新工科背景下機器人本體設(shè)計課程建設(shè)與教學(xué)探索

楊明星　朱慶　時禮平

摘 要：機器人本體的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計是機器人研究的重要內(nèi)容，在機器人工程相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)中起著基礎(chǔ)性和廣泛性的作用。本文以教育部新工科發(fā)展為背景，圍繞機器人工程專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，以機器人本體設(shè)計課程為例，通過對高校課程體系現(xiàn)狀以及企業(yè)人才需求的研究，分析出課程體系在課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)、課程實施和課程評價上存在的問題及相應(yīng)的原因。并結(jié)合新工科的建設(shè)理念有針對性地提出高校課程體系優(yōu)化的策略，探索機器人本體設(shè)計的課程建設(shè)與教學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：機器人工程；新工科；機器人本體設(shè)計；課程建設(shè)

習(xí)近平在十九屆全國人大上首次提出“新時代”，標(biāo)志著中國全面進入新時期?！督逃扛叩冉逃娟P(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》中提出：“新工科研究和實踐圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展。”這些都是新工課建設(shè)的重要內(nèi)容，也是新工科建設(shè)的重要內(nèi)容?！皺C器人工程作為我國以培養(yǎng)機器人產(chǎn)業(yè)、智能制造等領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才為目標(biāo)的新工科專業(yè)，具有很強的新穎性、綜合性和實踐性，其建設(shè)成效將直接影響未來國家經(jīng)濟的發(fā)展和中國在全球經(jīng)濟中的主導(dǎo)地位。[1]”本文通過分析新工科背景下機器人工程專業(yè)建設(shè)的特點，梳理現(xiàn)階段我校機器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式下機器人本體設(shè)計課程的性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)，提出機器人本體設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計和教學(xué)探索，以此期望學(xué)生熟練掌握機器人整機、核心零部件以及機器人系統(tǒng)設(shè)計等方面的知識，提高和促進學(xué)生在機器人工程領(lǐng)域內(nèi)的樣機設(shè)計開發(fā)和創(chuàng)新能力。

一、新工科背景下機器人工程專業(yè)建設(shè)的特點

為了適應(yīng)新經(jīng)濟的發(fā)展，要在激烈的國際競爭中取得競爭優(yōu)勢，我們必須嚴格落實立德樹人的要求。新的工程學(xué)科建設(shè)是教育系統(tǒng)深入學(xué)習(xí)和實踐習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想、做好高等教育工作的“奮進之筆”。同時，也是促進工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉融合人才培養(yǎng)質(zhì)量，實現(xiàn)公平公正，完善人才培養(yǎng)制度的重要舉措?！皬?fù)旦共識”中指出，各大工科高校都要加強自己的專業(yè)結(jié)構(gòu)，不斷深化，推進工科與其他學(xué)科的交叉融合，努力打造新的工科，促進工科的發(fā)展，充實工科的內(nèi)涵和重點[2]。由此可以很明顯地看到，在新的工程教育發(fā)展的大背景下，多個相同、不同學(xué)科的課程建設(shè)最為突出。但是，跨學(xué)科的主要目標(biāo)并不在于建立一個新的學(xué)科，而在于拓展學(xué)生的知識范圍，培養(yǎng)出綜合能力強的人才。在課程體系的構(gòu)建上，高校要抓住新工程的機遇，對傳統(tǒng)的工程專業(yè)進行改革與升級，綜合考慮各個專業(yè)的知識內(nèi)容和比重，制定出一套實用性、多專業(yè)相結(jié)合的靈活人才培養(yǎng)方案。

安徽工業(yè)大學(xué)新開設(shè)的機器人工程專業(yè)，緊密圍繞國家和區(qū)域智能裝備制造業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，以“機器人技術(shù)與冶金智能裝備”為特色，培養(yǎng)服務(wù)于機械、交通、電力、冶金、化工、建材等行業(yè)的具有一定國際視野和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)骨干人才。學(xué)校應(yīng)該基于建設(shè)新工科大環(huán)境，努力建設(shè)機器人工程專業(yè)課程體系。在課程設(shè)置方面，應(yīng)該打破傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式，采取分層教學(xué)模式，根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)水平以及綜合素養(yǎng)設(shè)計相對應(yīng)的教學(xué)方法，實現(xiàn)差異化、分層教學(xué)，按照基礎(chǔ)、專業(yè)、提升等多個階段實現(xiàn)有效的教學(xué)[5]。

