工業機器人實訓總結匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇工業機器人實訓總結范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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隨著社會的進步和科技的發展，社會人力成本不斷提高，勞動者在技能方面的欠缺導致先進技術的應用出現瓶頸。進入21世紀以后，智能機器人必將全面應用于生產。做好機器人技術教育，培養大批優秀的高技能機器人應用型人才，是當今新形勢下技工院校面臨的挑戰。

一、機器人教學方法

機器人的學習過程融合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識。因此機器人教育和傳統的學科教育區別很大。單純的機械、電氣、計算機等學科的學習只能作為學習機器人的基礎。機器人的教學應該是一個系統的架構，學生在掌握各學科的同時要對計算機整體系統有更為深入的了解，這需要在教學過程中采用多種方法積極引導，使學生在思考的過程中將各學科的知識有機地串聯起來。

1.多基礎學科交叉學習，聯合啟發

在傳統的基礎學科教學中，如電機控制實訓中教師只針對電氣線路進行講解，鉗工實訓則只進行金工方面的技能教學。這種模式的教學在過去取得了一定的成果，但是在面向機器人的教學時，由于不能將各學科進行有效地串聯，因此難以形成機器人學習的基礎。

新形勢下，應該交叉教學，比如在講解電機控制小車往返控制的章節中，應該對小車的機械運動特點進行分析，如小車機械傳動出現問題，導致小車無法順利行進等種種情況。電氣控制線路和機械知識的相互結合，使學生能夠充分理解各學科的交叉融合，為學習機器人打下基礎。

2.機器人專業方向課程設置

傳感方面課程：圖像處理、計算機視覺、卡爾曼濾波、信息融合。

認知：機器學習、人工智能。

驅動：自動控制原理、線性控制理論(線性空間理論)、非線性控制理論、計算機控制/數字控制、 機器人導論、機器人控制、非各向同性機器人控制、路徑規劃、數模電子線路、信號與系統、各種電子線路設計知識、機械設計、工程制圖。

這些不需要全部都懂，但至少要專攻一個方向，其他方向略懂，比如專攻控制和路徑規劃。

3.行為導向教學

行為導向教學以學生為主體，通過問題驅動學生的積極主動思考。在教學過程中，通過積極的發問，以學生的討論為主，教師在整個教學過程中起引導的作用。這種教學方法可以充分發揮學生的主體作用，積極調動學生學習的主觀能動性，培養學生分析問題、解決問題的能力。在解決問題的同時，學生充分將所學到的各學科知識主動進行“融會貫通”，解決問題的能力也得到了提高。學生取得了成就感和激勵，使學習的過程變得更有挑戰。教師還可進一步建立獎勵機制。各種方法共同作用下，使機器人學習變得更加生動有趣。

4.鼓勵創新

“創新”是科技進步的源泉。學生在學習的過程中，受思維定式的影響較輕，往往會出現一些大膽的充滿新意的想法。在遇到這些情況時，教師絕不應該漠視甚至打擊，應該積極針對學生這些想法進行分析假設，甚至在有條件的情況下付諸實踐。21世紀技工院校培養的是熟練的高技能人才，更是充滿創新精神的高技能人才。只有大膽鼓勵創新，才有可能出現大量的優秀的國家需求的創新型技能人才。

二、實訓教學建設

1.實訓室建設

機器人教學實訓室應具有信息化、多媒體化的課堂，配備有滿足多個班級同時實訓的電腦、桌椅、機器人設備等必備條件。機器人教學的設備應該是集成化的、模塊式的，在便于學生學習的過程中進行拆解。分組式的實訓臺面有利于學生在學習的過程中鍛煉團隊協作的能力。合理的桌面布局能夠幫助學生養成“6S”的良好工作習慣。

ABB工業機器人綜合實訓裝置組成是由工業機器人工作站、碼垛工作站、裝配工作站、弧焊軌跡練習工作站、模擬噴涂工作站、多功能翻轉工作站等組成。典型的機器人實訓室如圖1所示。

2.靈活的實訓方法

由于客觀條件限制，實訓室的教學設備有限，機器人實訓設備只能有條件地進行購置。在實訓教學中，針對特定的機器人實訓設備，不應單純以“說明書式教學”的方法進行講解。例如在完成機器人的某一功能的過程中，可以主動設置故障點，引導學生獨立思考排查，通過分析和解決問題加深學生對設備的理解。與此同時，在機器人原有功能的基礎上，鼓勵學生進行大膽思考和創新，開發更多的原本不具備的功能，在不損壞實訓設備的前提下，盡可能地以豐富多樣的靈活的實訓方法，使學生更加深入地進行機器人的學習。

4.虛擬仿真教學

在設備短缺的情況下，采用工業機器人虛擬仿真軟件進行機器人的學習。以ABB公司的RobotStudio軟件為例，RobotStudio軟件是ABB機器人公司的一款離線機器人編程與仿真工具， 使用圖形化編程、編輯和調試創建機器人的運動，并模擬優化現有的機器人程序。圖2為采用RobotStudio軟件模擬的應用于醫藥行業的機器人。

虛擬仿真教學使學生直觀地觀察仿真軟件觀察機器人的動作過程，同時通過編程離線調試并模擬現場畫面。在這個過程中，學生的軟件編程水平得到了提高，彌補了設備短缺造成的缺憾。

三、師資隊伍建設

有一支熱愛機器人教育事業并具有較高科學素養的師資隊伍是開展機器人教學的重要前提條件。由于技工院校存在的“知識老化”、教師老齡化嚴重等各種問題，在師資隊伍建設方面，需要從以下幾方面著手。

1.引進現場經驗豐富的工程師人才

新形勢下，鐵飯碗逐步被打破，校企之間的人才流動愈加頻繁。教學經驗豐富的教師在技能上可能稍有不足，現場經驗豐富的工程師在教學能力上還需稍加磨練和指導。通過人才引進的方式，吸引優秀的工程師人才長期或定期進入教育行業，能夠提高校內教師的技能水平，同時使教學過程更加貼近現場。

2.豐富多樣的教師培訓和激勵手段

通過多媒體網絡課堂、校企聯合師資培養等多種手段，為教師專業能力的提高創造學習條件，邀請各領域專家、教師到校開展講座，交流促進，共同發展。同時，從事機器人教育的教師也應充分意識到機器人技術發展日新月異，必須牢固樹立不斷學習的教育理念。

通過對取得成果的教師進行物質上和精神上的獎勵，引導學校形成教師之間相互競爭、相互促進的良好氛圍，激勵教師積極改進教學方法，主動進行科研及教學探索。在這種你追我趕的學習氛圍下，才能形成良好的發展的機器人教學團隊。

3.積累創新，開發校本教材

在不斷進行教學改進和探索的同時，要及時對取得的教學成果及教學中的不足進行總結，在總結中逐步摸索出一套適合本校的、具有特色的教學方案。

由于各學校的實訓室配備不盡相同，傳統單一的教材無法滿足機器人教學的要求。針對本校的機器人設備，逐步形成自己獨立的校本教材。

4.積極參賽，以賽代練

國家非常重視機器人教育的發展，因此每年都會組織大量的機器人比賽。在機器人教學的過程中，采用教師帶隊，學生為主體的方式，以賽代練。通過校內比賽競爭，選撥優秀的學生參加各種比賽。比賽使學生在得到鍛煉的同時，也使教師將比賽中的經驗再次代入到日常的教學過程中，提高機器人教學的水平。

四、小結

系統化的教學對專業教師的知識面提出了更高的要求。將各學科的知識在教學過程中有機的串聯到一起，是對新形勢下工業機器人專業教師提出的挑戰。同時，“行為引導法”的優勢在工業機器人教學中體現得更加淋漓盡致。只有讓學生成為課堂的主體，才能使學生分析解決問題的能力得到逐步提升，才能培養出具有創新精神的21世紀的高技能人才。

現代化的實訓室、模塊化的實訓設備、配合靈活的仿真軟件，都是為了更加準確地模擬出現場的實際工況。學生如身臨其境，才能得到熏陶和感染。在實訓中，尤其要注重對學生“6S”工作習慣的培養。

以中青年教師為主、激勵機制健全的教師隊伍是工業機器人教學的基石。現場經驗豐富的工程師，通過交流和講座，能夠成為工業機器人教學的重要補充。通過“以賽代練”“校本教材”等各種措施，最終形成適應新時展的、具有學校特色的工業機器人教學。

參考文獻：

[1]戰強,閆彩霞,蔡堯.機器人教學改革的探索與實踐[J].現代教育技術,2010(3).

[2]雷靜桃,劉亮,張海洪.“機器人學”課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索,2013(5).

