刘娣 陈桂 刘坤
摘 要：针对机器人行业的发展及人才需求，分析了目前国内机器人教育的现状，不同于研究生阶段和高职院校的机器人教育，应用型本科阶段的机器人教育更重视提升学生的专业综合素质。分别从理论教学、实践教学、师资提升三个方面对应用型本科院校机器人专业教育方法提出了优化措施，通过完善教学体系、改进教学方法有效提高了学生的学习主动性和积极性，为培养高层次机器人专业技术人才提供参考。
关键词：应用型本科 机器人教学 课程建设 教学改革
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0221-02
Abstract：According to the development and talent demand of robot industry， the current situation of domestic robot education is discussed. Different from the robot education in graduate level and high vocational school， the robot education in application-oriented institutes should pay more attention to improve students professional comprehensive quality. The optimization scheme of robot major talent training of application-oriented institutes is discussed from theory teaching， practice teaching and to enhancing the quality of teachers. Through consummating the teaching system and innovating the teaching methods can effectively enhance the students initiative and enthusiasm. The proposed scheme provides reference for training high level professional and technical talents of robot major.
Key Words：Application-oriented； Robot teaching； Course construction； Teaching revolution
机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要自动化装备[1]，机器人可分为工业机器人和服务机器人两大类，其在工业、农业、服务业、医学、建筑、国防等领域中均有重要用途，是一个国家工业自动化水平的重要标志。近五年来，全球工业机器人销量年均增速超过17%，全球制造业机器人密度（每万名工人使用工业机器人数量）平均值也逐年增长，其中工业发达国家机器人密度普遍超过200。随着劳动力成本的快速上升，中国的工业机器人及工业机器人自动化生产线相关产品快速发展，目前已是全球增长最快的机器人市场[2]。
目前机器人发展瓶颈已不是产能，而是各类机器人专业技术人才的短缺，无论是机器人技术人员的数量还是质量，企业的需求都在逐年递增，在未来几年内还将出现爆发式增长需求。因此，在大力发展高端制造技术和机器人产业的同时，如何完善人才培养模式、优化人才培养方案，有效提升技术人员队伍素质和技能水平是促进机器人产业健康持续发展的重中之重。
1 机器人行业人才需求及教育现状
1.1 机器人行业人才需求
2015年5月8日国务院发布了《中国制造2025》，其中将机器人列为十大重点发展领域之一，若要实现智能制造2025，造出高性能的机器人只是许多困难中的一小部分，数据显示，机器人硬件销售只占整个机器人市场的1/3，如2012年全球工业机器人市场高达260亿美元，而机器人硬件销售只占87亿美元，不到1/3，剩下的2/3市场即是以机器人为主体的系统集成。因此，机器人行业的人才需求不仅仅是简单的操作维护，也不是仅局限在制造高性能机器人，而是要求相关技术人才能从事机器人系统设计与开发、技术集成、系统安装、运行、维护和技术管理等方面工作，具备较高的提出问题、分析问题、解决问题的能力，而这类人才也是国内目前最为缺少、更迫切需求的高层次技术人才[2]。
1.2 国内机器人教育现状