二、調(diào)查方法

針對課程體系的內(nèi)容調(diào)研，從文獻材料的可操作性出發(fā)，選擇了我校工程類專業(yè)的教學(xué)大綱，從課程目標(biāo)、課程設(shè)置、課程結(jié)構(gòu)、課程實施、課程評價五個層面進行文本收集和分析。

（一）人才需求調(diào)查方式與實施

在此基礎(chǔ)上，筆者從兩個方面進行了研究：首先，通過對行業(yè)協(xié)會官網(wǎng)的調(diào)研，了解機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。第二，采用訪談的方式，采用電話采訪的方式，對5個高校的對口單位進行了調(diào)研。

（二）課程體系現(xiàn)狀調(diào)查方式與實施

本研究以教學(xué)過程、學(xué)生學(xué)習(xí)狀況、興趣需求、對課程的意見等為研究對象，對本專業(yè)的機器人專業(yè)畢業(yè)生進行了問卷調(diào)查。采用問卷調(diào)查法，通過分享鏈接、掃描二維碼等方法進行問卷調(diào)查，共計235份問卷被回收。對于機器人專業(yè)老師，就課程設(shè)置、課程實施情況、課程效果、效果如何等問題，作者采用電話采訪的形式，與專業(yè)老師進行一對一的訪談。

三、機器人本體設(shè)計課程的教學(xué)問題原因分析

機器人作為柔性生產(chǎn)不可或缺的設(shè)備，其本體結(jié)構(gòu)及相關(guān)零部件的設(shè)計工作不僅需要多個學(xué)科理論基礎(chǔ)，還需要豐富的工程知識和實踐經(jīng)驗，蘊藏著巨大優(yōu)化和潛力[3]。教師需要根據(jù)機器人工程專業(yè)的系統(tǒng)性課程，本著“理論-設(shè)計-應(yīng)用”的理念進行課程內(nèi)容的設(shè)計和教學(xué)，明確機械設(shè)計、機械原理、工程材料等各交叉課程之間的銜接關(guān)系，合理地安排機器人本體設(shè)計課程開設(shè)的教學(xué)內(nèi)容，同時增設(shè)輔助教學(xué)實踐課程，便于學(xué)生們做好知識遷移。通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題。

（一）課程目標(biāo)定位不準(zhǔn)確，學(xué)習(xí)較為單一

通過對老師和學(xué)生的問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)很多教師的發(fā)展對象依然局限在由教學(xué)專家和專業(yè)課程專家構(gòu)成的教育行政部門。但因其視角的限制、對行業(yè)企業(yè)的認識、對工作流程的掌握、課程目標(biāo)導(dǎo)向的傾向往往會偏向于專業(yè)知識而脫離實際工作，不能適應(yīng)企業(yè)的需要[4]；同時，由于高校自身的特點和職業(yè)教育的特殊性，使得課程目標(biāo)定位不夠精確，難以適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展需要。此外，由于企業(yè)和行業(yè)的參與程度不高，對課程目標(biāo)的確定也有很大的影響。另外，由于學(xué)生覺得課程很難達到要求，說明課程開發(fā)并沒有把學(xué)生的主體性放在第一位，沒有把學(xué)生的發(fā)展作為一個整體，把學(xué)生當(dāng)成一個被動的學(xué)習(xí)對象，從而把學(xué)生的主體性邊緣化，把學(xué)生的發(fā)展和課程的發(fā)展聯(lián)系起來。