篇（2）

一、機電一體化專業開設的必要性

在世界經濟復蘇乏力的背景下，中國經濟增速出現回落，2015年增長幅度為6.9%，國際環境仍然復雜嚴峻，對制造加工型企業的自動化改造是保證企業降低成本、緩解用工不足壓力的有效途徑之一。同時，工業機器人的大規模應用是現代化企業自動化改造的重要手段，我國“世界工廠”的地位也決定了我國必將成為工業機器人的最大市場。未來三年，中國工業機器人處于國家政策紅利、工業轉型升級需求釋放、人口紅利減弱、市場需求增長的機遇疊加期[1]。這也意味著這一領域技能人才缺口之大。機械、汽車、電子、電氣控制、機電一體化等專業都是傳統的工科類專業，企業對相關人才的需求已經由單一型人才發展到復合型、應用型人才[2]，而工業機器人專業正是多種學科的綜合應用，對培養相關專業學生的綜合應用能力有著重要的意義。新專業的開設因為是面向工業現場的實用型人才培養，緊密結合國家《中國制造2025》計劃，且為增加校企合作辦學，為展開實用型科研課題的研究打下基礎，正因為其是新興事物，因此在相關領域哪怕有一點成果都是開創性的，有益于成績取得以及學校知名度的提升。重慶市農業機械化學校（以下簡稱學校）依托機電一體化專業開設工業機器人應用與維護專業方向，符合重慶市推進機器人產業發展的政策導向，能更好地服務地方經濟。

二、專業發展前景

工業機器人作為一種高技術含量的設備，在使用過程中其設計、制造、安裝、調試、操作、維護等工作需要大量的專業技術人員[3]。隨著我國工業機器人生產廠家、應用行業的增多和裝機量的爆發式增長，工業現場嚴重缺乏該類人才。從崗位需求來看，工業機器人專業的學生可以在企事業單位從事以下三個方面工作：制造工業機器人產品；銷售工業機器人；利用工業機器人設備進行生產等。第一種需要完成工業機器人的設計、零部件生產、裝配、安裝、調試和售后服務等工作；第二種主要工作是機器人銷售、專業的技術咨詢服務；第三種主要包括工業機器人設備操作和設備的維護保養。從技術層面來看，工業機器人技術是機械加工與裝配、電工電子、計算機編程、傳感器技術、電機傳動技術、網絡通信等技術的結合體，學生通過這些技術的培養成為復合型技能人才，將具備發展潛力和廣闊的就業前景。

三、專業職業能力崗位分析

（一）工業機器人操作、維護崗。崗位工作任務：根據生產工藝參數進行工業機器人編程、調試以達到生產需要；負責上料和裝夾；負責備件管理；負責機器人操作及程序錄入、日常點檢與數據維護、完成生產任務；負責產品質量控制及提升；負責工業機器人故障處理和設備維護保養工作；負責建立工業機器人操作資料檔案；參與工業機器人生產技術改進工作；負責工業機器人現場8S工作。崗位能力要求：機電基礎知識，精通ABB、庫卡（KUKA）、發那科（FANUC）、安川電機(YASKAWA)、國產機器人等至少1種機器人示教編程、仿真編程與調試能力；簡單英文操作界面的識讀能力；工業機器人本體與控制器的維護能力；二氧化碳保護焊、弧焊、點焊焊接不同金屬材料的參數和焊接姿態的設定能力；焊接圖、機械圖的識讀能力；熟悉各種機械加工制造；熟練運用office辦公軟件；量具的使用能力；工裝夾具調整技能。職業素養要求：勤奮好學，愛崗敬業，吃苦耐勞，認真負責，積極上進。

（二）工業機器人裝配、調試崗。崗位工作任務：負責協助銷售人員做好客戶、經銷商的技術支持工作；負責以工業機器人為核心的自動化單元機械和電氣安裝；負責生產現場工業機器人本身參數設置、程序編制、工裝夾具的調試、工藝參數設置、聯鎖信號的設定、故障排除；負責生產過程質量控制，質量問題的分析及改進；負責反饋現場問題，并能給出合理化建議；負責現場客戶的應用培訓和產品驗收；負責項目后期問題處理。崗位能力要求：機電基礎知識，精通ABB、庫卡（KUKA）、發那科（FANUC）、安川電機(YASKAWA)、國產機器人等至少1種機器人配置、示教、編程與調試；能閱讀中英文工業機器人技術資料；能識讀機械、焊接、電氣圖紙；具備一定的電氣電子基礎，了解低壓配電及電機驅動；熟悉工業機器人控制系統，工業機器人周邊設備及周邊設備的連接和調試；熟悉工業機器人與PLC通信相關參數配置及PLC編程；熟悉機器人點焊、弧焊、二氧化碳保護焊、涂膠、搬運、碼垛、滾邊、裝配、噴涂、磨削、去毛刺、上下料等典型應用；能完成工業機器人培訓的教學任務；善于處理人際關系。職業素養要求：良好的溝通能力、協調組織能力、團隊合作精神、吃苦耐勞、有責任心，積極主動。

（三）機器人銷售、服務崗。崗位工作任務：負責客戶的開拓、客戶需求分析、提出相應銷售解決方案、維護好客戶關系、進行商業談判、標書的制作、參與招標、合同的簽訂、合同的跟進；產品、行業、競爭對手信息收集整理和合理利用；制定項目的跟進安排并付諸實施，并完成銷售額；維護公司產品品牌形象。崗位能力分析：數控、自動化、機電一體化、計算機、市場營銷等專業，機器人專業畢業更佳；熟悉機器人的應用；語言表達能力強，善于了解并分析客戶需求；招投標的專業知識；商務談判能力；承壓能力；協調組織能力；熟練運用office辦公軟件。職業素養要求：開拓精神，吃苦耐勞，文明禮貌，團隊合作精神。

（四）機器人教師崗。目前就業市場上提供了大量從事兒童與青少年科技教育崗位，主要為樂高積木機器人系列。崗位工作任務：建立學生有關檔案；編寫教案，高質量完成教學任務；課后總結，提升授課技巧；負責學生上課期間的安全；維護與學生的良好關系，與家長溝通學習情況。崗位能力分析：樂高積木機器人的裝配、編程、調試；具有較強的中文表達能力，普通話標準；動手能力強；編程能力；熟練運用office辦公軟件能力；團隊管理能力。職業素養要求：有愛心、耐心、責任心，創新意識，親和力。從以上分析可以看出，崗位不同側重點不同、深度不同，且涉及到的知識和技能范疇大，除了要傳統的機電技能外，還需要很多新知識支撐。學校要培養出滿足企業需要的員工，需要定好位，購置適當的設備，推進師資建設、教育教學資源建設。

四、專業培養規格

培養從事工業機器人模擬、編程、操作、裝配、調試、銷售、教學及自動化生產系統維護維修與管理等工作的應用型技術人才。

五、專業實訓室建設

學校在原有機電一體化和機械加工實訓室基礎上新建工業機器人創新實訓室，該實訓室包括2套ABB六自由度工業機器人本體，3套江蘇匯博工業機器人本體，2套工業機器人電氣系統拆裝平臺，1臺工業機器人機械拆裝平臺，自動化生產線控制模塊；機器人夾具包括：搬運碼垛夾具、寫字夾具、雙交位夾具、真空吸盤、噴槍；機器人配套訓練工具：平面碼垛模塊、寫字平臺、模擬焊接激光筆、模擬拋光工具、涂膠模塊、仿機床上下料模塊、立體倉庫模塊，一批樂高積木；專用的計算機實訓室軟件：工業機器人離線編程軟件、PLC編程軟件。

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中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0221-02

工業機器人是機器人的一種，它由操作機，控制器，伺服驅動系統和檢測傳感器裝置構成，可反復編程，完成各種操作自動化，也可以生產生活中所需的機械設備。這種產品可以解放人的勞動力，也大大提高了生產業的效率，對于產品的質量也很高，所以說工業機器人對生產行業起到了相當大的作用。工業機器人是一種機器裝置，可以自動執行一些難度較高的生產，而且機器人自身的動力系統和控制系統是比較方便我們運用的，因為它能代替人類做一些不可能或者很難完成的事情，或者遵循事先的編程來運行，新型的工業機器人還會依據人工智能技術制定的原則需求行動。裝備制造業自動化水平的不斷提高，更多的生產廠家使用工業機器人進行產品加工制造。工業機器人是一種專門為工業領域設計的多關節機械手，在程序的控制下實現各種復雜運動和高難操作。工業機器人被廣泛應用于搬運物料、自動焊接、部件噴漆、表面拋光等工業領域。

