石巖，石家昊

（1.遼寧理工職業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121000；2.北京三快在線科技有限公司，北京 100089）

0 引言

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基[1]。我國傳統(tǒng)制造業(yè)面臨智能化升級轉(zhuǎn)型，對自動化水平的要求不斷提升，發(fā)展工業(yè)機(jī)器人勢在必行，《中國制造2025》國家行動綱領(lǐng)更是明確指出“機(jī)器人”是國家重點發(fā)展領(lǐng)域之一。在此背景下，我國機(jī)器人行業(yè)得到了前所未有的高速發(fā)展，成為全球最大的應(yīng)用市場。

然而，機(jī)器人行業(yè)相關(guān)的應(yīng)用型人才尚不能滿足市場極速發(fā)展的需求。據(jù)統(tǒng)計，我國機(jī)器人行業(yè)每年的人才供需間存在巨大缺口，同時受體制機(jī)制等多種因素影響，人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、水平上還不能完全適應(yīng)，“兩張皮”問題仍然存在[2]。國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見（國辦發(fā)〔2017〕95號）中提出了“校企協(xié)同、合作育人”的原則和目標(biāo)，為各高校培養(yǎng)機(jī)器人行業(yè)人才指明了方向。遼寧理工職業(yè)大學(xué)與山東棟梁科技設(shè)備有限公司積極響應(yīng)號召，校企合作進(jìn)行了機(jī)器人工程創(chuàng)新實踐基地建設(shè)。

1 機(jī)器人工程實踐教學(xué)的困境

機(jī)器人工程是集機(jī)械、電氣、自動控制、計算機(jī)等多專業(yè)交叉的新興專業(yè)，專業(yè)發(fā)展時間短、積累少，不夠成熟。在實踐教學(xué)中缺乏完整的教學(xué)體系、貼合的教學(xué)內(nèi)容、適用的實踐應(yīng)用平臺，缺少過硬的“雙師型”師資等，使得當(dāng)前各類院校難以適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展對工程技術(shù)人才的需求[3]。

1.1 實踐教學(xué)內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求存在脫節(jié)

在行業(yè)高速發(fā)展的當(dāng)下，機(jī)器人的理念不斷更新、發(fā)展，其相應(yīng)的教學(xué)也應(yīng)與時俱進(jìn)，應(yīng)該相應(yīng)及時更新、調(diào)整、完善實踐課程體系及教學(xué)內(nèi)容。但目前很多高校還是選不到合適的教材，授課中側(cè)重內(nèi)容較為抽象的單一學(xué)科的理論知識教學(xué)；缺少與實際應(yīng)用相結(jié)合的多學(xué)科的實踐教學(xué)，缺少最前沿的新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新工具軟件等內(nèi)容；不能將理論與實踐教學(xué)進(jìn)行有機(jī)整合。這樣難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的綜合能力，不能有效滿足社會對機(jī)器人專業(yè)的用人需求。

1.2 實踐教學(xué)比例不足，學(xué)生動手能力弱

高校的機(jī)器人工程專業(yè)主要以培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人及其相關(guān)機(jī)電設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝、編程、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等專業(yè)技術(shù)人員為目標(biāo)。我校作為職業(yè)教育本科高校，側(cè)重培養(yǎng)在工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線從事安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)的高端技能型人才。這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中加強(qiáng)實踐能力訓(xùn)練。然而，目前機(jī)器人實踐教學(xué)器材價格昂貴，每套實訓(xùn)設(shè)備費用約為幾十萬元，配齊供學(xué)生以班級為單位進(jìn)行實踐教學(xué)，需要10套左右，則整體設(shè)備費用高達(dá)幾百萬。同時開展實踐教學(xué)也需要較大的教學(xué)空間，并進(jìn)行配套的裝修改造。這對于大部分高校而言，一次性投入資金較高，有一定難度。因此，受以上條件制約，大部分高校教師在現(xiàn)階段機(jī)器人教學(xué)中，偏理論，輕實踐，未能較好開展綜合應(yīng)用型實訓(xùn)，導(dǎo)致學(xué)生動手能力弱。工業(yè)機(jī)器人是多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，實踐性強(qiáng)，對學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力要求高。因此，實踐基地建設(shè)與管理成為機(jī)器人工程專業(yè)建設(shè)的重點工作[4]。

