為解決機器人行業(yè)實用型技術(shù)人才的短缺問題，推動深圳市機器人協(xié)會“以賽帶訓、以訓促賽、賽訓聘聯(lián)動”的人才培養(yǎng)計劃，目前協(xié)會正推薦項目化新工科人才培養(yǎng)模式——余任沖教學法，以探索一條培養(yǎng)適應新智能制造時代要求的“新工科”人才道路。   

    “真正的教育，就是要讓書本的知識鮮活起來，讓學生從動手實踐中獲得實在的技能！”深圳市機器人青年專家委員會委員余任沖如是說，他從事機器人教育事業(yè)多年，一直在探索基于項目的“新工科”人才的培養(yǎng)方式。面對記者的采訪，他介紹說：“要形成以學生發(fā)展為中心的育人體系，著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。深圳作為中國智能制造的橋頭堡，應該能探索出一條培養(yǎng)適應智能制造時代要求的‘新工科’人才道路。”

▲余任沖教學法創(chuàng)始人——余任沖

    不同于傳統(tǒng)工科，“新工科”更強調(diào)學科的實用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設(shè)計等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型“新工科”人才，他們不僅在某一學科專業(yè)上學業(yè)精深，而且還應具有“學科交叉融合”的特征;他們不僅能運用所掌握的知識去解決現(xiàn)有的問題，還有能力學習新知識、新技術(shù)去解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用;他們不僅在技術(shù)上優(yōu)秀，還懂得經(jīng)濟、社會和管理，兼具良好的人文素養(yǎng)。

    傳統(tǒng)工科的培養(yǎng)理念是學科導向的，遵循專業(yè)設(shè)置按學科劃分的原則，教育模式傾向于解決確定的、線性的、靜止封閉問題的科學模式，知識結(jié)構(gòu)強調(diào)學科知識體系的系統(tǒng)性和完備性，教學設(shè)計更加注重學科需要。新工科呼喚成果導向的培養(yǎng)理念?；陧椖康膶W習（ProjectBasedLearning,PBL）培養(yǎng)理念要求學生以小組形式來共同解決更大項目中復雜問題?；陧椖康膶W習要求學生有批判性的思維并善于分析，強化了思維能力，同時需要學生團隊協(xié)作、與同伴溝通、解決問題，自主學習。

余任沖教學法是如何培養(yǎng)人才的？

    “我們希望培養(yǎng)會動手又有創(chuàng)造力的人”余任沖老師說，他的辦法是讓學生動手實踐做機器人！在他看來邊做邊學是一種“積極想象、動手實驗、解決問題”的做法，這過程中，專家和老師扮演催化劑的角色，幫助學員制定策略，避免他們在深奧的理論學習中感到沮喪和失去方向。

    “人類的大腦，一般能記住自己閱讀內(nèi)容的10%，聽到內(nèi)容的20%，看到內(nèi)容的30%，但是卻能記住我們自己所做過事情的90%。”余任沖介紹說：“基于項目的學習已經(jīng)存在很多年，一直被用于醫(yī)學、工程、教育、經(jīng)濟和商業(yè)領(lǐng)域。”

▲余任沖接受央視訪談

    基于項目的學習經(jīng)常由很多學生需要解決的問題構(gòu)成，為學生提供了融入真實場景的體驗。”“余任沖教學法”采用項目化學習方法，以工程設(shè)計為基石，在這個基礎(chǔ)上，學生也經(jīng)常需要解決編程、邏輯控制、通訊、CAD設(shè)計、電氣控制、數(shù)學等各個領(lǐng)域的知識來解決智能制造領(lǐng)域中的現(xiàn)實問題。“新工科”人才的培養(yǎng)方式是圍繞三維打印六軸機械臂完成四個循序漸進的項目。

▲余任沖教學法實踐方法

▲余任沖教學法實踐方法

    “三維打印六軸機械臂”第一個項目是“六軸機械臂設(shè)計”，基本涵蓋了所有機械加工基礎(chǔ)知識，包括Solidworks三維建模和工程制圖；第二個項目是“制作六軸機械臂”，通過增材制造的方法將機械臂制造出來；第三個項目是“六軸機械臂的機械和電氣裝調(diào)”，學生自己動手組裝機械臂和控制系統(tǒng)，并完成調(diào)試；最后則是“機器人工作站應用開發(fā)”項目，學生要將自己制作的機械臂應用模擬的生產(chǎn)環(huán)境中去，解決實際問題。

▲余任沖教學法實踐方法

    無論是項目的選題、課程設(shè)計、課堂實踐都是圍繞面向智能制造“新工科”人才培養(yǎng)的需求來展開，把理論和實踐作為一個整體來考慮和實施。只有這樣的學習才能讓學生在學習前會想象、會思考，理解自己要做的事情，才能在教學中促進學生手腦并用，才有利于學生構(gòu)建自己的知識體系，提升動手技能。智能制造人才需求廣泛，但面向的行業(yè)特別多，所需要的知識也不同。

