应用型本科工业机器人实验室建设研究和管理理念探索
卢亚平，刘和剑
（苏州大学 应用技术学院，江苏 苏州 215325）
摘 要：该文针对应用型本科培养的专业独特性、社会需求性，从工业机器人的配置、实践教学改革实施和教师队伍配置等方面，提出工业机器人实验室建设方案，使其能够支撑工业机器人课程的第一、第二课堂教学，并具备工业机器人的行业考核功能，培养学生职业素养。针对实验室管理制度建设和实验室文化建设，提出实验室校、企共同管理方式，以期提升工业机器人应用型人才的培养质量。
关键词：工业机器人实验室；实践教学改革；实验室建设；管理模式
国际机器人联合会的统计数据显示,全球工业机器人市场从2013年到2018年期间以5.4%的复合年增长率发展。中国在2014年已经成为全球最大的工业机器人消费国。预计未来几年，中国机器人市场需求量将达到64 200台，占全球总量的30%，居全球之首。未来10年，中国的机器人市场还可能有30%以上的增长。到2025年，工业机器人装机量将达到100万台，大概需要20万工业机器人应用相关从业人员。
情况 5.3 若f3(v)=2,此时最坏的情况是v点关联5个6-面,两个不相邻(3,3,7)-面,v的非三角邻点均为3-点,且它们各自还关联着一个3-面。根据引理1.4,与7-点v关联的两个三角形中如果一个为穷或半穷面,则另一个必为富面,又根据权转移规则R2.1中3度点优先取得它非三角6+-邻点的权值，故这两个三角形最坏情况下是一个穷面一个富面(或两个半穷面),最多从7-点取得的权值为由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4及最坏3-面7-点情形得
随着工业机器人研究向更深更广方向的发展，机器人的应用范周还在不断地扩大。由此迫切需要培养工业机器人方向的应用技术人才，以应对中国制造产业技术进步和产业升级带来的应用技术人才的大量需求。地方高校需要提高为区域经济发展服务的能力，及为行业企业技术进步服务的能力，以便培养出一支数量充足、结构合理、素质优良、充满活力的制造业人才队伍[1]。
面对社会日益增长的机器人人才需求，许多高校工业机器人专业方向的实验室建设还存在着制约人才培养的问题因素，包括：工业机器人实验室管理模式、工业机器人师资配置、工业机器人校企课程、以及第二课堂的开展等。
(2)扩大贷款范围，建立诚信档案，开发旅游金融产品。银行要落实优惠政策，加大优惠力度，推进普惠金融，积极响应政府号召，建立专门的旅游业贷款途径，提升金融服务水平。完善企业的信用档案，加强诚信建设，对信用良好的贷款主体给予贷款额、期限等多方面的优惠，银行贷款的抵押担保政策针对不同的企业可以适当浮动，以保证尽可能多的支持。积极开发旅游金融产品。开发旅游金融产品，推出如景区门票收益权质押贷、景区股权质押贷等特色产品，满足不同客户的金融需要。
针对以上情况，应用型高校工业机器人实验室的建设迫在眉睫，工业机器人实验室将成为应用型本科高校实验室中的一大亮点。同时，随着校企合作的深度发展，校企共建工业机器人实验室将成为主要发展方向。校企共建实验室的模式对工业机器人实验室建设方向、实验室管理理念提出了创新变革，为工业机器人技术更新、师资能力培养提升等提供了便利，为工业机器人方向的应用型本科人才培养提供了精准的方向和明确的目标，能够充分满足企业人才需求[2]。
1 工业机器人实验室建设方案
工业机器人实验室建设包括实验室设备的投入（硬件部分），实验实践课程资源和企业项目的开发建设（软件部分），师资力量的匹配（人员支撑），实验室运行模式、校企共同管理模式、实验室企业文化建设和实验室各项制度的制定（政策支撑）。
1.1 校、企共建工业机器人实验室