1.3 雙師型隊伍建設(shè)有待進(jìn)一步提高

如前文所述，機(jī)器人工程專業(yè)是集合多種交叉學(xué)科的新興專業(yè)，社會專業(yè)技術(shù)人才極為短缺，很難從企業(yè)招聘到具有一定經(jīng)驗的人才加入教師團(tuán)隊，高校中畢業(yè)于機(jī)器人專業(yè)老師同樣少之又少，所以教師隊伍主要由學(xué)校內(nèi)部培養(yǎng)，任課教師多來自于機(jī)械、電氣、計算機(jī)等傳統(tǒng)專業(yè)，經(jīng)過機(jī)器人專業(yè)的相關(guān)培訓(xùn)。來自不同專業(yè)背景的教師，在從事機(jī)器人教學(xué)中，都有自己的擅長和欠缺之處，難以做到在機(jī)械、電氣、自動控制、計算機(jī)等多領(lǐng)域理論實踐知識融會貫通。同時，大部分機(jī)器人專業(yè)授課教師沒有在機(jī)器人企業(yè)的工作經(jīng)歷，自身的實踐能力也有待提升，雙師型教師隊伍的建設(shè)有待進(jìn)一步提高。

面臨以上諸多困境，高校機(jī)器人工程專業(yè)急需解決人才培養(yǎng)能力不足的問題，校企產(chǎn)學(xué)合作、協(xié)同育人是一種行之有效的方法。機(jī)器人工程專業(yè)要通過開展產(chǎn)教融合模式進(jìn)一步促進(jìn)專業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的融合發(fā)展，既滿足產(chǎn)業(yè)鏈上人才供給和需求的匹配，又滿足高校教育發(fā)展和市場相互接軌的需求，進(jìn)而達(dá)到學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)之間的共贏[5]。從學(xué)生層面，有機(jī)會直接接受企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)，了解最前沿專業(yè)技術(shù)知識，提高實踐動手能力，有利于畢業(yè)后就業(yè)。從高校層面，企業(yè)向高校提供一定費用的實踐器材和軟件，并協(xié)助學(xué)校建設(shè)實踐基地，有利于學(xué)校培養(yǎng)符合市場需求的人才。從企業(yè)層面，參與機(jī)器人人才培養(yǎng)，有利于緩解本企業(yè)人才缺口，同時與大學(xué)建立合作伙伴關(guān)系，高校的科學(xué)研究既可以為企業(yè)提供技術(shù)支持，又有利于企業(yè)在發(fā)展中保持競爭優(yōu)勢。

2 機(jī)器人工程實踐基地的建設(shè)內(nèi)容

2.1 實訓(xùn)室建設(shè)

遼寧理工職業(yè)大學(xué)擁有智能制造實訓(xùn)室2個，配備工業(yè)機(jī)器人實訓(xùn)設(shè)備、觸摸屏PLC運(yùn)動控制實訓(xùn)設(shè)備、智能制造生產(chǎn)線、3D打印機(jī)，激光雕刻機(jī)等設(shè)施，可以開展工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分及控制部分認(rèn)知、工業(yè)視覺應(yīng)用和伺服運(yùn)動控制等工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)實訓(xùn)實驗。由于機(jī)器人實訓(xùn)設(shè)備昂貴，維護(hù)成本高，實訓(xùn)室設(shè)備數(shù)量不足，不能滿足學(xué)生教學(xué)需要，以往學(xué)生參加實訓(xùn)項目多人圍著一套設(shè)備進(jìn)行，學(xué)習(xí)效果不好且可能發(fā)生不可控的危險狀況。