1 專業人才培養目標的定位

近年來，工業機器人不斷普及在企業生產中，所以企業迫切需要相關的技術人才。高校培養的是研發型人才、高職高專培養的是具備一定理論的技能型人才，相比之下技校則主要是培養實際應用、熟悉基本操作與保養維護的技術工人及操作人員。技校以培養應用技術型人才為主，學生的知識水平、技能實力、就業導向應與高校、高職有所不同，因此必須探索適合技校的工業機器人課程教學方案。企業要求相應的專業人才需具備全面的職業能力，從而要求技校走工學結合的人才培養模式道路，其中校企合作有利于工學結合的人才培養模式順利推進。工業機器人課程應定位于為企業培養能夠完成工業機器人編程、操作維護的技術型人才。工業機器人最先應用于汽車制造工業，主要用于焊接，噴漆，上、下物料和搬運。如今工業機器人深化和提高了人的手、足和大腦功能，替代人完成繁重、單調的重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。工業機器人生產企業需要大批人才氖祿器人生產、安裝、調試、營銷和售后技術服務，工業機器人的應用企業則需要大量人才從事機器人的維護保養和編程操作。為滿足機器人關聯市場對技能型人才的需求，技校在機電一體化專業的主要課程中加入“工業機器人應用”課程，開設機器人的專業方向。

2 專業課程開設的方向

在課程開設的思路上，機電一體化專業緊貼機器人崗位需求、課程內容和教學的過程適應工作崗位要求。按需求開設專業課程，依據企業的用人標準和崗位技術要求，培養從事機器人生產、調試、安裝、維護、保養和營銷等多方面應用技能型人才。在理論教學和技能培養上，全方位提高學生的知識、技能、素養，建立“以工業機器人應用為核心”的課程體系結構。在教學過程中，除了基礎知識學習和綜合訓練，再通過“機械基礎知識模塊、電氣自動化專業知識模塊、嵌入式系統知識模塊”、以及“機器人編程訓練模塊”為重心的專業技能訓練模式。

2.1 基礎知識學習與綜合訓練

該模塊側重強化基礎知識的學習，培養學生機電專業崗位的基本素質。引導學生形成遵紀守法的思想觀念和健康的心理素質，形成積極向上的人生價值觀和樂觀的職業心態，從而適應以后的工作。開展相關的職業規劃教育，引導學生規劃職業生涯。鼓勵學生提高數學能力、英語水平和計算機基礎技能，為以后的專業課程學習做好鋪墊和適應各類企業的機電技術工作崗位。

2.2 機械技術知識的學習

機械技術知識的學習重點在傳授機械原理、機械制圖、液壓與氣動、AUTOCAD、機制工藝方面的相關知識，培養學生機械方面的基本技能和職業素質。從機械手臂開始學習，從而了解機器人的基本機械結構和組成原理，并進一步分解與裝配。與此同時學習機械圖紙的閱讀與繪制，掌握公差與配合的基礎原理知識。最后學習機器人液壓與氣動系統的基本組成和原理，了解其復雜結構與運動方式，剖析各機械零件與其典型機構，掌握機械加工工藝的流程與編制方法。通過理論與實踐教學的協作，為學生打下扎實的機械基礎知識。

2.3 電氣自動化知識的學習

工業機器人應用牽涉到電工技術、PLC、電氣自動化控制、變頻器應用、交流伺服、步進驅動、觸摸屏應用與組態開發等多門自動化類課程的知識和技能。根據工業機器人的組成，分解成多個模塊結構，進行理論與實訓一體教學，掌握以電氣控制為核心的自動化知識。為了保證學生的知識水平和操作技能緊貼企業的要求，學生需要考取維修電工中級證書、電工上崗證書等相關專業證書。

2.4 嵌入式系統的學習

嵌入式系統的學習以工業機器人為方向進行教學，包括電子技術基礎、電子測量、C語言、傳感器應用、FPGA應用、單片機應用等課程。教學過程可以先讓學生動手裝配調試機器人的電路，學習嵌入式系統的硬件電路結構原理和調試方法。同時使用C語言完成機器人的軟件開發和升級調試，從而掌握嵌入式軟件系統開發的過程和規范。在教學活動過程中，緊密圍繞機器人，融合機械基礎、電工電子、傳感器、C語言、單片機、FPGA應用等課程的知識和技能，完成以電路控制為核心的嵌入式系統學習。通過教學實踐表明培養學生的嵌入式系統應用能力，更利于他們適應機器人裝調與維護工作崗位。

2.5 專業技術能力的訓練

工業機器人專業作為機電一體化學科的拓展，涉及知識范圍廣、內容全新抽象，在實施教學過程中我們要采取與之相適應的教學模式和方法。在教學實踐中適當增加理論與實踐一體化的教學的比例，要把總課時至少一半的時間分配給技能實戰訓練，并且建立足夠的訓練機構，能專業的指導技能訓練。這些具體的技能訓練內容包含：工程制圖測繪實訓、零部件拆裝、電工基本技能實訓、電子裝配實訓、電氣繪圖訓練、維修電工實訓、小型智能產品裝調實訓和機器人編程集訓。培養工業機器人是很重要的環節，應該以培養學員對機器人編程的技能為主，因為這個崗位的操作技能要求很重要。其實訓內容以機器人工業搬運、工業弧焊為操作實例，采用多媒體仿真操作與實物操作相組成，培養學生工業機器人的操作維護技能和開發應用技術。

3 專業教學的具體措施

（1）針對工業機器人專業的特點，我們要不斷深入了解行業發展的趨勢，密切關注企業需求。師資力量是培養人才的重要部分，教師的能力高教學的能力相對就高，培養的學生也會比普通教師要高一些，所以加強師資力量是非常重要的。同時，加強人才引進的力度，引進高層次型、實踐型人才，聘請企業專家作為學校的專、兼職教師，不斷提高教師團隊的整體實力。

（2）在教學過程中，教師要做到言傳身教，為了提高學生的安全意識，創建分組活動，相互交流促進學生之間的互動熱情，這樣能更好的加強學生操作能力，提高安全意識。改革以往通過用試卷來簡單的考核學生，考核就是檢查學生們對任務的完成情況，個人的變現以及團隊的表現都能決定最后的評比，而且可以通過小組之間的評比，來進行公正合理的考察，以及完成該任務的個人和團隊表現來綜合考核學生。

（3）根據工業機器人專業人才培養目標的要求，以突出培養學生職業能力和職業綜合素質為目標，遵循學生認知規律和技能成長規律，構建以“生產性實訓”為特征的“基本技能訓練、專項技能訓練、綜合技能訓練”的實踐教學條件體系，滿足本專業課程教學的需要。從生產實際出發，對學生進行真刀實槍訓練。加強對學生技能的訓練，讓學生更能勝任一個崗位，而且還要培養學生的職業道德以及素養，這兩個因素決定著學生工作水平的高低，讓學生們在用人單位競爭時更有優勢。

（4）課后要引導學生自主創新與相互合作。在課堂上，老師要主動鼓勵學生，因為機器人的學習和設計有不同的方法，所以學生之間最重要的就是交流，老師加入到學生之中，鼓勵帶動學生，相互討論自己的設計方法，最后可以進行意見總結。這樣的學習過程，可以鍛煉學生自主解決問題的能力，學生提出問題的同時也在思考問題，這也大大提高了學生們的思考能力。在實踐中，學生不僅掌握了相關知識技能，又鍛煉了個人的實踐與創新能力。除了課堂常規教學外，老師可以適當布置一些課外的機器人設計任務，提高學生的學習興趣，激發他們的學習熱情，老師們也應當加入學生的學習過程中，給予學生更多交流的機會，這樣更容易了解學生在學習設計過程中會遇到的各種各樣的問題。

4 結語

工業機器人是一個有深度發展潛力的學科，并且衍生出許多與之相對應各行業，因而技校學生在其中有巨大的發展空間。技校機電一體化專業要開設工業機器人方向的課程w系，必須緊密聯系機器人應用的崗位需求。我們采用培養學生就職能力方面為主的教學方式，讓學生更能適應技能職業崗位的技術應用水平，能在以后的工作中面對各種挑戰，提高了學生的崗位適應能力，開拓不同領域資源為他們創造更多優質的就業機會。

參考文獻

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【關鍵詞】虛擬仿真技術/平臺；虛擬仿真訓練系統；實訓教學

