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工业机器人技术教学改革探索

2019/08/26 阅读:

摘要:随着自动化、智能化技术的应用,工业机器人技术已经成为当今社会发展的趋势,为满足中国制造2025战略人才发展的需要,实现培养新人才的目标,满足人才培养要求,根据新工科发展的理念,结合应用型本科的实际情况,对课程教学内容、教学方法和实践环节等方面进行一系列改革和探索,提高教学效果,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新思维,提高学生的综合素质。

关键词:新工科;工业机器人;教学改革;应用型本科

引言

随着社会的不断进步与发展,学科之间的渗透和交融越来越多,制造智能化成为当今社会发展的主流方向。智能制造是融合了信息技术、互联网技术、自动化技术等多个学科的一门综合性学科。德国在2013年首先将这个制造领域的资源,信息,商品和人员互连系统称为“工业4.0”,并制定了工业4.0战略提案和标准化路线图。自德国首次提出工业4.0之后,美国、日本也相继相应提出制造战略思想。面对未来国际制造业的发展趋势,我国紧随美、日、德步伐提出“中国制造2025”战略计划,以期通过三步走的战略达到世界制造大国的行列。为推进“中国制造2025”战略计划的发展进程,2017年教育部启动了“新工科”工作计划,对相关工作做了相应部署,对参与新工科建设的应用型高校的人才培养质量提出更高的要求,旨在培养出适应新形势下人才市场对应用型人才的需求。

1工业机器人技术的性质与地位

工业将机器人技术是机械制造及其自动化专业的一门专业课,该课程是学生职业方向的接口课,通过本课程的学习让学生了解工业机器人工作的原理和方法,通过工业中的应用实例,掌握工业机器人的控制系统。培养学生的专业思维能力,使其具有初步的工业机器人故障诊断与分析能力,培养学生的动手能力,为今后从事本行业工作打下一定的基础。学生在学完本课程之后,要求掌握机器人的发展历程、相关部分的技术参数以及机器人轨迹规划问题和关节插补问题,并要求学生掌握工业机器人编程的特点及方法。另外,在进行应用时要求学生有位姿分析和运动分析的概念,掌握相关的运动学和动力学概念,能对机器人的整体运动做规划。

2传统模式下工业机器人技术课程教学中存在的问题

2.1课程理论性知识偏多

课程开设的知识点多以工业机器人机械臂为教学对象,重点讲述机器人的结构、工作原理、运动学、雅克比矩阵、动力学、传感和控制等机器人学基础知识,理论性太强。对于应用型本科来说,理论知识讲究够用和实用,过多的理论知识让学生实践动手机会减少,并且过多的理论推导会让理论基础本就不是很好的学生萌生恐惧心理,从而使学生的学习主动性下降。

2.2课程教学方法过于古板

该课程的教学依然是以教师课堂讲授为主,实践教学与课堂教学脱节较严重。缺少让学生动手实践和课下思考问题的机会,不利于学生学习兴趣的培养。2.3专业教师缺少相关企业从业背景,讲解知识空洞乏味。应用型本科院校“双师型”教师缺乏,理论教学缺少工业应用实例,知识讲解空洞,缺少趣味性,不利于学生理解吸收。

3工业机器人技术课程改革的基本思路与探索

3.1重组教学内容,突出新工科的机械背景

工业机器人技术理论教学课时短,学生需要学习的知识点较多,因此教师需要对课程内容进行甄选,在中国制造2025的大背景下,突出新工科学科建设,重点培养学生应用型技能。因此,该课程要求任课教师以工业机器人在机械行业的应用为背景,培养学生专业的思维方式,并掌握相应机械分析和设计的能力。

3.2引进新的教学方法和教学手段,改变传统的教学模式

工业机器人技术实践性很强,有很多内容要求学生理解记忆,传统的教学方式以教师讲授为主,缺少与学生的互动环节,学生的课堂参与度不高,导致学生学习兴趣的缺乏。在新的教学理论和教学方法逐步成熟的今天,需要任课教师加大与学生互动的力度,多学习先进的教学方式。在新工科教学的背景下,更应该尝试使用一些新的教学方法,如慕课、翻转课堂等的应用。由于本课程较强的实践性,新的教学方法能增强学生的参与性,让学生在学到知识的基础上增强课程的学习兴趣,一举两得。

3.3以项目驱动教学

机器人应用技术具有创新性、应用性和探索性。理论教学与实践教学有机结合,通过以小专题项目驱动理论学习—项目研究—动手实践一体化的培养模式,增加以小项目驱动实践性教学内容。此外,在教学内容上,多列举工业机器人在工程中的应用实例,让学生了解工业机器人在焊接、搬运、码垛、物流等行业的应用现状,以及今后工业机器人的发展趋势。

3.4大力开展实践教学活动,突出应用型本科的特点

应用型本科是为满足当前人才市场的需求提出的一种新的人才培养模式,通过增强学生实践动手能力的培养,提高学生综合素质。这种培养模式下培养出的学生职业适应能力较强,能很快的适应相关专业的工作。因此,在新工科建设的背景下,加大学生实践的力度,对突出学生应用型这一特色和很有帮助。

3.5注重“双师型师”师资队伍的建设

增加教师的在岗培训机会,建立一套教师一线实践岗位锻炼的激励制度,积极鼓励教师参加企事业单位的实践锻炼。加强校企合作交流,成立“特聘专家工作室”、“技术大师工作室”,保证企业背景的外聘及兼职教师的数量和质量,保证校内专职教师赴企业锻炼的持续性和有效性,重视专职教师的“双师型”培养。建立一支集教学、社会培训和科技研发、技术服务于一体的实践教学团队,增强教师对工业机器人设备操作与装调维护技能的培训,提高教师的创新能力和科研能力。

4结语

综上所述,应用型本科院校工业机器人技术课程的改革需要根据现行教育体制,顺应新工科发展背景,突出对应用型人才的培养。通过对教学内容、教学方法、以及师资力量等多方面的改革来提高教学质量,培养出理论知识扎实,实践能力突出的应用技能型人才。

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作者:郭稳稳 王国虎 单位:郑州工业应用技术学院机电工程学院

工业机器人技术教学改革探索

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