黃文濤

(安徽合肥技師學(xué)院，安徽合肥 230601)

隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)步提升，我國工業(yè)發(fā)展也取得了喜人的成就，但是與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國在某些領(lǐng)域仍然處于落后趨勢，在這種社會背景下，我國更需要技能型人才。而中職學(xué)校是培養(yǎng)技能型骨干人才的主要場所，在“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略相繼提出后，我國中職學(xué)校肩負(fù)起了十分重要的責(zé)任——培養(yǎng)技能型人才。很多工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)用機(jī)器取代了人力，工業(yè)機(jī)器人的需求量逐漸增大，機(jī)器人技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域的人才需求量也開始加大，因此中職學(xué)校有必要加強(qiáng)對該類人才的培養(yǎng)和教育。加強(qiáng)《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程的教學(xué)質(zhì)量，改善傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處，完善現(xiàn)有教學(xué)機(jī)制，為我國工業(yè)發(fā)展培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。

1 《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀

談起《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程教學(xué)，想必有很多人都想到了機(jī)電一體化、自動化等專業(yè)，因為《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》是這些專業(yè)的必修課，但是在實際教學(xué)中，很多學(xué)生認(rèn)為該門課程難度較大，經(jīng)常會存在課堂效率低、學(xué)生理解不好等問題?！豆I(yè)機(jī)器人技術(shù)》是一門交叉性學(xué)科，其中涵蓋了機(jī)械設(shè)計、電子電路技術(shù)、自動控制原理、機(jī)械原理等眾多知識點，所以教師在講解的時候也會遇到各種各樣的困難。目前大多數(shù)中職學(xué)校所開設(shè)的《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程為32課時，其中實踐課為22課時，實踐教學(xué)是非常重要的。

1.1 課程需要的先學(xué)知識欠缺

在學(xué)習(xí)《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》這門課程之前，學(xué)生需要掌握一些基礎(chǔ)的理論知識，否則無法更好地學(xué)好該課程。但是從目前情況看，大部分中職學(xué)生并沒有良好的理論基礎(chǔ)，對于力學(xué)、運動學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電工、電子方面的知識沒有太多了解，這直接導(dǎo)致了《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程教學(xué)受到了阻礙[1]。

1.2 缺乏合適的教材

未來社會對于人才的需求是多樣化的，但是很多中職學(xué)校卻沒有跟上時代的步伐，《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程所用的教材仍然是前些年的版本，少有更新。這使得教學(xué)質(zhì)量根本跟不上企業(yè)需要，另外現(xiàn)代化的社會需要大量的實踐性人才。所以教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的時候一定要重視培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，而不是一味地注重理論教學(xué)。時至今日，中職學(xué)校并沒有一個統(tǒng)一的《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》教學(xué)版本，大多數(shù)教師都是沿用傳統(tǒng)式的教學(xué)理念和教學(xué)形式，甚至有的教材流于產(chǎn)品說明或用戶指南，難以適應(yīng)應(yīng)用型學(xué)生的特點與教學(xué)需求[2]。

1.3 涉及的概念抽象

在學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)時，必定會涉及很多抽象內(nèi)容，如果教師沒有良好的教學(xué)形式和教學(xué)手段，必定會影響課堂教學(xué)效率。所以教師一定要將抽象的概念具體化，只有這樣才能夠更好地發(fā)揮出實踐教學(xué)的價值，為培養(yǎng)多樣化人才奠定堅實基礎(chǔ)。一般情況下中職《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》教學(xué)離不開D-H坐標(biāo)系的建立和空間坐標(biāo)，這兩個坐標(biāo)系的建立能夠讓學(xué)生更加清楚地看到機(jī)器人實體。機(jī)器人在坐標(biāo)系中以立體、直觀、真實的形象展現(xiàn)在學(xué)生面前，有助于學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容。但是其中還會涉及很多公式，例如微分運動分析、動力學(xué)方程、運動學(xué)方程、數(shù)學(xué)推導(dǎo)等，這些復(fù)雜的公式推導(dǎo)往往令學(xué)生感到頭疼，這并不利于課堂教學(xué)的開展[3]。

1.4 實踐條件缺乏

大多數(shù)中職學(xué)校都存在著實踐效率不高的問題，導(dǎo)致這一問題的原因有很多，如資金不足、場地受限、實驗室不規(guī)范等，種種因素都會影響實踐課的開展。另外機(jī)器人在市面上造價較為昂貴，很多中職學(xué)校存在資金匱乏，機(jī)器人教具不先進(jìn)等情況。目前我國工業(yè)機(jī)器人并沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，各個品牌繁雜且互不兼容，所以實踐環(huán)節(jié)難以開展，這也是《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程面臨的最主要難題[4]。