一、虛擬仿真實訓系統的三維建模技術及軟件研究

虛擬仿真系統的功能主要體現在它可以讓使用者借助于專用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設備，進入仿真系統制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環境中的人和物體進行實時交互，從而感知和操作虛擬環境中的各種對象，最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術構建起一個逼真的虛擬系統。從它的組成部分和應用程序來看，虛擬仿真實訓系統對三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應當對其進行重點研究。虛擬仿真實訓系統在工業機器人上的應用設計主要是利用三維建模軟件，通過虛擬現實標準語言建立虛擬環境中的實體模型表現出來，最后通過描述它們之間的結構關系，快速、真實地顯示三維虛擬工業機器人，并為工業機器人控制系統提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓系統的三維建模技術及軟件研究，來發現虛擬仿真技術的優點和研究其未來的發展方向。

Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，通過對Maya軟件的運用，能夠使虛擬仿真實訓系統在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質，調節出仿真的角色動畫，使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進的建模、數字化布料模擬、毛發渲染、運動匹配技術相結合，使得虛擬仿真實訓系統所創造出的畫面更加真實有立體感。

二、虛擬仿真技術在各領域內的作用

隨著科技的發展，虛擬仿真技術在一些高科技等高端領域的地位越來越凸顯出來，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯網的應用與開發、手機游戲設計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。

Maya軟件是虛擬仿真技術的一種，它應用的對象是專業的影視廣告，角色動畫，電影特技等。它能夠在工作的過程中展現的比較靈活，易學易用，制作出動畫的效率非常高，渲染出畫面的真實效果比較強，它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰，與畫面角色的綁定的聯系性也十分緊密，是虛擬仿真實訓系統中一個比較不錯的系統軟件。MAX軟件它最開始的應用是在電腦游戲中的動畫制作，后來又進一步的開始參與影視片的特效制作，MAX軟件還被廣泛地應用于廣告、影視、工業設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域，也就是虛擬仿真實訓系統當中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領域廣泛運用。

三、虛擬仿真技術為機器智能實驗課帶來的好處

虛擬仿真技術的應用為現代化的社會帶來了許多的方便，讓機器實驗課、項目實訓的智能科學與技術專業實驗教學越來越豐富化。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質量和效率。通過對虛擬仿真技術的應用，使得上級和下級、老師和學生的客戶信息以及實訓項目、實訓指導、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中，與此同時，上級和下級或是老師和學生之間就可以通過客戶機對下級或者學生之間的實訓進行遠程的指導與管理。

隨著時代的發展，科技的進步，虛擬仿真技術在在現代職業技能教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的不斷完善和發展，將為機器智能實驗課等實訓課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點，所以它主要的應用領域在政府、企業、學校等這些需要實訓學習環境的地方。

四、虛擬仿真實訓系統的應用領域和發展趨勢

作為一項新興的科學技術，虛擬仿真技術還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當中，其發展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決，因此虛擬仿真技術正在與教育、培訓等領域不斷地相適應和匹配。

其次，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學校、教師都認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。例如：虛擬仿真技術對計算機及相關硬件的要求比較高，但是這些方面的發展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術的需要，虛擬仿真軟件數據是一個龐大的數據庫，三維立體仿真軟件的應用對顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說，虛擬仿真系統對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關硬件的發展有一個更高的要求。最后，教學類虛擬仿真軟件的質量還有待提高、對虛擬仿真技術的研發標準也不統一和對虛擬仿真技術應用不夠廣泛等等，這些都是需要發展改善的地方，也是未來虛擬仿真技術發展的一個大的趨勢。

五、虛擬仿真實訓系統的價值和市場經濟效益

虛擬仿真實訓系統作為一個高端的科技系統，對政府、企業、學校等的發展，起到了至關重要的作用，并為其創造了更大的價值。同時虛擬仿真技術的不斷發展，也在打開了市場，擴大了市場份額的同時為市場創造了更多的經濟利益。

在市場經濟為主導的今天，虛擬仿真實訓系統也為市場經濟的發展做了一定的貢獻，為市場經濟的發展添磚加瓦，在自己發展得同時也促進了市場經濟的發展。因此，我們應當不斷地發展虛擬仿真實訓系統，使其深入到更多的地方，讓更多的地方和人們體會到虛擬仿真實訓系統為人們帶來的價值。

總結

虛擬仿真實訓系統的日漸完善，使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來，政府、企業、學校等地方對其的應用，也促進了虛擬仿真實訓系統的發展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發展趨勢的研究，探討了虛擬仿真實訓系統的價值和市場經濟價值，同時也為虛擬仿真實訓系統的發展奠定了理論基礎。

參考文獻：

篇（5）

關鍵詞：CDIO；工業機器人技術基礎；教學改革；

 

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），以工程項目為載體，培養學生的工程能力、個人的學術知識和運用知識解決問題等能力。它是麻省理工學院(MIT)和瑞典皇家工學院等四所大學從2000年開始經過四年研究創立的教育理念。CDIO工程教育模式近年來逐漸在職業教育中被廣泛運用[1-2]。工業機器人技術專業是近幾年在職業教育院校中新興的專業，缺乏教學經驗的積累。為了更好的實現“面向工程應用”的教學目標，借鑒成功的教學方法是一種有效途徑。

高等職業教育中的教學改革

高等職業教育作為高等教育體系中的一種類型，肩負著培養面向生產、建設、服務和管理第一線需要的高素質的技術應用型和職業技能型高等專業人才的使命[3]。參照《國務院關于加快發展現代職業教育的決定》中的指導思想，高職教育改革以服務發展為宗旨，以促進就業為導向，適應經濟新常態和技術技能人才成長成才需要，完善產教融合、協同育人機制，創新人才培養模式，構建教學標準體系。教學體系要緊貼崗位實際工作過程，不斷更新課程內容，根據實際需要調整課程結構。依據職業教育服務產業經濟，培養學生個體的多樣性，深化多種模式的課程改革，創新教學方式方法[4]。

《工業機器人技術基礎》是一門機電一體化、工業機器人技術等專業的專業基礎課程，應用性很強。由于《工業機器人技術基礎》是一門新的課程，缺乏教學經驗的積累。因此，本課程需要在企業調研的基礎上，參照有效的CDIO教學模式進行設計、引進企業的機器人應用工業案例。既要兼顧理論教學又要突出實踐應用。高職學生特點則是實踐操作興趣濃厚，理論學習相對薄弱。鑒于諸多因素，在課程設計上就要兼顧理論學習與實際操作。因此在這門課程教學設計基本思路是把知識點、技能點的學習融入到每個具體的工作任務中，以CDIO的模式展開，實現理論與實踐結合，以學生關注的點為基礎，在傳授知識過程中注重工程應用能力培養，強化學生的自學能力與分析問題解決問題的能力。具體做法是：

1.             任務驅動、項目教學

課程教學過程中把知識點、技能點的學習融入到每個具體的工作任務中，每個任務按照“任務導入—任務分析—相關知識—任務實施”來具體展開。任務的選擇強調源于生活和工程實際，注重內容的典型性、實用性，理論知識的選擇上以“適合、夠用”為原則使教學內容直觀、具體、形象，易于接受，有利于樹立學生獨立解決問題的自信心。

例如在講到工業機器人的手臂結構的時候，本單元的重點學習目標是要理解工業機器人組成以及零件的相互關系。對于學生來說一些基本的零件結構是他們熟悉的，但伺服電機和齒輪減速器是完全陌生的。所以在授課時我們以認識機器人的零件組成作為問題的出發點，以工業應用中的小案例、用三維軟件進行結構展示為方法展開教學，這樣很容易被學生接受。

2.         情境式教學

本課程改變了傳統的將理論與實訓分開的教學模式，在教學中設計了6個學習情境，每個情境都以相應的工業案例為主線，配合Solidwoks、SimaticVS、EpsonRC等仿真軟件的使用，按照“資訊決策計劃實施檢查評價”的流程授課，使學員能夠在“學中做、玩中學”，可以有效地激發學生的學習興趣和問題解決能力。這里以工業機器人的視覺為例。

任務：怎么樣讓工業機器人智能化程度更高。

任務分析：問題1：工業機器人怎么發現零件的位置？問題2：怎么精準的抓取這些零件？

要想解決上述問題，就需要了解工業機器人視覺工作原理。這樣就引發了學生對視覺的組成、作用以及視覺系統各部分的工作原理等相關基本知識學習的興趣。

在教學過程中，理解工業機器人視覺的工作原理后，對工業機器人視覺的作用進行分析，此時會用到工業案例法，并對此案例經行反復研究，最后再利用視覺仿真軟件SimaticVS構建視覺系統，在電腦上仿真，驗證搭建的系統是否符合技術要求。

3.         小班互動式教學

以項目為導向任務驅動的教學模式勢必要求課堂人數要小班制才能達到更好的教學效果。本課程全部采用不超過24人的小班制教學，全程在實訓室進行，主要以“邊講邊練”并根據授課內容靈活以“先講后練”和“先練后講”等方式增加課堂師生互動。

