石岩，石家昊

（1.辽宁理工职业大学，辽宁 锦州 121000；2.北京三快在线科技有限公司，北京 100089）

0 引言

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基[1]。我国传统制造业面临智能化升级转型，对自动化水平的要求不断提升，发展工业机器人势在必行，《中国制造2025》国家行动纲领更是明确指出“机器人”是国家重点发展领域之一。在此背景下，我国机器人行业得到了前所未有的高速发展，成为全球最大的应用市场。

然而，机器人行业相关的应用型人才尚不能满足市场极速发展的需求。据统计，我国机器人行业每年的人才供需间存在巨大缺口，同时受体制机制等多种因素影响，人才培养供给侧和产业需求侧在结构、质量、水平上还不能完全适应，“两张皮”问题仍然存在[2]。国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见（国办发〔2017〕95号）中提出了“校企协同、合作育人”的原则和目标，为各高校培养机器人行业人才指明了方向。辽宁理工职业大学与山东栋梁科技设备有限公司积极响应号召，校企合作进行了机器人工程创新实践基地建设。

1 机器人工程实践教学的困境

机器人工程是集机械、电气、自动控制、计算机等多专业交叉的新兴专业，专业发展时间短、积累少，不够成熟。在实践教学中缺乏完整的教学体系、贴合的教学内容、适用的实践应用平台，缺少过硬的“双师型”师资等，使得当前各类院校难以适应新经济发展对工程技术人才的需求[3]。

1.1 实践教学内容与产业需求存在脱节

在行业高速发展的当下，机器人的理念不断更新、发展，其相应的教学也应与时俱进，应该相应及时更新、调整、完善实践课程体系及教学内容。但目前很多高校还是选不到合适的教材，授课中侧重内容较为抽象的单一学科的理论知识教学；缺少与实际应用相结合的多学科的实践教学，缺少最前沿的新产业、新技术、新工具软件等内容；不能将理论与实践教学进行有机整合。这样难以调动学生的学习兴趣，不利于培养学生实践动手能力，不利于培养学生解决实际问题的综合能力，不能有效满足社会对机器人专业的用人需求。

1.2 实践教学比例不足，学生动手能力弱

高校的机器人工程专业主要以培养工业机器人及其相关机电设备的设计、制造、安装、编程、调试、运行、维护等专业技术人员为目标。我校作为职业教育本科高校，侧重培养在工业机器人自动化生产线从事安装、调试、运行、维护的高端技能型人才。这就要求学生在学习中加强实践能力训练。然而，目前机器人实践教学器材价格昂贵，每套实训设备费用约为几十万元，配齐供学生以班级为单位进行实践教学，需要10套左右，则整体设备费用高达几百万。同时开展实践教学也需要较大的教学空间，并进行配套的装修改造。这对于大部分高校而言，一次性投入资金较高，有一定难度。因此，受以上条件制约，大部分高校教师在现阶段机器人教学中，偏理论，轻实践，未能较好开展综合应用型实训，导致学生动手能力弱。工业机器人是多学科交叉融合的产物，实践性强，对学生的动手能力、创新能力要求高。因此，实践基地建设与管理成为机器人工程专业建设的重点工作[4]。

1.3 双师型队伍建设有待进一步提高

如前文所述，机器人工程专业是集合多种交叉学科的新兴专业，社会专业技术人才极为短缺，很难从企业招聘到具有一定经验的人才加入教师团队，高校中毕业于机器人专业老师同样少之又少，所以教师队伍主要由学校内部培养，任课教师多来自于机械、电气、计算机等传统专业，经过机器人专业的相关培训。来自不同专业背景的教师，在从事机器人教学中，都有自己的擅长和欠缺之处，难以做到在机械、电气、自动控制、计算机等多领域理论实践知识融会贯通。同时，大部分机器人专业授课教师没有在机器人企业的工作经历，自身的实践能力也有待提升，双师型教师队伍的建设有待进一步提高。

面临以上诸多困境，高校机器人工程专业急需解决人才培养能力不足的问题，校企产学合作、协同育人是一种行之有效的方法。机器人工程专业要通过开展产教融合模式进一步促进专业链和产业链的融合发展，既满足产业链上人才供给和需求的匹配，又满足高校教育发展和市场相互接轨的需求，进而达到学生、学校、企业之间的共赢[5]。从学生层面，有机会直接接受企业导师的指导，了解最前沿专业技术知识，提高实践动手能力，有利于毕业后就业。从高校层面，企业向高校提供一定费用的实践器材和软件，并协助学校建设实践基地，有利于学校培养符合市场需求的人才。从企业层面，参与机器人人才培养，有利于缓解本企业人才缺口，同时与大学建立合作伙伴关系，高校的科学研究既可以为企业提供技术支持，又有利于企业在发展中保持竞争优势。