在學(xué)校與企業(yè)合作的產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目實施過程，首先，在原有實體實訓(xùn)設(shè)備基礎(chǔ)上，增加了托盤及料塊供料模塊、料塊搬運(yùn)模塊、輸送帶模塊、材質(zhì)檢測模塊、深度檢測模塊、搬運(yùn)機(jī)械手模塊、托盤收集模塊、倉儲模塊、電磁閥組、傳感器組、RFID讀寫器等實用教學(xué)模塊，使實訓(xùn)項目可開展更多、更貼近目前的產(chǎn)業(yè)需求，使畢業(yè)的學(xué)生直接面對企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備工作。其次，在企業(yè)的協(xié)助下建設(shè)了基于“數(shù)字孿生”的虛擬仿真系統(tǒng)即智能裝備數(shù)字化系統(tǒng)。學(xué)生通過此系統(tǒng)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)：（1）在電腦上利用數(shù)字孿生軟件（西門子MCD/VUP高級開發(fā)版）形成3D虛擬機(jī)器人工作站來構(gòu)建例如模塊化柔性生產(chǎn)線、光機(jī)電一體化設(shè)備、智能制造系統(tǒng)集成應(yīng)用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)制造生產(chǎn)、智能制造單元等生產(chǎn)工作場景，學(xué)生上機(jī)進(jìn)行各種編程訓(xùn)練與模擬操作調(diào)試的學(xué)習(xí)，對機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的硬件設(shè)備及實際的產(chǎn)業(yè)需求就會有了理性的認(rèn)識。（2）在實訓(xùn)平臺上進(jìn)行操作、編程與調(diào)試上機(jī)學(xué)習(xí)一定程度后，通過真實的各種教學(xué)模塊的搭建及實訓(xùn)設(shè)備的實際操作完成例如工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、裝配、繪圖、工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)裝配集成和工業(yè)視覺檢測、視覺識別制等實際操作使學(xué)生對相關(guān)的硬件設(shè)備及實際的產(chǎn)業(yè)需求有感性的認(rèn)識。（3）在理性虛擬智能制造場景中上機(jī)學(xué)習(xí)與感性實訓(xùn)室實訓(xùn)設(shè)備實際操作相結(jié)合的基礎(chǔ)上通過系統(tǒng)中的考試模塊，能夠檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，拿到相應(yīng)的學(xué)分。這樣的機(jī)器人工程實踐基地使學(xué)生掌握了智能制造很多的最新知識與技能，熟悉了制造業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)需求，提高了他們的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。教師通過此實踐基地也能更快的了解前沿技術(shù)，熟悉企業(yè)目前的需求，提高業(yè)務(wù)水平盡早成為真正的雙師型教師。

2.2 實踐教學(xué)資源建設(shè)

為了能夠培養(yǎng)出真正符合企業(yè)需求的專業(yè)人才，避免學(xué)生畢業(yè)后到企業(yè)工作崗位所需的專業(yè)技能與在學(xué)校學(xué)到的專業(yè)知識相脫節(jié)，學(xué)校與企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員共同修訂實踐教學(xué)大綱、設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容、編寫教材等，共同進(jìn)行實踐教學(xué)資源建設(shè)。

在實際工作中，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人員需要在實際操作動手能力上有較高水平，而以往我校在實踐教學(xué)方面受各種條件制約，實踐教學(xué)比例不足。針對這種情況，在教學(xué)中適當(dāng)增加實踐教學(xué)的比例，企業(yè)提供的實訓(xùn)器材和虛擬仿真軟件更是為我們實踐教學(xué)提供了強(qiáng)有力的保障。目前，我們在企業(yè)的協(xié)助下可以將學(xué)校原有的實訓(xùn)器材與數(shù)字孿生虛擬仿真軟件結(jié)合起來，使實踐教學(xué)更充分更飽滿，理論教學(xué)與實踐教學(xué)的課時比能達(dá)到1∶1，這樣充足的實踐教學(xué)定能大大地提高學(xué)生的實踐動手能力，使他們成為企業(yè)所需要的真正人才。