4.         承擔項目的能力訓練

除了課堂教學外，我們還以學期項目的形式，讓學生在學期最初的時候就可以結合所學課程的知識內容，自主選題開展學期項目。三五個同學為一組可以自主選擇指導老師。整個過程從資料收集，題目申報，項目實施，項目匯報等讓學生充分參與和主導整個項目，擴展學生的知識面和工程認識，提高學生對工程項目的整個流程的認知。通過團隊形式完成整個項目也有利于合作精神的培養。

課程評估

（1) 考核和評價：

以能力為主的評價機制，課程考核方式采用過程性評價與目標性評價相結合；理論與實踐相結合；技能與作業態度相結合；采用筆試、操作相結合；學生之間自評、互評相結合。考核學生能力，綜合評價學生。學習效果評價。理論教學采取期末閉卷考試的辦法。平時成績占60％（含實訓），期末成績占40％。

（2) 教師的教學技能：

教師通過深入企業走訪和承擔工業機器人相關的企業培訓等途徑，了解最近機器人及企業的需求，引進企業工業機器人的應用案例，促使教學與生產實際結合，實現工程應用的目的。以培養學生的自學能力和良好習慣為線索，把自學能力作為邏輯思維能力、計算能力、空間想象能力、分析與解決問題能力等一切能力的基礎能力貫穿教學的全過程。特點是有效地廢除了注入式、滿堂灌的教學方法,滿足不同層次學生的求知欲望。課前布置自學題目，組織好學生的自學及小組討論——上課組織學生發言討論——老師點評指導——進行全課總結，布置下章節自學題目。

課程質量監控體系

我院設立了專門的教學監管體系（學校+企業），督導組會不定期地進行課堂教學的抽查與監管。作為平臺課程實行了教考分離制度，促進學生能力的提高。更重要的是經過項目化訓練的畢業生，在工作崗位上表現出色普遍受到企業的好評，這是對我們課程質量好壞最客觀的評價。

通過教學實踐，CDIO教學模式在《工業機器人技術基礎》課程已初見成效，主要體現在學生在學習過程中表現出了很高積極性，在學期項目實施中取得了技能的提升，具有一定的項目策劃、組織、實施、協調的能力。我院學生多次參加各類競賽并獲得獎項，在2015年蘇南全球創客大賽中表現突出。

依據十三五規劃高職建設指導思路，進行平臺基礎課程的教學改革。以高素質技能型人才培養目標，確立“以技能為核心，在學中做，在做中學，學練合一”的教學模式，充分利用現代教育技術，逐步建立網絡教學資源，使學生掌握工業機器人的基本理論、分析機器人應用工業應用案例的基本方法和進行實驗驗證的初步技能，形成“教、學、做”一體化的具有高職特色的課程。持續與企業緊密合作，緊隨企業技術的需求更新案例項目。

結束語

CDIO教學模式應用在《工業機器人技術基礎》課程中，是學院借鑒新加坡南洋理工工程化、模塊化的成功案例，利用CDIO教育模式對《工業機器人技術基礎》新的課程教學進行改革，是高等職業教育的課程改革的一部分。通過CDIO教學模式的應用，等到了老師與學生的高度認可。

參考文獻：

[1]      顧佩華,包能勝.等CDIO在中國高等工程教育研究:2012.03:34-40

[2]      史勤剛.馬俊成.基于CDIO的模擬電路教學改革的探討,現代制造技術與裝備,2016(1):165-166

[3]      孫海泉,徐兵,邱白麗.蘇州工業園區職業技術學院項目制教學改革的探索與實踐,中國職業技術教育,2011(32):66-70

[4]      徐兵.學期項目運行模式的構建實踐,高等工程教育研究,2014(2):122-125

篇（6）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）47-0179-02

一、引言

實踐教學是高等教育的重要環節，是實現人才培養目標的有效途徑和重要保證。隨著社會的進步和發展，對人才的需求也發生了很大的變化，給實踐教學帶來一些新的問題和新的挑戰。我校機械電子工程專業的培養目標中強調了機電結合的高級工程技術人才，為了培養“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力”的創新型工程技術人才，適應現代社會的要求，就必須要優化實踐教學內容，推進實踐教學方法和實踐教學體制改革。而營造培養高素質創新工程技術人才的實踐教學環境，提供合適的實踐訓練平臺是達到培養目標的重要保障。為此，我校2012年在共建基金支持下成立了柔性制造實驗室，通過柔性制造系統對實際工業自動化生產中的模擬運行，讓學生了解和掌握現代機電系統運行控制技術，培養學生的實踐能力和創新能力。本文圍繞該柔性制造系統在我校機械電子工程專業實踐培養上的應用，就我校在教學改革上的措施進行論述。

二、柔性制造系統

柔性自動生產線是將微電子學、計算機信息技術、控制技術、機械制造和系統工程有機地結合起來，是一種技術復雜、高度自動化系統，柔性制造技術更是當前機械制造業適應市場動態需求及產品不斷迅速更新的主要手段，是先進制造技術的基礎。

通過該系統，能使學生可通過實驗了解柔性制造自動化生產實訓系統的基本組成和基本原理，能為學生提供一個開放性的，創新性的和可參與性的實驗平臺，讓學生全面掌握機電氣一體化與物流技術的應用開發和集成技術，能夠幫助學生從系統整體角度去認識系統各組成部分，從而掌握柔性制造相關系統的組成、功能及控制原理。促進學生在機械設計制造、電氣自動化、數字控制技術、機器人技術、計算機技術、傳感器技術、生產線技術等方面的學習，并對數控加工、電機驅動及控制技術、PLC控制系統的設計與應用、機器人控制技術、高級語言編程等技能得到實際的訓練，激發學生的學習興趣，使學生在光機電氣一體化系統的設計、裝配、調試能力等方面均能得到綜合提高。系統組成如圖1所示，共分為總控系統、自動化立體庫及碼垛機、自動化輸送線系統單元、CCD形狀顏色尺寸檢測單元、上下料搬運機器人單元、數控加工單元、串聯機器人裝配與分揀單元、視覺導引搬運AGV幾個單元部分。系統模擬某自動化加工、分揀、自動裝配及自動出入庫完整制造過程。立體庫由兩排貨架及中間的碼垛機構成，實現毛坯及成品部件的存儲；傳送線負責從立體庫取件、傳送工件到到各工作單元及傳送入庫；通過圖像識別功能，對工件進行形狀與顏色識別，通過信息識別，六自由度行走搬運機器人可選擇把工件放入相應的數控加工設備（車削加工中心或銑削加工中心）當中。加工完畢，通過CCD視覺裝置進行高度與直徑等尺寸識別。并為下一工序做好準備。

該柔性制造系統可聯機/單機兩種運行模式，方便學生進行PLC控制、生產線控制、機器人控制及數控機床應用實訓。

三、柔性制造系統在機械電子工程專業實踐能力培養中的應用

1.課程實驗實訓。利用該柔性制造系統的各組成單元，對原有相關課程中的實驗內容進行了調整整合，增加了綜合性實驗環節內容設計，根據教師授課情況，結合學生特點進行選取。主要服務的課程包括：機電傳動與控制（步進電機、伺服電機控制）、PLC控制技術（立體庫碼垛機控制、傳送線控制）、機器人技術（分揀機械手、搬運機械手）、機床數控技術（數控加工單元）、傳感與測試技術（傳送線、CCD等單元）、機電一體化技術。