2 机器人工程实践基地的建设内容

2.1 实训室建设

辽宁理工职业大学拥有智能制造实训室2个，配备工业机器人实训设备、触摸屏PLC运动控制实训设备、智能制造生产线、3D打印机，激光雕刻机等设施，可以开展工业机器人机械部分及控制部分认知、工业视觉应用和伺服运动控制等工业机器人应用技术的相关实训实验。由于机器人实训设备昂贵，维护成本高，实训室设备数量不足，不能满足学生教学需要，以往学生参加实训项目多人围着一套设备进行，学习效果不好且可能发生不可控的危险状况。

在学校与企业合作的产学合作协同育人项目实施过程，首先，在原有实体实训设备基础上，增加了托盘及料块供料模块、料块搬运模块、输送带模块、材质检测模块、深度检测模块、搬运机械手模块、托盘收集模块、仓储模块、电磁阀组、传感器组、RFID读写器等实用教学模块，使实训项目可开展更多、更贴近目前的产业需求，使毕业的学生直接面对企业的生产设备工作。其次，在企业的协助下建设了基于“数字孪生”的虚拟仿真系统即智能装备数字化系统。学生通过此系统平台能够实现：（1）在电脑上利用数字孪生软件（西门子MCD/VUP高级开发版）形成3D虚拟机器人工作站来构建例如模块化柔性生产线、光机电一体化设备、智能制造系统集成应用、工业互联网协调制造生产、智能制造单元等生产工作场景，学生上机进行各种编程训练与模拟操作调试的学习，对机器人技术相关的硬件设备及实际的产业需求就会有了理性的认识。（2）在实训平台上进行操作、编程与调试上机学习一定程度后，通过真实的各种教学模块的搭建及实训设备的实际操作完成例如工业机器人搬运、装配、绘图、工业机器人搬运装配集成和工业视觉检测、视觉识别制等实际操作使学生对相关的硬件设备及实际的产业需求有感性的认识。（3）在理性虚拟智能制造场景中上机学习与感性实训室实训设备实际操作相结合的基础上通过系统中的考试模块，能够检查学生的学习成果，拿到相应的学分。这样的机器人工程实践基地使学生掌握了智能制造很多的最新知识与技能，熟悉了制造业的生产设备及生产需求，提高了他们的学习积极性，培养了学生的综合应用能力。教师通过此实践基地也能更快的了解前沿技术，熟悉企业目前的需求，提高业务水平尽早成为真正的双师型教师。

2.2 实践教学资源建设

为了能够培养出真正符合企业需求的专业人才，避免学生毕业后到企业工作岗位所需的专业技能与在学校学到的专业知识相脱节，学校与企业专业技术人员共同修订实践教学大纲、设计实践教学内容、编写教材等，共同进行实践教学资源建设。

在实际工作中，工业机器人技术人员需要在实际操作动手能力上有较高水平，而以往我校在实践教学方面受各种条件制约，实践教学比例不足。针对这种情况，在教学中适当增加实践教学的比例，企业提供的实训器材和虚拟仿真软件更是为我们实践教学提供了强有力的保障。目前，我们在企业的协助下可以将学校原有的实训器材与数字孪生虚拟仿真软件结合起来，使实践教学更充分更饱满，理论教学与实践教学的课时比能达到1∶1，这样充足的实践教学定能大大地提高学生的实践动手能力，使他们成为企业所需要的真正人才。

经过与企业的充分沟通、反复分析、研究、探讨，将工业机器人技术的实践教学内容拆分为两部分：一部分侧重基础性的专业认知实践教学，夯实学生的专业基础，建立学生对机器人相关软件硬件的整体认知，实现对工业机器人技术专业人才培养的通识教育[5]；另一部分侧重“订单式”实践教学，这部分教学中紧紧围绕企业的生产流程，精心设计有代表性的实践项目，融入了机器人企业真实项目元素，学生在实践学习中扮演了“学生+员工”两个角色，产生极大的学习兴趣和自主性，课余时间努力查阅资料解决问题。这样学生走出学校进入工厂后，相当于已经参加企业的准岗前培训，毕业后能够快速适应工作岗位。在这种订单式培养教学中，企业的技术人员协助我校教师，围绕开展实践项目，提供来自生产一线的真实案例，编写内容丰富、高质量的实训指导书、教学课件、实训案例、配套习题册等教学文件。