以企业、学校共同建设实验基地为指导思想，共同投入实验设备。校、企共建有利于企业帮助学校为专业方向的实践培养、建设创新、管理变革、技术更新、师资能力提升提供支撑；有利于学校培养社会急需人才，服务地方经济发展；有利于依据企业工厂格局布置实验室，根据企业岗位需求设置工业机器人相关岗位；有利于合理利用基地面积，建设工业机器人系列实验室，实现实验设备从基础知识、技能锻炼到综合应用的层次递进。工业机器人实验室架构如图1所示，基础知识实验室建设包括工业机器人机械、电气系统的认知，工业机器人基础操作编程，以及工业机器人的发展历程（智慧学习工厂）。技能锻炼实验室建设包括工业机器人工艺（焊接、码垛、打磨等）、虚拟仿真（FANUC ROBOGUIDE）等。综合应用实验室建设有智能装配生产线（集成开发）。通过层次实验室建设实现从基础编程操作到集成开发与应用的整套实践教学环节，实现系统培养工业机器人应用型人才[3]的目的。
图1 工业机器人实验室架构
2017年苏州大学应用技术学院结合教育部“互联网+中国制造2025”产教融合创新促进计划，联合上海发那科有限公司、北京华晟经世信息技术有限公司等企业成功建设教育部“互联网+中国制造2025”产教融合创新基地，打造集智能制造人才培养、科技创新、产业服务于一体的智能制造应用创新基地。该基地为学校搭建了一个培养工业机器人研发及应用人才的平台，也为工业机器人技术应用和发展提供了一个展示的舞台，加快了当地制造业向智能化改革迈进的步伐[4]。
1.2 工业机器人实验实践教学改革
由于传统学科体系下的课程和教材已经不能满足应用型人才培养模式，因此提出按照工作过程系统化的行动体系对实验实践课程和教材进行解构和重构。行动体系课程开发依据真实环境、真学真做、掌握真本领的要求来建设，传统学科体系与行动体系课程如图2所示，将学科结构系统解构再重组为工作过程系统。行动体系项目课程能够较好地提升学生学科认知，实现实践认知循环。充分体现了学生学中做、做中学、学会做、学做合一的行动教学特点。实现以实践的行动内容为主，以理论的学科内容为辅的课程模式[5]。
图2 传统学科体系与行动体系课程
与之相反，自由贸易园区并不是两个或多个国家的贸易投资协定，而是一国在自己的国境之内划定一个与其他区域相隔离的特殊区域，在区内实施比区外更为优惠的关税水平、外汇管制和外资准入等，其本质是一国或独立关区在特定区域内主动、单方面的开放承诺与实践，例如中国(上海)自由贸易试验区等。显然，广西申请建设的中国(广西)自由贸易试验区属于自由贸易园区的范畴。
图3“机电一体化综合实践”课程行动体系
实验实践教学课程建设过程中采用教学过程化考核的方式对学生的实践学习进行评价，这种考核方式有利于掌握并分析学生的学习情况。针对工业机器人课程，过程化考核内容可以包括：是否能够独立编程并实现机器人的基本动作和要求（50%）；是否能够自主排查解决工业机器人故障（20%）；是否能够完善项目设计并有创新点（20%）；设计报告完成情况（10%）。同时通过蓝墨云端App，发布课外作业内容、问题讨论、学生课外自学视频等信息；通过蓝墨云途径与其他学生进行沟通交流。教师在蓝墨云课程资源中发布更多的案例和情景应用，为学生提供案例，帮助学生更好地认知[7]。
以我校应用技术学院为例，校企混编师资队伍建设范例见图4，学院以自有师资队伍为骨干，以企业兼职教师队伍为支撑，以学校师资队伍为补充，开展各项教学工作。师资队伍专、兼职相互结合，梯队年龄、职称结构合理、教学科研并重、理论实践并蓄。在人才培养过程中，应用技术学院以双师型专任教师为主力，
1.3 校企混编师资队伍的建设
机器人教学师资队伍采取师资队伍交叉建设，由学院和企业共同组成，形成主、辅交叉，校企混编的教学队伍。主：以工业机器人理论知识为主，完成相关工业机器人的理论教学。辅：精通机器人的编程与操作，能够解决机器人的疑难故障，完成工业机器人的实验实践教学。
其正负用来表示各明细费用占总费用构成的变动方向。当VSV>0，称为正向变动，说明某项目构成比增加；反之，则称为负向变动，说明某项目构成比减少。
实验实践教学课程建设过程中采用企业真实项目实施教学，通过产教融合项目创建企业课程，依托企业资源开展教学计划内的课程，授课内容为企业真实的实践项目，并按照企业的具体要求实施教学。同时结合企业项目，与企业人员共同撰写工业机器人方向的教材或实验实践指导书，实现校、企融合，共同培养应用型人才。最终实现以项目驱动的方式把企业课程（实战案例）引入课堂，培养学生具备良好的专业基础知识和职业素养，并掌握较强的专业技能[8]。