2.實習實訓環節。根據專業特點及實習實訓要求，對原有實習實訓環節進行了改革。將原第七學期三周的實習環節分割成幾個模塊，其中一個模塊是2.5天的柔性制造系統實習實訓模塊，每次二十余人分成多個小組進行該模塊的實習實訓。對學生獲得的專業知識和專業技能進行的一次全面考核和綜合檢驗。按照機械電子工程專業設置的要求，通過柔性制造系統平臺開展的集中實踐教學環節，讓學生完成的主要任務為：氣路、電路或控制回路的構成的模擬設計及運行調試；根據工作要求對PLC控制程序進行修改或編寫，模擬實際的控制過程；對人為設定的故障（電氣及PLC故障）進行故障診斷及排除練習，提高學生解決實際問題的能力；模擬系統的各單元之間可以通過I/O進行通訊，將多個加工單元連接構成系統。通過這個教學環節，讓學生自己動手來搭建實際機電一體化設備，以此來提高學生解決實際工程問題的能力。實習的內容：①柔性制造系統基礎知識教學。主要講授柔性制造系統技術的一些基本概念，讓學生對柔性制造系統有全面的了解和認識。②立體庫系統設計。通過對立體庫實際操作，了解立體庫工作過程；以立體庫結構設計及PLC控制為主要教學內容，了解并掌握立體庫結構設計技術，學生能夠完成單元格的設計出圖。了解立體庫控制要求，采用PLC實現取、送工件的控制設計。③搬運線設計。以搬運線為教學對象，使學生了解掌握生產線工作原理及操作方法，了解生產線基本結構及控制方法，了解典型分揀、傳送、檢測環節的設計方法及操作。④AGV尋跡車設計。了解尋跡車基本結構組成和功能；了解AGV尋跡車車體結構設計方法，了解尋跡車控制原理和操作。⑤機械手。了解工業機器人基本原理，了解和掌握工業機器人機構及基本結構設計知識，掌握工業機器人操作知識，了解和掌握機器人控制原理，掌握機器人編程控制，利用測繪技術實現實物的測繪建模使學生在掃描和建模。⑥數控機床編程操作。以典型車、銑零件為對象，讓學生能夠通過動手實踐將其數控加工程序編制出來，并在數控車及數控銑削加工中心完成各自零件的裝夾、對刀及加工仿真操作。

本實習重點強化動手能力的訓練，鼓勵學生在對柔性制造系統全面了解和認識的基礎上，獨立完成系統的運行和各分系統的設計操作。

四、結論

柔性制造實驗教學系統的建成與投入使用，豐富提高了我校機械電子工程專業在開放性實驗室的實驗教學和實訓的能力。以此平臺為基礎，在授課教師及實驗教師的共同努力下，有針對性地開展相關實驗、實訓項目，使學生可以更好地掌握機械、電子、電氣、液壓、自動控制、數控等專業知識，并以實際設備為對象，建立機電一體化設備調試、運行、維護等相關能力，有效地對應本專業培養目標要求。經過學習和訓練，學生的綜合素質得到提高并激發了部分學生的專業學習興趣和科技創新興趣，為今后的能力培養和就業發展打下了基礎。

通過一年多時間的應用，實驗、實訓等項目內容在不斷充實完善，在其間也發現了一些問題，例如包括對指導教師的能力要求、系統運行耗材費用控制等將在今后工作中逐步完善。

參考文獻：

篇（7）

作者簡介：馮鈞（1983- ），男，江蘇宜興人，碩士，講師，南京理工大學泰州科技學院智能制造學院教師.研究方向：自動化與機器人技術. E-mail：.

G642.0

近年來，機器人作為高等院校機械設計、電氣工程、自動控制、計算機技術、通信和智能科學等多學科領域交叉的一門綜合技術，已經成為各高校相關專業培養目標的重要方向，各級各類機器人學科競賽活動也在全國各大高校如火如荼地開展。學科競賽活動的開展，在培養學生綜合創新素質方面發揮了極為重要的作用，極大地促進了大學生實踐創新能力的提高。通過完善人才培養體系和搭建多層次競賽平臺，機器人學科競賽在培養學生創新能力過程中起到了抓手作用，因而以舉辦中國機器人大賽為載體，培養獨立學院學生基礎理論扎實、知識面寬、實踐創新能力強、綜合素質高的復合應用型人才具有十分重要的意義。

本人作為南京理工大學泰州科技學院智能制造學院機器人競賽指導教師團隊的成員，通過學院近3年對大學生機器人競賽活動的組織、指導和過程監控工作，對開展機器人學科競賽的意義、現階段存在的問題和如何有效構建機器人競賽組織體系有了更深刻的認識。

一、中國機器人大賽組織概況

中國機器人大賽暨RoboCup公開賽是中國目前最具影響力，最權威的機器人技術大賽，是當今中國機器人尖端技術產業競賽和人才匯集的活動之一，涉及電子信息、通訊網絡、裝備制造、人工智能等前沿技術領域。大賽內容包含機器人醫療工程創新創意項目、機器人旅游探險游項目、醫療服務機器人規定動作項目、醫學工程機器人技術挑戰賽項目、醫療分揀機器人和機器人舞蹈戲劇大賽等多個主題項目。南京理工大學泰州科技學院作為一所培養應用型本科人才的獨立學院，近年來組織學生在機器人學科競賽中取得了多項好成績。

二、開展學科競賽的意義

開展機器人學科競賽對于大學生實踐創新能力的培養具有舉足輕重的作用。它主要體現在：

（一） 通過學術活動培養大學生科研興趣

以自動化類專業學生為例，相當一部分學生對機器人技術與本專業的關聯度認知水平不高，但是隨著智能制造技術的快速發展，工業機器人技術在提升傳統制造業過程中將扮演重要角色，未來會有更多自動化類專業學生從事機器人領域的崗位，使學生了解并積極主動參與機器人競賽，提高其從事這一領域科學研究的興趣，就顯得尤為必要。

（二） 積極引導學生創新方法

通過對比賽進行總結，引導學生采用新方法解決比賽中的不斷出現的新問題，通過組織自動化類多個專業學生協作完成機器人競賽項目，促使學生培養其綜合創新能力，同時引領學生將最新的一些科學技術應用到學科競賽或相關項目中，發揮其自身的主動性、能動性，培養其獨立處理問題的能力。

三、機器人競賽組織存在的問題

我校組織學生參加中國機器人大賽暨Robocup公開賽至今已有8年，所獲得成績也是逐年上升。但在競賽組織的過程中我們也看到了存在的一些問題：

（一） 競賽組織與日常教學脫節

自動化專業方向課程模塊包含工業機器人技術基礎、機器人編程與應用、觸摸屏技術與應用、現場總線控制技術及應用、工業機器人控制綜合實訓等教學環節，其教學學時約占總課時的近四分之一，這些機器人技術系列課程，充分體現了專業培養目標。目前機器人競賽項目的組織和學科競賽內容的培訓指導都基于這些課程的專業基礎知識，然而課程教學和學科競賽的組織相對脫離的現象一直沒有得到改善，各自為政，缺乏聯系，無法形成有效統一的整體。

（二） 學科競賽參與度不高

機器人學科競賽每年只有少部分學生參與其中，輻射面相對較小，沒有擴大到大部分學生，更沒有形成全員參與的局面，因而更多的學生沒有能夠得到機器人學科競賽的訓練，實踐創新能力的培養還有待進一步擴大。

四、構建學科競賽教學體系，培養大學生實踐創新能力

（一） 構建學科競賽長效機制

在傳統學科競賽的基礎上，結合專業人才培養目標，改革學科競賽模式，設立學科競賽領導小組，全面組織協調學生在“工學交替”、學科競賽等過程中的管理與考核，確保學科競賽教學體系的有效實施。

（二） 擴大學科競賽覆蓋面

為擴大中國機器人學科競賽的輻射面和影響力，對參加中國機器人學科競賽的學生進行相應課程置換和學分認定，即參加大賽并獲得相應獎項可以申請置換相應學分的課程。通過這些手段鼓勵更多學生參與到中國機器人大賽中來，形成人人⒂氳木置媯力爭學科競賽覆蓋率達100%。

五、結語

隨著高等教育改革的不斷深入發展，獨立學院作為高等教育格局中培養應用型人才的主陣地，在人才培養模式上不斷尋求新突破。通過組織引導學生參加學科競賽活動，并盡可能地擴大參與面、可以全面有效地快速提升大學生創新、實踐和應用能力。機器人競賽作為一項集專業知識和應用操作相結合的綜合性學科競賽，強調項目驅動、凸顯創新思維，成為提高大學生綜合實踐創新能力的重要載體之一。南京理工大學泰州科技學院通過廣泛開展組織大學生機器人競賽活動，逐步探索出一條實踐創新人才培養和機器人科技競賽相結合的教學模式，可在國內同類院校中示范并逐步推廣。

篇（8）

為全面貫徹我國高等教育中對在校大學生的素質教育，提高學生的工程實踐能力和創新能力，太原理工大學工程訓練中心從2001年6月份開始，秉承“求實創新、服務地方”的辦學宗旨，充分發揮、利用以及整合百年老校的教學資源，堅持常規的金工實習和電子工藝實習向現代化工程實踐教學方向轉化、由操作技能實訓向局域網下的技術集成方向轉化、由操作技能實訓向技能與管理相結合的方向轉化、由操作技能實訓向技能與創新實踐相結合的方向轉化以及工程訓練的教學過程與面向市場的教學產品相結合、與相應學科的創新實驗基地相結合，工程訓練中心的教育教學改革實現完整的育人功能，堅持以人為本、育人至上、艱苦奮斗、勤儉辦學、注重過程、追求實效的建設理念，堅持走自我改造、自我完善的內涵式發展道路，將以前單純從事金工教學的的實習工廠，改造成了門類齊全、結構合理、全國可比、具有地方特色的綜合性的國家級實驗教學示范中心。