（二）知識體系缺乏實用性，與工作內(nèi)容有差異

目前的教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)的工作實踐有一定的距離，教學(xué)內(nèi)容的組織是以知識邏輯為基礎(chǔ)，而非以工作邏輯為基礎(chǔ)，將原來屬于一系列工作流程的知識分成若干個知識點，并將其分為若干學(xué)科類別。這種做法使學(xué)生能力在實踐中難以提高，有些課程還分為理論與實務(wù)兩大類，這就使理論與實踐相分離，使學(xué)生無法更好地了解和靈活地使用知識[5]。同時，由于課程內(nèi)容的分割，導(dǎo)致了學(xué)生對問題的思考單一，很難形成全面、整體的思考能力，很難在實踐中解決問題。如果缺乏相應(yīng)的綜合能力，很容易造成教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，造成教學(xué)內(nèi)容的混亂，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容不能全面、系統(tǒng)地進行，從而影響教學(xué)效果。這些課程不但沒有實際意義，反而增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)。另外，脫離實踐的內(nèi)容因其自身的特點而變得僵化、固化，難以與技術(shù)、知識的動態(tài)變化相適應(yīng)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容過時，學(xué)生所學(xué)的知識難以與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步，導(dǎo)致人才培養(yǎng)的成效下降。

（三）課程結(jié)構(gòu)不合理

目前的課程結(jié)構(gòu)不夠合理，而機器人本體設(shè)計是近年來興起的一門課程，其根本原因在于它的價值定位不夠全面，沒有考慮到學(xué)生的全面發(fā)展。目前我國大學(xué)主要側(cè)重于專業(yè)能力的培養(yǎng)，通識教育中忽略了培養(yǎng)學(xué)生的持續(xù)發(fā)展能力，將通識教育與職業(yè)教育人為地分割開來。專業(yè)教學(xué)的方向也比較單一，它只注重專業(yè)知識和技能，忽視了專業(yè)之間的關(guān)系。專業(yè)劃分過于細化，高層次人才的培養(yǎng)不能滿足企業(yè)的復(fù)雜需求，不能適應(yīng)未來的發(fā)展。對理論與實踐同樣存在著片面的認識，僅僅按照教學(xué)的組織形式和表現(xiàn)形式人為地劃分了理論與實際的關(guān)系，忽略了理論與實踐的內(nèi)在關(guān)系[6]：理論課程是對前人的實踐經(jīng)驗的總結(jié)，包含了實踐的內(nèi)容，同時也包括了理論上的部分，以指導(dǎo)實際的實施。此外，在教學(xué)過程中，我們只注重學(xué)生的全面發(fā)展，缺乏多元化的人才觀念，忽視了學(xué)生個性的培養(yǎng)。高等職業(yè)教育應(yīng)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，特別是注重人的個性發(fā)展，這是由高校的特點決定的。在同一課程、同一教學(xué)模式下，不同的學(xué)生難以實現(xiàn)個體發(fā)展。職業(yè)教育的類型特征不能在高等職業(yè)教育中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

（四）校企合作模式單一，課程實施面臨困境

目前，由于學(xué)校內(nèi)部和外部資源的質(zhì)量問題，總體而言校外校企合作尚未深化，校企之間的思想觀念尚未轉(zhuǎn)變。在與企業(yè)的交流與聯(lián)絡(luò)上，缺乏對企業(yè)需求的調(diào)研，難以將企業(yè)的需求反映到課程中，針對企業(yè)提供資源和條件對實際教學(xué)工作進行開展，探索課程實施模式。目前，校企合作采取的合作模式較為單一，并不深入，企業(yè)僅僅是參與了部分課程的實施，而不是整個過程。所以，即使把教學(xué)場所設(shè)在公司，也不利于學(xué)生的實際操作。