图4 校企混编师资队伍建设范例
（1）实验室建设实现校、企共同管理，拥有一支校企混编师资队伍，具备完善的企业文化、企业生活管理、真实企业实践项目，具备针对性较强的企业课程教材等优点。
以“机电一体化综合实践”课程为例，课程通过行动体系建设，把实践课程打造为以能力培养为本位、以情境为主体、以项目为中心的应用型课程。实践课程建设以机器人为载体构建学习情境，以工作过程构建学习领域，将知识体系转变为行动体系，情境设置由易到难，学习内容循序渐进，能力要求逐步提高。对机电一体化综合实践课程进行学科体系重构为行动体系，如图3所示。设置五个情境，情境之间实现由简单到复杂，由单一到综合的一个递进过程。体现了工作过程中知识点重复，学习内容不重复的特点，并在重复的工作过程中逐步融入能力模块[6]。
1.4 实验室相关配套政策
（1）实行工业机器人实验室课外开放政策。通过实验室开放政策支撑学生第二课堂建设，实现学生多证教学培养模式。学生获得学历学位证的同时，通过工业机器人第二课堂的培训，取得工业机器人行业证书（如：FANUC程序员证书）；或通过参加相关工业机器人的大学生竞赛，获得相关技能证明证书[10]。
（2）通过产教融合模式实现工业机器人实验室的校、企共同管理。建设工业机器人实验室完整的管理制度，结合企业5S管理理念，制定工业机器人实验室安全操作守则、工业机器人实验室注意事项、工业机器人实验室管理办法等。实现校、企共同管理实验室。
传说伯乐是天上管理马匹的神仙。在人间，人们也称善于鉴别马匹优劣的人为伯乐。第一个被称作伯乐的人是春秋时期的孙阳。
（3）通过实验室课外开放实现工业机器人实验室学生协助管理。针对实验室在第一课堂或第二课堂后的管理、卫生、安全等问题，提出学生自主管理模式，实现工业机器人实验室学生协同管理。进一步培养学生自觉爱护实验设备与设施、自觉维护实验室环境与卫生，为自己和他人创建良好的环境，潜移默化地培养学生职业素养[11]。
2 实验室创新点
进行大部分基础课、专业课和实训课的教学任务；企业兼职教师进行企业课程的教学任务，展现企业真实教学项目。校企混编师资队伍的建设切实保证了教学质量，也让教学内容与产业发展保持同步[9]。
（3）体现技艺传承，德技并修，强化工匠精神的人才培养要求，实验室进行以职业标准和职业能力相融合的职业资格认证和工业机器人行业论证。
（2）以第一课堂为骨，第二课堂为翼，工业机器人实验室配套相应的第二课堂活动，丰富学生第一课堂。两课堂相互结合衔接、相互补充、丰富整个实践教学体系。最终锻炼了学生，提高学生学习主动性。
（4）强化专业课程实验实践教学改革，把以往的学科教学体系转变成行动教学体系，实现学生知识的储备转变为知识的应用，体现手把手、放开手、育巧手的实践教学过程。
在8月22日召开的2018钾盐钾肥大会暨格尔木盐湖主论坛上，盐湖股份总裁谢康民表示：“我国自1958年开启中国钾盐史，60年间已掌握世界上全部钾肥生产技术，钾盐综合利用率由最初的27%提升至80%以上，钾盐自给率由完全依赖进口上升至58%的自给率，在提升中国国际钾肥市场话语权的同时，中国已成为世界钾肥贸易价格洼地。盐湖钾肥、盐湖循环产业已经成为青海在国家乃至世界的品牌。”在国内规模最大、规格最高的盐湖资源综合性国际行业大会上，盐湖股份向世界展示了自己，展示了中国钾盐钾肥在技术开发方面的实力。
（5）突出让学生“走出去、学一学、练一练”的校企合作思路，对接地方产业发展，形成系列企业订单班、冠名班。
调查显示，学生最喜欢打交道的人排序依次为品德高尚的人、兴趣广泛知识渊博的人、诚实坦率的人、虚心尊重别人的人、风趣幽默的人、聪明有才华的人、自信心强有毅力的人和乐于助人的人，其平均选择系数均超过了1。
（6）实验实践教学内容为企业真实项目，通过产教融合项目创建企业课程，依托校外企业资源开展教学计划内的课程，授课内容为企业真实的实践项目[12]。
3 结语
