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智能制造背景下的课程教学改革与探索

作者：鲁欣师树谦卢文涛

来源：《科技风》2021年第03期

摘要：在智能制造背景下，各个制造领域对机器人工程专业人才的能力有了更多的要

求，企业更加需要应用型、复合型的机器人人才。针对这些新的要求，本文首先分析了目前机

器人工程专业的教学现状，然后在机器人相关课程、实践教学、课程改革、课程考核等方面进

行了一定的探索，提出了一定的教学改革方法，并通过教学实践、取得了一定的效果，有效地

提升了学生的知识水平与应用能力。

关键词：智能制造;机器人工程专业;课程改革

2015年，国务院发布了《中国制造2025》战略，标志着我国的制造行业要向着更加智能

化的方向发展。机器人作为《中国制造2025》十大领域中的重要一环，必将成为工业制造、

未来智能制造必不可少的一部分[1]，越来越多的企业都希望能有更多掌握机器人技术的复合

型人才来实现机器人智能化的操作。然而，与机器人技术的快速发展和机器人工业应用的与日

俱增相对比，机器人技术人才的缺口却越来越大，部分原因在于机器人专业人才培养还处于起

步阶段，人才培养方式还不能完全契合市场的发展需求[2]。而在机器人人才培养过程中，专

业课程学习是一个十分重要的环节。因此，本文将以智能制造为背景，探讨如何将机器人工程

专业的课程进行改革，以培养出符合市场与企业需求的人才。

一、机器人专业课程教学现状

机器人行业所需的人才能力技术主要包括：机械设计技术、驱动技术、传感技术、控制技

术、视觉技术，系统编程仿真技术等[3-4]。但是，对于以上技术内容，传统的机器人专业教学

却存在着教材少、教材适应市场程度不高、教材偏重理论性等劣势。教材少，指的是针对机器

人工程专业课程来说，大部门课程没有与其相对应的教材。在教学过程中如果采用传统的教材

对机器人工程专业学生进行授课，就会造成课程培养的最终能力目标与机器人行业要求目标相

脱离。教材适应市场程度不高指的是教材的内容比较陈旧，跟不上时代的发展，这些陈旧的书

本内容达不到智能制造背景下的复合型人才培养目标。教材偏重理论性指的是部分教材只偏重

理论知识的讲解，却不重视实践能力的引导，在此情况下，学生很难达到企业所要求的应用型

人才的能力。

机器人专业涉及的知识面较广，学生学习的专业知识较多。在一般的教学过程中，会出现

课程与课程之间关联性不足的问题，这会导致学生在学习完成不同课程之后，梳理不清楚每门

课程之间的关系，更谈不上对知识的应用能力，甚至有的学生会感到“迷茫”，认为学的某门课

程与专业关联性不大，造成学生不能主动地进行学习的问题。

二、课程教学改革探索

（一）校企合作，将相关课程进行有机融合

机器人专业的主要特征是多学科交叉融合[5]。在针对机器人专业课程建设时，应该始终

贯彻这一特征。多学科交叉融合特征不是简单的将原有众多学科的培养目标相叠加，而是在满

足学校办学定位的基础上，将相关课程的内容进行相互交叉与渗透，必要时也要开设新的专业

课程。在这个融合的过程中需要有产业及行业专家的深度参与，以准确地把握产业行业对人才

的新需求。所以在课程建设的过程中，需要充分把握科技前沿，并结合市场的需求。本文以

《微控制器原理及接口技术》为例来对校企合作进行说明。

对于《微控制器原理及接口技术》课程，其课程的主要特点是理论性知识交织复杂，对学

生实践能力要求较高。在理论课程的教学过程中，部分学生对很难听懂，在实践课程中，学生

只会按照老师教的方法来“复制”实验步骤，造成学生在学习该门课程之后，难以有更多的创新

观点，达不到“学以致用”的目的。大部分高校以单片机为载体来进行教学，有效地将理论与实

践相结合。但是，对于新兴的机器人专业不能过分依赖教材，不能再以原有的知识体系架构来

进行课程的讲解，如何有效地将课程内容与机器人专业相结合是一个重要的问题[6]。这就需

要有效地利用企业的资源和知识，来实现专业课程与企业需求的有机结合，实现理论知识与实

践能力的有效转换，从而提高课程的产业价值，提高学生的综合职业能力。所以，此门课程在

授课时，在原有的课程技术知识上，将课程内容上升至机器人运动控制的高度，加入了运动控

制基本原理与基本应用的知识。通过项目案例式的校企合作教学方式，让学生在学习该门课程

之后，除了掌握使用单片机控制小型机器人运动的知识外，也使学生掌握了如何使用运动控制

器来控制工业机器人的运动。为了更好地达到满足企业“定制化”人才的目标，授课教师会在课

程实践中加入了企业项目实训，通过“项目式”的训练，