經(jīng)過與企業(yè)的充分溝通、反復(fù)分析、研究、探討，將工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的實踐教學(xué)內(nèi)容拆分為兩部分：一部分側(cè)重基礎(chǔ)性的專業(yè)認(rèn)知實踐教學(xué)，夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，建立學(xué)生對機(jī)器人相關(guān)軟件硬件的整體認(rèn)知，實現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的通識教育[5]；另一部分側(cè)重“訂單式”實踐教學(xué)，這部分教學(xué)中緊緊圍繞企業(yè)的生產(chǎn)流程，精心設(shè)計有代表性的實踐項目，融入了機(jī)器人企業(yè)真實項目元素，學(xué)生在實踐學(xué)習(xí)中扮演了“學(xué)生+員工”兩個角色，產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣和自主性，課余時間努力查閱資料解決問題。這樣學(xué)生走出學(xué)校進(jìn)入工廠后，相當(dāng)于已經(jīng)參加企業(yè)的準(zhǔn)崗前培訓(xùn)，畢業(yè)后能夠快速適應(yīng)工作崗位。在這種訂單式培養(yǎng)教學(xué)中，企業(yè)的技術(shù)人員協(xié)助我校教師，圍繞開展實踐項目，提供來自生產(chǎn)一線的真實案例，編寫內(nèi)容豐富、高質(zhì)量的實訓(xùn)指導(dǎo)書、教學(xué)課件、實訓(xùn)案例、配套習(xí)題冊等教學(xué)文件。

2.3 實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)

在學(xué)校與企業(yè)進(jìn)行合作時，應(yīng)對教師的專業(yè)授課能力進(jìn)行培養(yǎng)，以確保課程教學(xué)體系的完整性。通過校企合作平臺，學(xué)校方面可派教師進(jìn)入企業(yè)中進(jìn)行深造，以提升教師的實踐類教學(xué)能力[6]。本實踐基地的教師團(tuán)隊由我校教師和山東棟梁公司企業(yè)技術(shù)專家共同組成。高校教師理論基礎(chǔ)深厚扎實，科研攻關(guān)能力強(qiáng)；企業(yè)技術(shù)專家有著豐富的工程實踐經(jīng)驗，對生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)有著全面系統(tǒng)的掌握。二者協(xié)同育人優(yōu)勢互補(bǔ)互相促進(jìn)，形成一支滿足專業(yè)發(fā)展需求的教師團(tuán)隊。在學(xué)生實踐項目中，企業(yè)指導(dǎo)教師針對工業(yè)機(jī)器人實驗室硬件軟件設(shè)施，編寫了配套的實訓(xùn)指導(dǎo)書，對每個項目方法、步驟、注意事項等給出了詳細(xì)的設(shè)計和指導(dǎo)，這有效彌補(bǔ)了我校教師在實踐經(jīng)歷不足的欠缺。在教學(xué)過程中，校企雙方老師通過線下、線上各種方式，積極交流互動，就專業(yè)中的熱點、難點進(jìn)行分析研究，開展組織各種教學(xué)活動。通過合作，企業(yè)老師把生產(chǎn)流水線、工藝技術(shù)、行業(yè)發(fā)展趨勢等分享給我校老師，使得高校教師在專業(yè)理念得到更新、專業(yè)思維得到拓展、專業(yè)水平得到提高。同時我校還在適當(dāng)時機(jī)安排教師到企業(yè)進(jìn)行實踐，參與企業(yè)的生產(chǎn)制造、技術(shù)培訓(xùn)、產(chǎn)品創(chuàng)新等，使得教師的實踐能力得到提升，經(jīng)過校企深度合作，我們的教師團(tuán)隊逐步成長為高素質(zhì)的“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊。