（五）課程評價單一，無法綜合發(fā)展

課程評估要立足于學(xué)生的發(fā)展，對其進行全面、科學(xué)、系統(tǒng)的評估。目前的課程注重學(xué)生的書面測試結(jié)果，而忽略了實際操作能力的提高；忽視了對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、行為、學(xué)習(xí)的發(fā)展；由于評估缺乏從學(xué)生的全面發(fā)展出發(fā)，難以對其進行全面的評估，導(dǎo)致評估內(nèi)容不完整，與課程目標(biāo)相脫離，影響了學(xué)生的綜合素質(zhì)；評估也不能從學(xué)生的工作實際出發(fā)，以企業(yè)的工作需要來衡量，導(dǎo)致評估標(biāo)準(zhǔn)與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的脫節(jié)，造成了學(xué)校的教學(xué)與工作的不協(xié)調(diào)，從而影響了評估的科學(xué)性和有效性[7]。

四、課程教學(xué)實踐實施改革

（一）課程目標(biāo)多元化，與實際結(jié)合教學(xué)

隨著產(chǎn)業(yè)的需要，新經(jīng)濟、新技術(shù)的發(fā)展，對行業(yè)企業(yè)的要求越來越高，對技術(shù)、技能復(fù)合型人才的需求也在不斷地變化。只有準(zhǔn)確地把握社會需要，才能在課程體系的各個層面上進行相應(yīng)的改革和實施，使之符合在目前即將來的工作環(huán)境中，學(xué)生的發(fā)展需要具備的能力。目前，工業(yè)企業(yè)對職位的需求不再局限于專業(yè)知識的能力，而是跨學(xué)科、跨專業(yè)的知識能力的培養(yǎng)[8]。因此，課程目標(biāo)也要延伸到與產(chǎn)業(yè)鏈有關(guān)的工作與工作群體，涵蓋了工作鏈條和專業(yè)群體的多個層面，以培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)人員為使命，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動態(tài)。

（二）以學(xué)生全面發(fā)展為要求，培養(yǎng)高素質(zhì)人才

課程教學(xué)是一種具有職業(yè)性質(zhì)的教育，大學(xué)的課程目標(biāo)既要著眼于就業(yè)，又要兼顧學(xué)生的綜合素質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展的需要。教育課程既要注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，又要注重培養(yǎng)學(xué)生的個性和綜合素質(zhì)。隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)有的工作崗位對人的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，光有專門的知識是很難在社會中站穩(wěn)腳跟的，要有全面的素質(zhì)和能力，才能適應(yīng)時代的變化。為此，課程目標(biāo)應(yīng)進一步完善有關(guān)的綜合素質(zhì)要求，由單一的專業(yè)能力轉(zhuǎn)向多元化的個性培養(yǎng)，并緊密結(jié)合學(xué)生的全面發(fā)展需求。綜合素質(zhì)的提高要求各學(xué)科之間的相互協(xié)作，每個學(xué)科都肩負著完成素質(zhì)教育的使命，并在各個學(xué)科中實現(xiàn)全面發(fā)展。

（三）以區(qū)域優(yōu)勢為依托，人才培養(yǎng)為區(qū)域

為經(jīng)濟發(fā)展做出自己的貢獻是高校的天職，許多大學(xué)之所以出現(xiàn)這種同質(zhì)化現(xiàn)象，主要是因為其課程目標(biāo)服務(wù)功能不強，缺乏服務(wù)導(dǎo)向。高校的課程目標(biāo)應(yīng)與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展緊密結(jié)合，從而為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供人才，為地區(qū)優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)和智力的支撐與保障。為此，高等職業(yè)教育課程目標(biāo)應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的特征，立足于區(qū)域優(yōu)勢資源，根據(jù)大學(xué)的專業(yè)發(fā)展方向，根據(jù)本地區(qū)的專業(yè)發(fā)展需要，通過不斷地調(diào)整和優(yōu)化，使其具有針對性、有效性，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。從另一個角度來說，只有把課程目標(biāo)與區(qū)域發(fā)展相結(jié)合，才能真正體現(xiàn)出不同于一般學(xué)校和同類學(xué)校的特點，從而走出一條獨特的發(fā)展之路。高校的課程目標(biāo)與地域的優(yōu)勢相結(jié)合，不僅能夠滿足人才的需要，而且能夠促進地區(qū)的工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，而且能夠提高學(xué)生的適應(yīng)能力，進而促進高質(zhì)量的就業(yè)。

