面向工程硕士的“机器人技术”课程教学改革探索
［摘要］针对工程硕士的培养需求，从南京工程学院机械工程类应用型研究生的实际出发，进行了“机器人技术”课程的教学改革研究，在教学内容中融入工程案例分析，在教学方法中采用翻转课堂，在课程实施中贯彻实训实践，使课程在提高工程硕士的实践应用能力及创新能力上发挥重要作用。课程教学是研究生培养中的重要环节，为了提高工程硕士的实践能力，在课程教学中进行教学改革探索研究，旨在加强理论教学与应用实践相结合，培养学生解决实际问题的能力。
［关键词］机器人技术；课程内容构建；案例教学；项目化实践教学
［基金项目］2021年度江苏省高等教育教改立项研究课题“五链融合驱动的机械专业开放性教学，个性化学习培养模式研究与实践”（2021JSJG208）；2021年度南京工程学院教学改革与建设项目“面向工程教育专业认证的机械电子工程专业建设持续改进研究与实践”（JXJS2021004）；2022年度南京工程学院研究生课程建设项目“机器人学”（2022YXKC01，2022JC02）；2022年度南京工程学院研究生教材建设项目“机器人技术应用与实训”（2022JC02）
［中图分类号］G643［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2025）12-0071-04［收稿日期］2023-11-23
工程硕士旨在培养学生的工程实践能力［1-3］，而实践能力的训练和提升需要从课程设置、专业实践、校内外导师等各个环节进行研究［4-6］。近年来，随着工程硕士的扩招，而高校工程实践教学的软件和硬件资源无法及时补充，导致必需的工程实践环节被削弱，同时相当一部分工科教师尤其是具有高学位的年轻导师缺乏必要的工程背景，加上校外企业实习效果无法保证，这使得培养的工程硕士人才大多数属于知识型而非工程型，与行业企业的实际岗位需求存在明显差距［7-10］。
一、课程面临的主要问题
1.课程教学内容更新较慢。传统“机器人技术”课程的教学内容更新较慢，硕士生“机器人技术”课程应更重视课程的高阶性，不仅要学习机器人技术的核心知识，还要兼顾机器人的前沿技术以及一些专精特新技术等。新的工程学科下的机器人课程可将知识边界拓展到工业机器人之外的其他机器人理论与技术，给出新的知识边界。
2.实践能力欠缺。目前在机器人实践教学环节，多采用教学专用机器人实验仪器，优点是模块化程度高、方便教学，但存在很大局限性，设备成本高，实践场地狭小，无法满足课程需求，学生得不到充分的锻炼，教学效果不够理想。
3.教学评价单一。传统硕士生“机器人技术”课程的教学评价单一，主要为平时和期末大作业成绩，学习中仅仅完成了低阶的知识目标，缺乏课程高阶性的合理评价方法，课程外拓展及发散模式不够清晰，导致学生对课程缺乏参与热情，无法满足应用型工程硕士教育的需求。
综合分析目前“机器人技术”课程存在的问题，并结合学校办学定位和对工程硕士的培养需求，开展面向工程硕士的“机器人技术”课程教学改革。
二、课程改革的主要指导思想
南京工程学院对工程硕士的培养有清晰定位，由于与世界一流高校差距明显，在培养研究生从事高端科学研究工作能力方面存在差距，但也不能只着眼于培养技工，故要思考如何紧跟国家发展前景更好地培养复合应用型人才。基于我校工程硕士的培养定位，进行“机器人技术”课程的教学改革与建设，具体思路如下。
1.进行教学内容研究，注重机器人基础知识与控制技术相结合，结合实际案例，通过技术实操，使学生能自行编写简单的机器人程序，培养学生的技术创新和工程实践能力。
2.进行教学方法的研究，优化课程内容，使其内容丰富、新颖。注重案例教学，结合机器人教学样机，进行系统讲解，使得学生对机器人产品有更形象和具体的认知。
3.进行实践教学方法改革研究，将教学实践重点放在研究性实践的开发上，在实践教学环节中，教师只是协助引导和组织实践工作，要求学生发挥主观能动性和学习的积极性，在实践环节自行搭建硬件平台，控制机器人完成指定的动作。机器人实践过程中所需的实验平台管理采用半开放式，除了白天教学时间，晚上也对学生开放，以解决实验设备数量少、学生使用冲突的问题，使得学生的实践机会增加，有助于提高学生解决实际问题的能力，为后续研究生课题的研究打下基础。
三、课程改革的具体内容
1.教学中融入案例化分析。根据机器人技术教学大纲，进行教学案例和技术模块的筛选，并进行教学案例素材的收集及案例库的建设。“机器人技术”课程案例库体系结构如图1所示。
在进行案例建设中，以信息化技术为依托，进行课件的制作。例如，在仿生驱动技术案例中，录制传统驱动器在企业实际应用中的视频，在新型仿生驱动技术中，用三维建模软件、仿真软件开展新型驱动器的设计及性能特征的仿真分析，通过虚实结合的教学案例，加深学生对相关技术的理解。
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