3 實訓(xùn)基地建設(shè)成效

3.1 指導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目

為了更充分發(fā)揮機(jī)器人工程創(chuàng)新實踐基地的作用，我們注重加強(qiáng)各級、各類大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的培育和管理，持續(xù)推進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、實培計劃等創(chuàng)新實踐項目的質(zhì)量提升和成果轉(zhuǎn)化，以全方位的實踐項目體系引導(dǎo)學(xué)生實踐、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，打造完善的工程教育體系[7]。學(xué)生們自發(fā)組建了機(jī)器人社團(tuán)、機(jī)器視覺協(xié)會，老師們組建了機(jī)器人相關(guān)的大師工作室等。這樣學(xué)有余力的學(xué)生們除了完成課內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)，還可以利用課余時間，通過社團(tuán)或教師工作室參加科學(xué)研究、項目開發(fā)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。校企雙方老師還組織指導(dǎo)學(xué)生參加各級別大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目。在項目完成過程中，由學(xué)生結(jié)合專業(yè)熱點和自身興趣進(jìn)行自主選題，并在老師指導(dǎo)下查閱資料、設(shè)計方案、動手實驗，最終完成整個項目。在機(jī)器人工程創(chuàng)新實踐基地這一平臺上，學(xué)生們能夠利用高科技現(xiàn)代化設(shè)備，進(jìn)行各種實驗，通過項目的訓(xùn)練，使學(xué)生了解并掌握項目前期調(diào)研、選題、立項、實施、驗收的全過程，提升了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目管理、組織和實施的能力[8]。開展校企合作活動以來，我們指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目10余項，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動10余次。通過不同形式的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教育累計培養(yǎng)學(xué)生近100名。經(jīng)過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力都得到了大大的提升，整體的科研創(chuàng)新水平顯著提升。

3.2 指導(dǎo)學(xué)生參加專業(yè)學(xué)科競賽

校企合作共建機(jī)器人實訓(xùn)基地，在培養(yǎng)學(xué)生參加競賽方面，還起到了較為重要的促進(jìn)作用。校內(nèi)教師和企業(yè)導(dǎo)師充分利用實踐基地資源優(yōu)勢以賽促教，積極組織學(xué)生參加各級學(xué)科競賽活動。通過參加競賽，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力，并進(jìn)一步提高實踐創(chuàng)新能力，使學(xué)生在校期間就具有一定的機(jī)器人工程素養(yǎng)和能力。

經(jīng)過近幾年的參賽實踐，目前基本形成了一整套完備的機(jī)制即競賽導(dǎo)師制。依據(jù)各級參賽規(guī)則和要求，教師選拔推薦和學(xué)生自由組隊相結(jié)合，組建參賽小組，每個小組推薦1名學(xué)生作為組長，進(jìn)行組織、協(xié)調(diào)安排及技術(shù)負(fù)責(zé)。校內(nèi)及企業(yè)指導(dǎo)教師共同制定參賽計劃，每個小組按照進(jìn)度計劃進(jìn)行賽前訓(xùn)練，每個小組每周向指導(dǎo)老師匯報1～2次，并說明在準(zhǔn)備中遇到的問題和難點，由指導(dǎo)老師和小組成員共同商定解決辦法。

截至目前，已有十多名學(xué)生參與遼寧省職業(yè)院校學(xué)生技能大賽，并獲得機(jī)器人系統(tǒng)集成和機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用省級二等獎各1項。這些成績展示了學(xué)生的優(yōu)秀的專業(yè)實踐能力，凸顯了遼寧理工職業(yè)大學(xué)“校企合作、協(xié)同育人”人才培養(yǎng)模式的成果。

4 結(jié)語

“機(jī)器人工程創(chuàng)新實踐基地建設(shè)”基于2021年教育部“產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人”項目和企業(yè)建立了良好的校企合作關(guān)系，得到了棟梁公司在實訓(xùn)器材和虛擬仿真軟件方面的支持，更新完善了原有實訓(xùn)室的軟硬件資源。在此基礎(chǔ)上，校企合作在教學(xué)資源和師資隊伍建設(shè)等方面也都起到了極大的推動作用。我校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)學(xué)生充分利用實踐基地這一有利資源，積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目及專業(yè)學(xué)科競賽，達(dá)到人才培養(yǎng)質(zhì)量整體提升的目標(biāo)，為高校與企業(yè)進(jìn)一步開展校企深度融合提供借鑒。