    深圳技師學院李澤明老師說：“余任沖教學法打通了課程壁壘，讓學生動手實踐做出一套復雜的機電設(shè)備—機器人，這對學生來說很了不起，也成果可見，這就是‘理實一體化’。”就“六軸機械臂制造項目”，有打印零部件33個，機器人控制柜一個，涉及到三維打印、金屬加工、焊接、裝配等4類加工方式，需要設(shè)計、制作、加工、檢測、裝配、調(diào)試等6大步驟完成。整個項目中，學生學習到機器人的運動學和動力學原理，三維建模和工程制圖、增材制造、金工、機械和電氣裝調(diào)、程序設(shè)計等智能制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，為未來進入智能制造領(lǐng)域工作打下了很好的基礎(chǔ)，也解決了知識分散、工藝復雜、難于組織教學等問題。

▲深圳技師學院李澤明老師對余任沖教學法的介紹

    通過項目化學習，學生經(jīng)過討論需求，設(shè)計圖紙，選擇加工工藝，最后完成工作，學習到智能制造各領(lǐng)域的知識，同時獲得了技能。學生從組建團隊分工協(xié)作，到看懂圖紙明確流程，到統(tǒng)籌時間分步實施，再到各個細節(jié)的“精打細算”、“精雕細琢”，需要學生有計劃地、有效地把控項目實施的全過程，在這個過程中需要學會如何自主學習，如何傾聽、如何溝通、如何協(xié)作等等。在項目任務(wù)實施過程中，會不斷出現(xiàn)各種問題，而解決問題的辦法就是學生自主地、有計劃地學習必要的理論知識以及技能。用余任沖的話說就是“做項目是最好的訓練！”

▲余任沖教學法實踐方法

如何打造智能制造學習生態(tài)？

    中國是全球第一大工業(yè)機器人應用市場，約占全球市場份額的1/3。近年來，全球工業(yè)機器人行業(yè)保持快速發(fā)展，據(jù)數(shù)據(jù)，2016年全球工業(yè)機器人銷量29.4萬臺，同比增長16%，2013年以來年平均增速16.8%。其中，我國是增長最快也是最大的需求市場。2016年我國機器人銷量8.7萬臺，同比增長26.9%，快于全球增速15.9%，占全球銷量的30%。2017年我國工業(yè)機器人年銷量11.1萬臺，同比增長27.59%，增速連續(xù)三年擴大。而工業(yè)機器人技術(shù)人才緊缺，機器人研發(fā)人才，工業(yè)機器人維護，安裝調(diào)試人才及系統(tǒng)集成項目人才是中國工業(yè)機器人應用市場非常缺乏的三類人才企業(yè)實現(xiàn)機器換人急需此類人才推動自動化項目升級改造。

    培養(yǎng)智能制造人才，需要改變教育思路，從源頭上解決問題。學生是學習的主體，要從根本上解決學生的學習驅(qū)動力問題。“余任沖教學法”的目的是讓學生能自己把握學習方向，在項目化學習過程中完成知識體系的自我構(gòu)建，營造良好的學習生態(tài)。

▲余任沖教學法實踐方法

要讓學生明白學什么東西，為什么要學？怎么學？

    首先，要構(gòu)建一個良好的學習環(huán)境。“學生學習有個循序漸進的過程”，余老師介紹道：“智能制造人才需要跨學科的知識，例如機械、電氣、計算機、機器視覺和編程等知識，學生一開始學習這么多知識是不可能的，只能讓他們對智能制造有個概念，對機器人產(chǎn)生興趣”。動手做機器人是一個很好的學習項目，可以讓學生沉浸在“制造萬物”的體驗中，不知不覺的學到知識，成為一個跨學科的人才！一般人都有擁有一個機器人的想法，更酷的是你還可以自己動手去搭建它！“想象是最好的老師”，余老師說：“為了得到一個機器人，你得學習機械原理、工程制圖和3D建模，而這些知識是為了智能制造工程師不可或缺的！”。

動手做是關(guān)鍵

    通過動手實踐來提高學生的動手、思維和創(chuàng)新能力。在動手實踐過程中中能夠發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題，融和項目需求、技術(shù)原理、方法及相關(guān)的理論知識對實踐結(jié)果進行分析、判斷、綜合與歸納，最后能對整個實踐過程進行總結(jié)。這樣才能培養(yǎng)出富有創(chuàng)新精神、勇于投身實踐的新工科人才。通過3D打印制造機器人零部件，再動手進行電氣、機械裝調(diào)，最后完成機器人的編程和調(diào)試，達到設(shè)計目的。學生以團隊的形式，在教師的組織引導下，學中做、做中學，還原知識的鮮活性。

    基于項目學習的小組討論、成果分享、項目競賽、游戲活動以及實驗實訓，最后完成機器人工作站的設(shè)計、安裝和調(diào)試工作，學生終于推開了智能制造的大門，并對未來充滿了信心。有了量身定制的教學項目和課程體系，有了教與學的良性互動，項目化教學形成了良好的學習生態(tài)。通過動手實踐，學生獲得了知識、技能和信心，也就更加渴望知識了。“就像脫韁的野馬，學生接下來將學習程序設(shè)計、機器人編程和機器視覺等專業(yè)知識，他們對未來充滿了斗志”。