五、基于實際工作要求更新重整課程內(nèi)容

（一）根據(jù)行業(yè)發(fā)展動態(tài)更新課程內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)與行業(yè)發(fā)展趨勢保持一致，與新技術(shù)、新知識的發(fā)展保持一致，使學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)的發(fā)展保持一致，而且隨著市場的發(fā)展，行業(yè)的多元化，所涵蓋的領(lǐng)域也應(yīng)該越來越廣。盲目地擴大教學(xué)內(nèi)容，不僅使教學(xué)時間延長，而且使學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)加重。所以要把新的知識和技術(shù)內(nèi)容納入新的教學(xué)內(nèi)容中，從內(nèi)容的添加、整合到融合。采用交叉結(jié)合的方法，可以在不增加課時的情況下，充分發(fā)揮其教學(xué)特點。在學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)中，主要是通過整合已有的理論知識，結(jié)合本專業(yè)的最新發(fā)展趨勢，更新技術(shù)知識，鞏固基礎(chǔ)，更新內(nèi)容，使學(xué)生能夠更好地掌握已有的知識，為以后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。例如為了能夠讓學(xué)生積極地參加到課堂互動當(dāng)中，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，應(yīng)該引入“翻轉(zhuǎn)課堂”等教學(xué)方式，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，在課前學(xué)習(xí)相關(guān)知識，教師在課堂上引導(dǎo)、推動學(xué)生學(xué)到的知識實現(xiàn)內(nèi)化[9]。此外，借助“學(xué)習(xí)通”等網(wǎng)絡(luò)平臺，教師可以輕松共享各種教學(xué)資源（如參考電子版教材、動畫演示案例、PPT課件、工程場景實錄等），以便學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)終端上及時進行課前預(yù)習(xí)和課后鞏固。

（二）對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)重組課程內(nèi)容

高校因其直接面向就業(yè)的特點，非常注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力。所以，在教學(xué)內(nèi)容上，應(yīng)以專業(yè)技能為核心，與實際工作相結(jié)合。為了使教育和工作的有效結(jié)合，應(yīng)使教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)規(guī)范緊密結(jié)合，使專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的內(nèi)容與課程內(nèi)容融合，而不能單純地按照專業(yè)的邏輯來列出。要依據(jù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的考試內(nèi)容，把原來的教學(xué)內(nèi)容按工作的邏輯和難度進行重組，形成相應(yīng)的專業(yè)課程。不同的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，代表著不同的知識和技巧，雖然課程的內(nèi)容與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相匹配，但實際上卻是將課程的難度提升到了一個更高的層次，讓課程之間的聯(lián)系更加緊密，更加合理。另外，課程內(nèi)容與專業(yè)規(guī)范的銜接，使學(xué)生在完成學(xué)業(yè)后可以取得相應(yīng)的專業(yè)資格證書。通過對不同級別的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以使人才培養(yǎng)的層次更高，同時也可以學(xué)習(xí)到多種職業(yè)規(guī)范的內(nèi)容，從而達到人才培養(yǎng)的復(fù)合性[10]。例如主要針對冷沖壓用機器人、熱沖壓用機器人、數(shù)控機床用機器人、裝配用機器人以及模塊化工業(yè)機器人等典型工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計問題進行闡述，包括各類典型機器人的特征要求、方案制定與設(shè)計流程、機器人的運動原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。讓學(xué)生們深刻認識和體會到機器人本體設(shè)計在中國制造業(yè)的地位，機器人技術(shù)在智能制造中的作用。該部分是工業(yè)機器人操作整機設(shè)計的重要組成部分，是機器人由概念設(shè)計到零部件、詳細設(shè)計的重要依據(jù)。使得學(xué)生在對具體機器人本體實例中積累專業(yè)知識，具備專業(yè)的技能，提升解決具體問題的水平。

