企業(yè)指導老師把企業(yè)要求、文化帶進校園，培養(yǎng)學校良好的學習風氣，對專業(yè)教學起了較大的示范促進作用。

4 結(jié) 語

分析了高職機電類專業(yè)課程教學中存在的問題，提出了基于“仿、賽、做” 與機器人創(chuàng)新的教學模式。實踐表明，仿真、競賽、實踐相結(jié)合，通過理論、實驗、實訓交叉同步的方式開展教學，引導學生進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，校企合作共同培養(yǎng)人才，可以調(diào)動學生學習的積極性和創(chuàng)造性，提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。這對機電類專業(yè)的教學改革和發(fā)展有著重要的意義和促進作用。

[1] 呂景泉, 張興會,湯曉華,等.開發(fā)技能賽項及其教學資源推進高職機電類專業(yè)綜合實訓教學的改革與實踐[J].中國職業(yè)技術(shù)教育.2014(30):5-9.

[2] 徐 婷,焦玉民,劉 斌,等.混合式教學模式在機械專業(yè)課程的應用研究[J].機械研究與應用,2017,30(3):207-210.

[3] 陳 巍.基于機器人競賽的大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式[J].實驗室研究與探索,2012(31)7:297-300.

[4] 劉淑云,馬 燕,范文翔.創(chuàng)客理念下師范院校的機器人教學模式探究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2016(7):120-126.

[5] Shouling He, Jonathan Zubarriain and Nicholas Kumia. Integrating robotics education in Pre-college engineering program[C]. 5th IEEE Integrated STEM Conference,2015:183-188.

[6] 黃敦華,趙 丹,朱莉莉,等.基于大學生科學研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃的機器人創(chuàng)新團隊建設研究與實踐[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2011(24)4:181-184.

[7] 徐作華.校企合作構(gòu)建項目化專業(yè)課程體系——以機電一體化專業(yè)為例[J].職教論壇,2015(30):80-82.