一、中心實踐教學改革方法與手段

中心經過幾年的實踐與建設，目前已具有濃厚文化氛圍的優良實習環境，具有涵蓋基礎訓練、綜合訓練和創新訓練的完善的教學體系，建立了以學生為中心的服務、開放型的管理體制，以及初具規模的“八五七”教學體系，即滿足學生實訓的八個基礎教學車間、五條教學示范生產線和七個大學生創新實踐基地，充分發揮了工程訓練中心這個實踐教學的有益平臺。

（一）深化教學理念改革

中心首先從教學內涵上進行改革，由原來單純的金工實習變成了綜合性的工程實訓。在每個工種的實訓中，通過多媒體教學手段，介紹大工程背景，講解典型課件，演示試件范例，不僅使學生掌握本工種的加工背景、加工工藝應用范圍，還要了解本工種與其他工種的關系。以大工程意識、創新意識和工程實踐綜合能力的培養為主線，注重培養學生的工程素質和非技術素質。

（二）深化教學體系改革

緊緊圍繞學生實訓的目標，對中心的實訓體系進行改革，可使得學生在校學習的四年中，一直有機會在工程訓練中心進行實踐鍛煉。大一學生工業認識實訓、大二學生工程實踐實訓、大三學生創新實踐實訓、大四學生進行畢業工程設計。同時，為充分發揮和利用工程訓練中心這個硬件平臺，開設了三門實踐創新選修課，舉辦五條教學示范生產線的專題講座，播放講解相應的社會化大企業的現代化生產線教學片為學生參考學習。

（三）實踐教學手段改革

調動一切積極因素，通過自制教具、自制產品模具來激發學生的創新意識。各個工種充分發揮和利用多媒體教學手段激發學生的學習興趣。

（四）實踐教學產品的改革

在實踐教學過程中，使學生的實訓產品盡可能與社會化的產品相結合。培養學生的質量意識、責任意識、成本經濟意識和安全意識等。

（五）改進實訓文化氛圍

中心通過創辦《工訓簡報》、中心網站等方式，使參加實訓的學生切身感受到工程實訓的文化氣息無處不在，隨時隨地接收工程知識的熏陶。《工訓簡報》用于通報中心工作重點，展示實踐教學成果，總結實踐教學新經驗，為師生開辟學習交流園地；中心創辦的網站，在每個教學車間配備的觸摸屏和投影儀上可以直觀地學習和了解中心創新實踐教學的最新內容和最新成果以及發展動向，使更多學生多渠道了解中心的創新實踐內容，自由選擇和加入創新實踐活動之中，達到提高學生實踐動手能力和整體綜合素質、提升辦學質量的目的。

（六）校校聯合，校企聯合，共建學生創新實踐基地

中心分別與北京大學、北京博創科技有限公司以及中國教學儀器總公司聯合成立了ROFISH和ROBOT以及機械創新設計制作三個智能控制和慧魚實訓基地，這三個實踐基地以提高學生實踐動手能力為宗旨，實行全天候開放，隨時接待學生來訪，并積極開展各項機器人知識培訓、進行機器人制作指導和機器人相關項目的研發。在全校范圍選拔優秀學生組成機器人團隊，參加國際國內的大學生競賽活動，在競賽中檢驗和促進學生的實踐動手和研發能力。

（七）走出去請進來，挖潛力練內功

在中心教職員工中立標兵、樹形象，在各個工種選拔技術能手、首席指導師傅，在工作中給與大力支持，在生活上給與相應補助，同時在全校范圍內招聘已退休的老教授組成中心的實踐教學指導督導組，對中心的實踐教學全過程進行督導和指導，確保實踐教學各項指標的貫徹和落實。與國內先進院校互派骨干交流學習，中心陸續接待了來自日本橫濱大學、北京工業大學、西安電子科技大學、中國石油大學、湖南大學、華北電力大學、華南理工大學等國內外幾十所院校的專家學者來我中心做客交流。中心也派出人員多次在省和華北地區的有關工程訓練中心的會議上做典型發言進行交流。同時，中心積極發揮人員和設備潛力，向其他高校開放運行，近幾年共接待了來自省內的太原科技大學、太原大學、晉中學院等6所院校近兩千余人次的學生來中心進行實訓，在省內外起到了示范輻射作用。

二、中心實踐教學改革取得的成果

中心上下積極參與實踐教學改革，成果豐碩。近幾年，中心獲得了教育部教學成果二等獎一項、中心教師在各種刊物34篇、出版實踐教學教材兩部、獲得各種教學產品和教具專利五項，特別是參與創新實踐制作的師生近幾年來制作的各類機器人參加了國際國內的機器人大賽獲得冠軍十項、亞軍四項的優異成績，工程訓練中心機器人團隊并獲得了山西省五四青年獎狀。

三、中心實踐教學改革中遇到的問題和工作體會

1.評為國家級實驗教學示范中心后，壓力加大，工作量加大，投入產出不成比例。

教育部加大了對國家級實驗教學示范中心的要求和檢查力度，每年都要對中心工作進行年度總結報告，并且每年都需要中心參加多次國家級聯席會議和交流會議，每次會議都需要總結發言，并且在會后領回來多重任務。其中教育部給與中心的投入數額有限，省里的配套資金難以落實到位，許多實踐教學改革的成果大打折扣。

2.教育部的實踐教學任務與所在學校的政策脫節，教師積極性難以保證。

教育部對國家級實驗教學示范中心的檢查內容包括實驗教學體系、內容的改革，編寫教材、開設創新性實驗的數量、教學儀器設備的改造和設計制作等，上述這些檢查的項目并未列入學校對教師的考核標準之內，得不到工作量的計算。這些工作量大繁瑣，不是靠突擊可以完成的，必須堅持長期教學工作的積累，也不是個別人能夠完成的，要由全體參加實訓教學的指導教師們集體努力。所以必須有政策支持和支撐，否則難以維持國家級示范中心的健康有序發展。

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中圖分類號：G4

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）19015602

1 引言

隨著現代大型生產自動化水平的日益加強，企業對人才需求尤其是工科類學生的要求也越來越高，不僅要求牢固掌握本專業相關知識，還要熟悉各種儀器設備的控制系統的設計、開發等相關技能。當前，由于我國高等院校在傳統的教育模型下培養出的學生不能很快勝任所聘任的工作崗位，使得很多高校不得不對傳統的培養模式進行大幅度的改革。為此，內蒙古工業大學在實訓基地工程訓練中心開設了“機器人創新實踐”這門實踐課程，引入了CDIO項目式教育培養模式。從目前的教學效果來看，隨著該課程的不斷深入和推廣，得到了很多學生和用人單位的好評和認可。

CDIO的意思是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），最早是由美國麻省理工學院、瑞典皇家工學院、瑞典查爾摩斯工業大學和瑞典林雪平大學共同建立的基于工程的教育改革模式。該項目式教學法主要鍛煉學生的個人能力、團隊合作能力、工程系統能力以及掌握基礎知識能力，使學生在這四個層面達到預定目標是該項目式教學法的主要目標。CDIO項目式教學改革是為學生提供一種工程背景，在實際生產環節中對產品從最初的構思-產品設計-產品實現-產品運行的條件下，使學生能夠掌握扎實的工程基礎知識；自主研發新產品和新系統的開發與運行；深刻理解工程技術的研究與發展對社會的重要性和戰略影響。

2 課程方案的制定及具體實施過程

2.1 課程方案的制定

為提高教學效果，授課教師事先了解各個專業學生的專業基礎學科，根據各班所學專業的特點以及實驗教學硬件設施的現狀，對機器人課程教學大綱進行了較大幅度的調整，將CDIO項目教學模式融入到課堂教學過程中。新舊大綱學時安排對比如表1所示。

由表1新舊大綱的對比可以看出，學時分配在教學過程中進行了很大的調整，在保證重點知識授課學時的基礎上，增加了學生項目制作時間和討論環節。這樣既有利于培養學生的實際動手能力又能給學生一定的思考空間，從而積累解決問題的經驗，保證項目的順利進行且高質量地完成。

為了達到預期的培養目標，充分調動學生的學習主動性、積極性以提高授課質量，結合機器人創新實踐課程的特點制訂了具體的實施方案。具體項目流程如圖1所示。

圖1 課程實施步驟

2.2 課程實施過程

課程具體實施過程包括團隊分組、項目確定、硬件搭建設計、軟件編程驅動、調試運行、驗收等環節。

（1）團隊分組。由授課教師根據平時學生成績以及男女比例等進行分組，通常3人為一個小組，每組選取一人作為組長，主要負責項目的順利進行。

（2）項目確定。首先由教師介紹硬件作用、使用方法及注意事項；然后要求學生至少提出兩種方案的設計（包括硬件搭建的外形和將來實現的動作）；最后由指導教師和學生共同確定最后的方案。