另外，課程內(nèi)容與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相銜接，實際上也是課程內(nèi)容的“工程”。專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是建立在工作流程和工作項目基礎(chǔ)上的，因此，課程的內(nèi)容自然而然地分成了不同的模塊，這些模塊來自企業(yè)的實際問題，每一個模塊都是一個獨立的學(xué)習(xí)單元，在這個單元中，理論、實踐、考試都可以被合并到一個模塊中，將邏輯上的知識與知識結(jié)合起來，形成一門綜合性的課程。這樣，才能更好地促進理論與實踐的結(jié)合，更有利于從學(xué)校向工作崗位的轉(zhuǎn)變。

（三）整合邏輯相關(guān)內(nèi)容形成綜合課程

在教學(xué)內(nèi)容雜亂無章的情況下，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的具體情況，將相關(guān)的課程知識進行整合，從而形成一門綜合性的課程。課程整合包括兩個層面：一是針對內(nèi)容密切、邏輯性強的學(xué)科，可以根據(jù)工作項目的具體情況，將其結(jié)合起來，形成較大的綜合性課程，使教學(xué)內(nèi)容更加系統(tǒng)、更加實用，從而理順學(xué)生的學(xué)習(xí)邏輯與思維。從機器人本體設(shè)計課堂教學(xué)方面可以從保證機器人產(chǎn)品設(shè)計的規(guī)范性、協(xié)調(diào)性考慮，把學(xué)生帶入機器人總體設(shè)計方案制定與設(shè)計流程、工業(yè)機器人的基本參數(shù)以及工業(yè)機器人的配置等內(nèi)容學(xué)習(xí)[11]。使得學(xué)生能夠從機器人設(shè)計的系統(tǒng)性出發(fā)，了解機器人設(shè)計的復(fù)雜性及位置的多面性，明確學(xué)習(xí)和科學(xué)研究過程中進行相互交流、學(xué)習(xí)的重要性，為工業(yè)機器人的設(shè)計與應(yīng)用提供基礎(chǔ)。二是突破學(xué)科壁壘，跨學(xué)科的方法進行教學(xué)內(nèi)容的整合。通過將學(xué)科基礎(chǔ)課和本專業(yè)的教學(xué)相結(jié)合，使枯燥的教學(xué)內(nèi)容具有“生機”，使其成為一門更為實際的課程。這樣一門更加具有專業(yè)性的綜合性課程，既可以讓學(xué)生真正認識到學(xué)科基礎(chǔ)課的作用，又可以從根本上運用所學(xué)到的知識、觀點來輔助專業(yè)的學(xué)習(xí)，既可以增強基礎(chǔ)課程的實用性，又可以增強學(xué)生對工具的運用和問題的運用。這就要求突破學(xué)科的界限，各學(xué)科的老師都要主動參與，綜合性的課程可以采取多個學(xué)院的合作模式，分階段的授課，然后是綜合的實訓(xùn)。針對不同課程間不可回避的部分，可以采取不同的方法，使各學(xué)科的側(cè)重點有所區(qū)別[12]。而對于難整合的學(xué)科，則可以將其置于同一單元，使其在學(xué)習(xí)過程中進行選擇，從而實現(xiàn)知識的集成和交叉。通過一體化教學(xué)，可以使教學(xué)內(nèi)容由散亂到有序。

六、構(gòu)建寬基礎(chǔ)、復(fù)合化、優(yōu)化融合的課程結(jié)構(gòu)

（一）構(gòu)建模塊化課程從寬基礎(chǔ)、復(fù)合化出發(fā)