机器人产业的迅速发展促使各国都将机器人专业人才的培养放在重要位置，我国的机器人技术发展较晚，相比发达国家，机器人教育体系也不够完善，相关高校也对机器人教育教学提出了改革措施[3-4]，我国目前的机器人教育主要可分为三个层面：一是综合型重点高校培养的研究型人才，如清华大学、哈尔滨工业大学、东南大学、南京航空航天大学、南京理工大学等综合性大学，相关机器人课程主要是在研究生教育阶段开设，这类人才毕业后主要从事机器人行业相关的研发工作；二是高职或中职院校培养的工业机器人简单操作和维护人才，主要开设相关的机器人操作及实训课程，较少涉及理论层面的基础知识，学生难以真正理解其工作原理，这就使得学生在从事机器人行业相关工作时解决问题的能力较差，学习的可持续性较差，难以成为高质量的专业技术人才；三是应用型本科院校培养的高层次机器人专业技术应用型人才，与综合型大学与中高职院校不同，应用型本科院校培养机器人人才更重视提升学生的專业综合素质，不仅要具备扎实的理论基础，还要具备系统设计开发、技术集成、生产线安装调试等解决实际工程问题的能力，具备可持续的学习能力，这也是目前国内外企业对机器人人才的迫切要求。endprint
2 应用型本科机器人课程建设思考
2.1 理论课程教学思考
机器人是涉及多门学科知识的综合性学科，除了自动化专业传统课程外，还包括机器人控制、机器人传感器与检测技术、机器人机械基础、机器人视觉等核心专业课程，这些课程涵盖了从机器人本体结构到运动控制的各方面。从学生毕业后的可持续性学习能力方面来考虑，本科阶段的理论教学内容要有一定的广度和深度，但同时也要考虑学生的学习能力和学习积极性，如工业机器人控制这门课程中，运动学和动力学涉及到大量的公式，这里不能一味强调复杂的公式推导，不要求学生记住公式本身，而是要讲解清楚公式的含义，要求学生能理解并会应用。一些课程要时常关注行业动态，如机器人传感器课程、机器人视觉课程等，不仅要能向学生传递基础理论知识，还能引导学生时刻关注前沿知识，增强学生的学习能力。
除了教学内容，在教学方法上也要做相应的改进，学生对工业机器人的认识如果仅停留在书本上的认知，则会出现事倍功半的情况，如机器人各个关节的控制方法、传感器的工作原理等，书本上的理论知识难以让学生有直观的认识，因此，在理论教学过程中可适当增加现场教学环节，理论联系实际更容易让学生接受新知识，现场教学过程中的师生互动也有利于教师掌握学生的学习情况，在这一过程中，教师由授课转变为了引导，学生由被动接受转变成了主动汲取，更好的调动了学生的学习主动性和积极性。
2.2 创新实践平台组成和优化
机器人实践环节是应用型本科人才培养的另一重要方面[5]，实践环节着重培养学生的工程实践创新能力，激发学生的学习主动性，实践平台的设置应能满足宽范围、多层次的应用需求。目前我院着重打造的机器人专业平台包括三个方面，分别是机器人基础实践教学平台、机器人综合实践与创新平台、机器人科研平台。
机器人基础实践教学平台以慧鱼创意模型系统为基础，为学生提供积木式的机器人结构设计和电路设计平台，是机械、电子和计算机控制相结合的基础性认知平台，着重引导学生了解机器人机械结构、机电一体化、计算机程序控制等知识，培养学生创新意识和综合设计能力。机器人综合实践与创新平台为学生提供机器人综合设计、结构设计及控制算法设计的平台，让学生在教师的指导下完成相关的设计、编程、操作等任务，通过真实的机器人系统集成产品、设备让学生总体了解工业机器人的应用和系统集成的含义，提升综合能力。机器人科研平台包括教师科研平台和教师指导下的学生创新科研平台，该平台一方面为教师开展校企合作和科研课题研究提供了良好条件；另一方面，为学生参加各种机器人大赛提供了支持和保障，即让部分优秀的学生能在专业知识、工程实践、创新能力等方面有所突破，进一步提高解决实际问题的能力。
2.3 教师师资提升措施
机器人涉及较多的专业领域，对任课教师相关专业知识的积累有较高的要求，同时机器人技術发展迅速，产品更新周期也越来越短，机器人相关知识也在不断地完善，机器人本体、应用、系统集成等各方面都处于不断的变化提升之中，因此，教师应时刻关注行业变化，了解新技术新产品的应用，保持自身能力的不断提升更新，及时在课堂补充新知识新内容。另一方面，由于机器人系统的复杂性和综合性，相关实践环节的开设对教师提出了更高的要求，教师需具备较高的机器人实践操作能力、故障诊断能力等，必要条件下，教师可参加一些相应的技能培训或深入机器人企业，提升实践能力和专业素质。
3 结语
本文对机器人行业的发展、人才需求及教育现状进行了分析，机器人相关产业的发展急需高层次专业技术型人才，这一层次的技术人才正是应用型本科院校的培养目标。培养高质量的机器人专业技术人才是相关高校所面临的共同问题，我院将进一步深化机器人专业的教学探索工作，进一步完善工业机器人课程的理论教学内容和实践创新教学平台，注重培养学生的工程能力和专业能力，提升学生的综合素质和可持续学习的能力。
参考文献
[1]刘娣，许有熊，朱松青.应用型本科院校机器人课程教学探索[J].中国现代教育装备，2015（11）：84-86.
[2]叶仁虎.普通本科院校工业机器人专业发展现状及前景[J].科技经济导刊，2016（16）：145-146.
[3]李红岩，陈雷.应用型本科院校机器人专业建设及人才培养[J].教育现代化，2015（9）：1-3.
[4]胡红生，王娟，孙江，张今朝.机器换人产业背景下的地方高校应用型人才培养模式[J].实验室研究与探索，2016，
35（3）：186-191.
[5]印松，唐矫燕.工业机器人综合训练平台[J].实验室研究与探索，2016，35（2）：55-58.endprint