（3）硬件搭建設計。由教師提供硬件包括設備驅動控制器、配線以及必須的其它配件等，學生根據事先確定的設計方案自行搭建外形。本環節可以考察學生的動手能力、整體構思能力及團隊合作能力等。

（4）軟件編程驅動。對搭建出來的硬件進行軟件編程驅動，既可以檢驗硬件安裝是否正確，也可以對搭建的項目進行智能驅動，設計有創意的動作以及實現機器人的自動控制。

（5）調試運行。機器人套件搭建完成、軟件編制驅動后，各組成員自行檢測、調試各自的項目，解決項目進行過程中出現的問題，教師在此過程中可以給予適當的指導。

（6）項目驗收。要求每組學生邊講解邊現場操作演示，指導教師給予綜合點評。

3 項目式教學法的研究意義

以項目為導向的機器人創新實踐教學方法的研究意義有如下幾條：

（1）以機器人技術為載體的項目式教學法對于提高學生的學習積極性和學習目的性，提高實踐和創新能力，增強就業競爭力有顯著的效果。

（2）對培養創新型人才提供了一個渠道，藉此可以總結、遴選出有效措施和方法，以利于傳統高校對創新型人才培養方案的堅持和推廣。

（3）開拓了一條對探索創新人才培養的新途徑和新渠道，能借此尋找出一種新思路、新方法，有利于推動創新人才培養工作能夠更上一個新臺階。

4 總結

CDIO項目式教學在“機器人創新實踐”課程中的應用和推廣，能夠很好地解決了傳統教學模式與實際生產企業用人需求脫節的問題。由于在教學過程中加入了實際生產過程中項目制作的因素，很好地激發了學生的學習主動性，同時培養了學生的分析問題、解決問題的能力，增強了學生的團隊合作意識和人與人之間的溝通能力。實踐證明，該項目式教學方法推動和促進了機器人創新實踐課程的改革，具有重要的指導意義。

參考文獻

[1]劉思遠，姜萬錄，陳剛，等.基于CDIO項目式教學的課程改革與實踐――以電氣傳動與控制課程三級項目教學為例[J].教學研究，2012，（03）：4446，73，124.

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一、創新能力培養工作中存在的問題

（一）思想認識上的偏差各行各業各個層次的崗位工作，都需要具備一定創新能力的人才。但是，一些人認為創新型人才培養是普通高等學校或者研究性大學的事情，與高職教育無關。正是這種認識導致了高職教育教學理念的偏離。相當多的高職院校在教學過程中重視的是知識、技能的灌輸與傳授，忽視對學生創新意識、創新能力的培養。在電子應用能力培養方面，教師往往過分注重課堂上的理論闡述，課后的實訓環節也過于依賴實訓設備和相關的教學手冊，忽視學創新思維和實踐能力訓練，因此學生無法將學習到的理論知識與實際工作相互合，缺乏想象力和創造力。

（二）培養方案與教學模式的不足人才培養方案的設計，存在理論教學與實踐教學相分離、重專業教育而輕人文教育、重單科設置而輕課程整合等問題，教學時間與資源存在內耗的現象。在電子類專業教學方面片面注重單科教學，忽視學科之間的相互聯系。因此，學生“只見樹木，不見森林”，無法應用知識來解決實際問題，更不用說創造性地應用。在教學模式上，存在重課內而輕課外，重校內而輕校外、重灌輸而輕探究、重繼承而輕創造等現象。受學校的一些設施和師資條件的限制，電子技術類課程的授課方式還是傳統的“我教你學”的模式，應試教育的傾向比較突出。在課程建設上，存在重學校自身建設而輕行業企業參與、重形式而輕內容、重當前設計而輕持續改進等現象。因此，學校的一些實訓設備利用率不高，有的只是充當招生砝碼和宣傳素材。在考核評價上，存在重學校評價而輕社會企業評價、重單一測試而輕綜合測評、重結果而輕過程等現象。現行的普通高職教育已經大眾化，學生往往成為流水線上的一個“產品”。學校只是要求學生畢業時都達到某些標準，卻忽略學生的個體差異，不能充分重視學生的主體選擇和個性表達。以上種種都不利于培養創新能力，甚至往往會扼殺學生的創造力。

（三）教學環境和條件的不足許多高職院校的教學設施尤其是實踐教學設施設備明顯不足。學生在學校無法得到保質保量的實踐訓練，畢業后進入工廠，往往還得經過專門的培訓才能上手。“雙師”素質的教學團隊建設，在大多數高職院校都滯后于教學需要。學校教師進編制受職稱和學歷等制約，常常導致需要的企業人才無法引進，教師的進修培訓又受到各種因素的限制。學生的創新實踐不僅需要資金支持，還需要教師的正確引導。電子類創新實踐活動，其耗材需要資金比較多，全由學生支付顯然不現實。總之，由于各種因素的制約，學生電子技術創新實踐活動難以開展，開展起來了也難以取得實效。

（四）創新文化培育不夠，創新氛圍不濃斯普朗格說：“教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創造力量誘導出來”。高技能創新人才的培養離不開尊重創新、鼓勵創新的環境氛圍條件。然而不少高職院校對文化建設認識不足，不能營建一個良好的、寬松的、有利于創新的文化氛圍。

二、創新能力培養模式的構建

隨著對畢業生綜合技術應用能力要求的提高，圍繞學生創新知識學習、創新能力培養、創新素質提高的實踐探索方興未艾。如“訂單式培養”、“基于崗位創新的課程開發”、“基于人才培養模式創新的高職教材建設”［1-3］等探索，在教育實踐中都取得了一定的成果。但是許多研究成果在實踐應用中，又簡單地將知識、技能和素質依照傳統科目教育模式加以模塊化，不能真正使學生職業素養和專業技能同步提高。借鑒國內外的一些研究成果，結合我校機電工程系各專業的發展情況，我們認為，應當探索構建一種基于“校企合作，工學結合”的電子技術應用創新能力培養模式。第一，積極開展各種形式的調查研究，組織探討高職院校學生創新能力培養方案及其路徑。通過調查研究，了解社會人才需求，明確高職電子相關專業學生應該具備的電子技術應用創新能力，正確認識高職電子技術應用創新能力培養存在的問題和不足。第二，建立高職電子類學生創新能力培養平臺。依托機電工程系電工電子與自動化實訓基地，建立機器人創新實驗實訓室、電工電子類創新實驗實訓室，開發課程結合緊密、企業關聯度高的實驗實訓項目。首先培養學生基本的動手實踐能力，然后通過實驗室開放項目、學生創新課題、畢業論文（設計）等形式，鼓勵學生課余獨立或聯合開展各類科研活動，吸引學生積極探索新技術并能夠付諸實踐。同時，組建由教師、企業技術人員、學生構成的科研團隊，根據企業需要開展科技攻關活動，幫助解決生產中的實際問題，真正做到“工學結合”，鍛煉培養學生的實踐能力和創新能力。第三，企業參與實訓室建設，構建開放式實踐教學體系。通過調查研究，了解企業對專業人才的技能要求，從而不斷改進實訓項目和考核方式。爭取技術力量雄厚的設備供應企業參與實訓室建設，在技術開發、實訓室內部設施的布置、實訓項目的開發、實訓師資的培訓等方面同企業進行深入的合作，形成較為密切的互惠互利關系。這樣，企業由于了解學校的目標需求，可以開發出更符合學生能力培養需要的設施設備，有利于企業的發展；另一方面教師可有效利用企業的資源，提高自身的職業能力。第四，“以賽促學、以賽促改”，加強個性化創新人才培養。以國家級和省級技能競賽為契機，利用實驗實訓平臺，選拔培養優秀的有潛力的學生。通過參加大賽的準備和實訓，不斷發掘學生的潛力。在傳授一定的相關技能后，引導和鼓勵學生結合自身的優勢進行自主創新。通過組織參加不同級別的大賽，不斷總結提高，實現電子類專業學生知識技能和創新應用能力的全面發展，同時形成探索創新的校園氛圍，推動學生開展探索創新活動。第五，建立健全有關管理制度和激勵機制。開放實訓室的設施設備管理、耗材管理、學生管理，都要建立相應的制度。學校給予一定的資金支持，使教師干得帶勁，學生學得滿意。

三、創新能力培養的實踐及效果