構(gòu)建寬基礎(chǔ)、復(fù)合模塊化的課程體系，將課程劃分為一般課程模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課程組模塊和專業(yè)課程模塊。通識課程和學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課模塊的設(shè)計目標(biāo)是為學(xué)生提供廣泛的基礎(chǔ)知識平臺，使其涵蓋的范圍更廣泛，涵蓋了在職業(yè)和教育的要求下，學(xué)生的各種思維、知識和能力的基本方法和原則。我們依托安徽工業(yè)大學(xué)的機器人工程新專業(yè)建設(shè)平臺，實驗室購置了多套六自由度工業(yè)機器人拆裝平臺、焊接機器人及其相關(guān)核心零部件，供學(xué)生參觀認知學(xué)習(xí)和實踐操作[13]。為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，上述采購設(shè)備包括實物平臺和虛擬仿真系統(tǒng)兩部分，引導(dǎo)學(xué)生使用Solidworks、Adams等工具軟件對機器人本體結(jié)構(gòu)進行三維造型設(shè)計、運動學(xué)及動力學(xué)仿真分析，積極參與機器人本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與創(chuàng)新工作。堅持理論與實踐相結(jié)合，遵循認知、設(shè)計和實踐創(chuàng)新的原則，實物+虛擬仿真相互對應(yīng)，便于教學(xué)和實驗實訓(xùn)的同時增加了學(xué)習(xí)的目的性。

（二）課程的優(yōu)化和融合應(yīng)綜合不同類型

不同類型課程進行優(yōu)化融合為了能夠讓學(xué)生積極地參加到課堂互動當(dāng)中，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，我們引入“翻轉(zhuǎn)課堂”這種教學(xué)方式，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，在課前學(xué)習(xí)相關(guān)知識，教師在課堂上引導(dǎo)、推動學(xué)生學(xué)到的知識實現(xiàn)內(nèi)化。 此外，借助“學(xué)習(xí)通”等網(wǎng)絡(luò)平臺，教師可以輕松共享各種教學(xué)資源（如參考電子版教材、動畫演示案例、PPT課件、工程場景實錄等），以便學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)終端上及時進行課前預(yù)習(xí)和課后鞏固。在選修課上，我們不能一味地擴大選修課的數(shù)量，而要按照新時代的需要，結(jié)合學(xué)生的能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，充分考慮到學(xué)生的職業(yè)發(fā)展、終身發(fā)展和個體發(fā)展。

（三）結(jié)合企業(yè)需求優(yōu)化課程實施方式與條件

在日常課程教學(xué)中我們要轉(zhuǎn)變“教師示范、學(xué)生重復(fù)”的教學(xué)模式，更多地采用基于工作的項目教學(xué)或案例教學(xué)，將實踐訓(xùn)練與實際工作相結(jié)合，使學(xué)生能夠從實際工作中理解和掌握問題，從而取得更好的學(xué)習(xí)效果。此外，還可以組成學(xué)習(xí)團隊，團隊成員可以共同承擔(dān)教師的任務(wù)，這不僅可以讓學(xué)生體驗公司的工作，而且通過自己的學(xué)習(xí)形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。當(dāng)然，這一轉(zhuǎn)變也意味著教師應(yīng)該改變教學(xué)觀念、角色和對學(xué)生主體的尊重，從傳授者到引導(dǎo)者，從傳授知識到逐步傳授，讓學(xué)生能夠以啟發(fā)和引導(dǎo)的形式積極探索和解決問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的自主性，顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（四）評價內(nèi)容全面化、多樣化、多元化

新工科思想下的課程評估內(nèi)容要與學(xué)生的綜合發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)。因此，在評估的內(nèi)容上應(yīng)兼顧專業(yè)性質(zhì)、專業(yè)能力和教育性的綜合素質(zhì)是衡量指標(biāo)體系的重要組成部分。在評估專業(yè)技能時，應(yīng)考慮到與企業(yè)的實際工作相結(jié)合的問題，即無論是在學(xué)校開設(shè)的實訓(xùn)實務(wù)課程，還是在校外的實習(xí)，評估的內(nèi)容必須與企業(yè)的實際工作相結(jié)合，避免學(xué)校的學(xué)習(xí)和企業(yè)的工作脫離。評估的內(nèi)容應(yīng)包括學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程，不僅要評估學(xué)生的技能培訓(xùn)成果，還應(yīng)包括在完成某一特定的項目時所體現(xiàn)的職業(yè)素養(yǎng)、工作流程的規(guī)范性、最終工作的完成和工作的績效[14]。具體來說，我們不僅注重過程-結(jié)果，還要從其他綜合能力、綜合素質(zhì)等方面入手進行評價，也可以針對企業(yè)項目評估內(nèi)容，將學(xué)生分組進行評估，評估的內(nèi)容包括項目完成情況、成績和個人業(yè)績，涵蓋知識、能力和素質(zhì)，評估內(nèi)容涵蓋了專業(yè)知識和能力。同時，也應(yīng)與實際工作緊密結(jié)合，既能體現(xiàn)團隊合作和相互競爭，又能凸顯個人特點，同時也體現(xiàn)評價內(nèi)容全面化、多樣化、多元化。