建设具有鲜明专业特色的工业机器人实验室，可以有效提升师资教学水平，推动学校机器人专业建设和内涵发展，并为地方经济发展优化等提供支撑。通过工业机器人实验室建设，有效推进校企合作的进一步发展和管理模式的创新。实践教学方法的改革、校企合作创建课程以及真实工业机器人实践项目的应用，保障了工业机器人实验室的创新性。师资队伍交叉建设保障了工业机器人实验室的新活力。实验室管理模式的创新，有利于学生体验企业生活，有利于学生开展第二课堂活动。实验室自主管理模式，有效培养了学生职业素养，满足社会应用型人才的社会需求。
结合企业进行的工业机器人实验室建设研究对高校开展实验室建设具有借鉴和示范作用，特别是真实企业实践项目的加入、师资队伍交叉建设的模式以及校、企共同管理的理念都有一定的推广价值。
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Research on construction and management concept of industrial robot laboratory for applied undergraduates
LU Yaping, LIU Hejian
(Applied Technology College, Soochow University, Suzhou 215325, China)
Abstract: In view of the specialty uniqueness and social demand of application-oriented undergraduate training, this paper puts forward the construction scheme of the industrial robot laboratory from the aspects of configuration of industrial robots, implementation of practical teaching reform and configuration of teachers so that it can support the principal and secondary classroom teaching of the Industrial Robots course to possess the industry assessment function for industrial robots and cultivate students’ professional quality. Based on the construction of the laboratory management system and laboratory culture, this paper comes up with a co-management mode of laboratories by the university and enterprises in order to improve the training quality of applied talents for industrial robots.
Key words: industrial robot laboratory, practical teaching reform, laboratory construction; management mode
中图分类号：G482
文献标识码：A
文章编号：1002-4956(2019)11-0270-04
DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2019.11.066
收稿日期:2019-03-16
基金项目:江苏高校“青蓝工程”项目（QLGC201701）；苏州大学应用技术学院教学改革研究项目（JG201805）
作者简介:卢亚平（1982—），男，江苏苏州，硕士，高级实验师，工程训练中心主任，主要研究方向为教学管理、实验室建设及机器人。E-mail: luyaping1982@126.com
标签：工业机器人实验室论文; 实践教学改革论文; 实验室建设论文; 管理模式论文; 苏州大学应用技术学院论文;