2 改革措施的探索

中職學(xué)校大多都是基礎(chǔ)較差、自主學(xué)習(xí)性差的學(xué)生，要想使這些學(xué)生更好地了解機(jī)器人相關(guān)知識，首先就需要注重基本原理和方法，讓學(xué)生掌握機(jī)器人所涉及的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)。必要情況下教師可以運用大屏幕播放工業(yè)機(jī)器人“工作”的視頻，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，教師可以將工業(yè)機(jī)器人臂部運動用四個微視頻來播放。（1）直角坐標(biāo)系的臂部可沿三個職教坐標(biāo)系移動；（2）圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；（3）球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；（4）關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。在播放這些神奇的工業(yè)操作后，學(xué)生會對工業(yè)機(jī)器人有一個全新的認(rèn)識，這對開展《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程教學(xué)做好了鋪墊。

2.1 建立貫穿教學(xué)內(nèi)容的主線

《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》所涉及的內(nèi)容比較多，其中包括坐標(biāo)變換、運動學(xué)、動力學(xué)、機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)等，其中機(jī)器人控制是較為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的時候，一定要注重完善現(xiàn)有實踐教學(xué)體系，多為學(xué)生提供動手操作的機(jī)會，這也是為了讓學(xué)生將所學(xué)知識更好地應(yīng)用于實踐。建立貫穿教學(xué)體系是學(xué)好《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》的關(guān)鍵，教學(xué)改革的提出并不僅僅是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，而是為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合實力，所以教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的時候，一定要站在宏觀的角度去看待問題，注重理論教學(xué)，更注重“理論+實踐”的教學(xué)形式。由于機(jī)器人控制的本質(zhì)是對方程式的雙向控制，也就是 V（t）T（t）C（t）Q（t） X（t），在這個公式中，X（t）表示末端執(zhí)行裝置的狀態(tài)、姿態(tài)和開閉狀態(tài)、Q（t）表示關(guān)節(jié)變量，每一個符號都有自身的作用和價值，教師需要強(qiáng)化學(xué)生的理論基礎(chǔ)，這是后期實踐教學(xué)的關(guān)鍵，改革實踐教學(xué)并不是以實踐為核心，而應(yīng)宏觀考慮問題。在扎實地掌握理論基礎(chǔ)之后，教師可以列舉一些機(jī)器人實力，如機(jī)器人（PUMA560）教師讓學(xué)生嘗試著運用上述公式來控制機(jī)器人，在這一過程中學(xué)生必定會有新的領(lǐng)悟，這時候教師加以講解，必定會達(dá)到最佳效果。

2.2 改善實踐條件

實踐條件關(guān)系著學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，良好的實踐條件會激發(fā)學(xué)生的參與能力。所以中職教師一定要注重改善現(xiàn)有實踐條件，在學(xué)習(xí)《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》的時候會設(shè)置多個學(xué)時，每一個學(xué)時所學(xué)的內(nèi)容也不盡相同，如運動學(xué)、動力學(xué)、軌跡規(guī)劃、運動仿真等，在學(xué)習(xí)這些內(nèi)容的時候，教師通常會設(shè)置相應(yīng)的實踐操作，這時候是考驗學(xué)生實踐操作能力的最佳時刻。如利用MATLAB的robotics toolbox實現(xiàn)，利用ADAMS軟件強(qiáng)大的仿真模塊，在Simulink中實現(xiàn)對虛擬樣機(jī)的控制操作。還有很多中職學(xué)校與一些工業(yè)企業(yè)建立了“供應(yīng)機(jī)制”，這也學(xué)生實踐操作也開設(shè)了新的平臺，以數(shù)字化工廠為實踐平臺，這大大提高了學(xué)生的動手實踐能力，同時也為學(xué)生提供了創(chuàng)新學(xué)習(xí)的機(jī)會[5]。

2.3 鼓勵自我探索

對于中職學(xué)生來說，教師的一句鼓勵、一句褒獎都是好的，《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》本身是一門較難的課程，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的時候存在著理論掌握不扎實、實踐操作不具體等情況，面對這些問題教師都應(yīng)該以平和的心態(tài)與學(xué)生溝通，幫助學(xué)生找出自身存在的問題，并啟發(fā)學(xué)生用正確的思路去分析問題，多鼓勵學(xué)生進(jìn)行自我探索。例如，教師可以設(shè)置期末綜合評分系統(tǒng)，以此來激勵學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程本身難度較大，涉及范圍較廣，教師應(yīng)當(dāng)運用正確的心態(tài)去看待問題，不要一味地采用“填鴨式”教學(xué)，一定要注重培養(yǎng)學(xué)生的積極性，權(quán)衡教學(xué)內(nèi)容，真正地做到因材施教。

3 結(jié)語

《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》課程對于大多數(shù)學(xué)生來說很難，對于教師而言也有很大挑戰(zhàn)，教師應(yīng)當(dāng)緊跟時代潮流，明確教學(xué)目標(biāo)，改善教學(xué)體系，注重多實踐教學(xué)。要讓學(xué)生明確地認(rèn)識到機(jī)器人教學(xué)的未來發(fā)展前景，只有將課堂與實際聯(lián)系起來，才能夠讓學(xué)生更清楚地認(rèn)識所學(xué)知識的價值和魅力，這為中職 《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》教學(xué)帶來很大幫助，相信在后續(xù)的教學(xué)過程中會有不斷的改進(jìn)和完善，中職教學(xué)效率也會大大提升。