七、結(jié)語

本文以教育部新工程開發(fā)為背景，探討了機器人本體設(shè)計的課程建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容。在本文的研究和討論中，筆者分析了新工程背景下機器人工程專業(yè)建設(shè)的特點，并根據(jù)現(xiàn)階段機器人工程專業(yè)的發(fā)展要求和教育目標(biāo)，為促進我國機器人專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)提供了一些有效的建議。

參考文獻：

[1] 張劍波，劉念.新工科視域下高職計算機類專業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，17（3）：30-33.

[2] “新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[J].復(fù)旦教育論壇，2017，15（2）：27-28.

[3] 王小松，王東君，曹福洋，等.“材料成形設(shè)備與控制”課程改革——面向新工科建設(shè)與通識教育的教學(xué)改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2022（30）：67-70.

[4] 于麗敏，李龍梅，魏偉，等.新工科背景下新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程建設(shè)與教學(xué)的初步探索——以商丘師范學(xué)院為例[J].山東化工，2020，49（23）：195-196，198.

[5] 陶彬彬，胡徐勝.新工科專業(yè)建設(shè)中的單片機課程教學(xué)改革與實踐探索[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（35）：243-245.

[6] 曹修全，陳艷.新工科背景下“傳感器與工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探索[J].黑龍江教育（理論與實踐），2022（2）：90-92.

[7] 張映輝.適應(yīng)新工科建設(shè)的大學(xué)物理實驗課程體系與教學(xué)方法探索[J].物理與工程，2021，31（6）：159-162.

[8] 馮俊萍，黃明，丁力.機器人工程專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)與教學(xué)探索——以“機器人測試技術(shù)”課程為例[J].常州工學(xué)院學(xué)報，2021，34（3）：101-104.

[9] 陶彬彬，胡徐勝.新工科專業(yè)建設(shè)中的單片機課程教學(xué)改革與實踐探索[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（35）：243-245.

[10] 衛(wèi)鵬斌，崔鵬偉，劉榮升，等.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0”背景下“機器人競賽與實訓(xùn)”課程建設(shè)探索[J].南方農(nóng)機，2021，52（19）：181-183.

[11] 韓松，王振興，吳春艷.高職院校以社會主義核心價值觀為主線的課程思政改革與探索 ——以工業(yè)機器人專業(yè)核心課程為例[J].湖南大眾傳媒職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2021，21（1）：113-116.

[12] 郭萍.技能大賽引領(lǐng)下工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)建設(shè)的實踐與探索[J].武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2020，19（6）：28-30.

[13] 王平俊，裴陽.職業(yè)教育信息化背景下工業(yè)機器人立體化教材建設(shè)策略分析——以“ABB工業(yè)機器人現(xiàn)場編程基礎(chǔ)”課程教材為例[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2022，35（3）：106-111.

[14] 楊中興.產(chǎn)教孿生理念下校企協(xié)同模塊化課程體系構(gòu)建——以智能機器人研發(fā)為例[J].遼寧高職學(xué)報，2022，24（3）：45-48.

基金項目：教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人項目（202102449059）；安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項目（2020szsfkc0159）；安徽省教育廳教學(xué)研究項目（2020jyxm0241）；安徽工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量工程項目（XJ2022202）

作者簡介：楊明星（1986- ），男，山東菏澤人，安徽工業(yè)大學(xué)講師，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向為智能裝備系統(tǒng)集成與控制。