2.3 实践教学师资队伍建设

在学校与企业进行合作时，应对教师的专业授课能力进行培养，以确保课程教学体系的完整性。通过校企合作平台，学校方面可派教师进入企业中进行深造，以提升教师的实践类教学能力[6]。本实践基地的教师团队由我校教师和山东栋梁公司企业技术专家共同组成。高校教师理论基础深厚扎实，科研攻关能力强；企业技术专家有着丰富的工程实践经验，对生产实践环节有着全面系统的掌握。二者协同育人优势互补互相促进，形成一支满足专业发展需求的教师团队。在学生实践项目中，企业指导教师针对工业机器人实验室硬件软件设施，编写了配套的实训指导书，对每个项目方法、步骤、注意事项等给出了详细的设计和指导，这有效弥补了我校教师在实践经历不足的欠缺。在教学过程中，校企双方老师通过线下、线上各种方式，积极交流互动，就专业中的热点、难点进行分析研究，开展组织各种教学活动。通过合作，企业老师把生产流水线、工艺技术、行业发展趋势等分享给我校老师，使得高校教师在专业理念得到更新、专业思维得到拓展、专业水平得到提高。同时我校还在适当时机安排教师到企业进行实践，参与企业的生产制造、技术培训、产品创新等，使得教师的实践能力得到提升，经过校企深度合作，我们的教师团队逐步成长为高素质的“双师型”教学团队。

3 实训基地建设成效

3.1 指导学生参加创新创业训练项目

为了更充分发挥机器人工程创新实践基地的作用，我们注重加强各级、各类大学生创新创业项目的培育和管理，持续推进大学生创新创业训练计划、实培计划等创新实践项目的质量提升和成果转化，以全方位的实践项目体系引导学生实践、创新、创业，打造完善的工程教育体系[7]。学生们自发组建了机器人社团、机器视觉协会，老师们组建了机器人相关的大师工作室等。这样学有余力的学生们除了完成课内学习任务，还可以利用课余时间，通过社团或教师工作室参加科学研究、项目开发等创新创业活动。校企双方老师还组织指导学生参加各级别大学生创新创业训练计划项目。在项目完成过程中，由学生结合专业热点和自身兴趣进行自主选题，并在老师指导下查阅资料、设计方案、动手实验，最终完成整个项目。在机器人工程创新实践基地这一平台上，学生们能够利用高科技现代化设备，进行各种实验，通过项目的训练，使学生了解并掌握项目前期调研、选题、立项、实施、验收的全过程，提升了学生的创新创业项目管理、组织和实施的能力[8]。开展校企合作活动以来，我们指导大学生创新创业计划项目10余项，开展创新创业活动10余次。通过不同形式的创新创业实践教育累计培养学生近100名。经过创新创业训练，学生的实践能力和创新能力都得到了大大的提升，整体的科研创新水平显著提升。

3.2 指导学生参加专业学科竞赛

校企合作共建机器人实训基地，在培养学生参加竞赛方面，还起到了较为重要的促进作用。校内教师和企业导师充分利用实践基地资源优势以赛促教，积极组织学生参加各级学科竞赛活动。通过参加竞赛，培养学生专业能力，并进一步提高实践创新能力，使学生在校期间就具有一定的机器人工程素养和能力。

经过近几年的参赛实践，目前基本形成了一整套完备的机制即竞赛导师制。依据各级参赛规则和要求，教师选拔推荐和学生自由组队相结合，组建参赛小组，每个小组推荐1名学生作为组长，进行组织、协调安排及技术负责。校内及企业指导教师共同制定参赛计划，每个小组按照进度计划进行赛前训练，每个小组每周向指导老师汇报1～2次，并说明在准备中遇到的问题和难点，由指导老师和小组成员共同商定解决办法。

截至目前，已有十多名学生参与辽宁省职业院校学生技能大赛，并获得机器人系统集成和机器视觉系统应用省级二等奖各1项。这些成绩展示了学生的优秀的专业实践能力，凸显了辽宁理工职业大学“校企合作、协同育人”人才培养模式的成果。

4 结语

“机器人工程创新实践基地建设”基于2021年教育部“产学合作协同育人”项目和企业建立了良好的校企合作关系，得到了栋梁公司在实训器材和虚拟仿真软件方面的支持，更新完善了原有实训室的软硬件资源。在此基础上，校企合作在教学资源和师资队伍建设等方面也都起到了极大的推动作用。我校工业机器人技术专业学生充分利用实践基地这一有利资源，积极参加创新创业项目及专业学科竞赛，达到人才培养质量整体提升的目标，为高校与企业进一步开展校企深度融合提供借鉴。