朱巍峰

摘要：以《工業(yè)機(jī)器人編程與控制》課程為載體，進(jìn)行了混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，并對實(shí)施后的教學(xué)效果進(jìn)行了分析。通過教學(xué)實(shí)施，教學(xué)效果非常明顯，不論是操作熟練度還是程序的正確率都大為提升，主要體現(xiàn)在：學(xué)生操作熟練度提高;機(jī)器人運(yùn)行效率提高;學(xué)生規(guī)范操作，杜絕碰撞事故。

關(guān)鍵詞：課程改革 混合式教學(xué) 信息化

中圖分類號：G724? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1009—5349（2019）17—0218—02

《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》提出，要適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需求，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方式方法。其中明確地指出了高職課程改革中的信息化建設(shè)要求。課程的信息化建設(shè)和改革有很多方法，本文采用的是混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。在過去的一年中，筆者對《工業(yè)機(jī)器人編程與控制》這門課程進(jìn)行了混合式教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施。本文對課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施效果等方面進(jìn)行了分析。

一、課程基本情況

《工業(yè)機(jī)器人編程與控制》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程，主要滿足工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人編程、工業(yè)機(jī)器人安裝調(diào)試等崗位中工業(yè)機(jī)器人編程能力的需要。課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人基本操作與應(yīng)用、工業(yè)機(jī)器人編程方法和能力。本課程能夠?yàn)閷W(xué)生的畢業(yè)綜合實(shí)踐、頂崗實(shí)習(xí)、技術(shù)創(chuàng)新、技能競賽等后續(xù)活動(dòng)提供條件。

通過本課程的教學(xué)，學(xué)生能夠了解工業(yè)機(jī)器人的組成、分類;理解工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù);理解工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制方法;熟悉工業(yè)機(jī)器人操作方式;掌握工業(yè)機(jī)器人的編程和調(diào)試方法。

在課程內(nèi)容的具體安排上，采取了項(xiàng)目化教學(xué)。選用搬運(yùn)、碼垛兩個(gè)實(shí)際案例作為載體進(jìn)行教學(xué)，運(yùn)用“做中學(xué)”的方式，以學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐為主，穿插必要的理論知識，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。

二、混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

在本課程使用了混合式教學(xué)方法。在學(xué)習(xí)過程中，將面授教學(xué)與在線學(xué)習(xí)相融合，以達(dá)到有效學(xué)習(xí)。

相對于傳統(tǒng)教學(xué)模式，混合教學(xué)模式能夠更好地秉承“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”理念;以能力培養(yǎng)為主，注重將面授教學(xué)與在線教學(xué)的互補(bǔ)，發(fā)揮最大優(yōu)勢;結(jié)合線上線下的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的過程性評價(jià)。

使用混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，將教學(xué)過程分為課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)。

（一）課前環(huán)節(jié)

學(xué)生課前通過觀看教學(xué)視頻完成理論知識的學(xué)習(xí);通過課前測試及時(shí)掌握自學(xué)的成效;通過討論和課前作業(yè)對課堂任務(wù)進(jìn)行預(yù)習(xí)。教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)掌握學(xué)生對于課前內(nèi)容的掌握程度，完善課堂教學(xué)內(nèi)容和活動(dòng)。

（二）課中環(huán)節(jié)

課中首先分析課前任務(wù)的完成情況，通過小組展示、分組討論等方法，解決課前的問題。然后引入課堂的任務(wù)。

學(xué)生通過游戲教學(xué)、仿真練習(xí)、實(shí)操訓(xùn)練等方式完成課堂任務(wù)。在課堂上注重學(xué)生之間的交流，讓學(xué)生的思想碰撞，解決課程的重點(diǎn)問題。通過游戲教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在游戲中對于錯(cuò)誤操作的快速反饋，幫助聚焦任務(wù)中的關(guān)鍵問題。

在實(shí)操訓(xùn)練中，教師引導(dǎo)學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)資源自主解決問題;使用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行組間交流。通過成果展示，在討論中發(fā)現(xiàn)存在的問題，修改和完善任務(wù)實(shí)施方案。通過實(shí)操訓(xùn)練先分析任務(wù)，再確定任務(wù)實(shí)施方案，最后任務(wù)實(shí)施。反復(fù)實(shí)施然后再修改的過程，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識。在反復(fù)的操作訓(xùn)練中培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神。

（三）課后環(huán)節(jié)

課后完成課堂任務(wù)的總結(jié)以及拓展任務(wù)。其中必做的是對課堂活動(dòng)的歸納和總結(jié)。課后的拓展提高任務(wù)是選做的。提供企業(yè)實(shí)際的案例和技術(shù)文檔，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生可以在仿真工作站中進(jìn)行仿真操作，完成后提交仿真文件。

三、信息化的教學(xué)環(huán)境

（一）線上環(huán)境

線上環(huán)境為學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和慕課手機(jī)平臺。在線上學(xué)生觀看課前教學(xué)視頻，參與討論，完成課前測試和作業(yè)。為混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的課前和課后環(huán)節(jié)提供支持。

（二）線下環(huán)境

線下環(huán)境為工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室。擁有9套工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)臺以及9套仿真工作站。在實(shí)訓(xùn)室中學(xué)生通過虛擬仿真和實(shí)操相結(jié)合的方式進(jìn)行技能訓(xùn)練。教師引導(dǎo)學(xué)生利用線上環(huán)境中的資源，自主解決遇到的實(shí)際問題。在實(shí)操過程中培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神。

（三）仿真工作站

1.自主開發(fā)的仿真工作站

在課程中，按照實(shí)訓(xùn)室中工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)臺的設(shè)備功能，在RobotStudio軟件中進(jìn)行二次開發(fā)，制作了工業(yè)機(jī)器人仿真工作站。學(xué)生可以在仿真工作站中操作訓(xùn)練，能夠完成實(shí)際設(shè)備中90%的編程和調(diào)試任務(wù)。

2.仿真工作站滿足學(xué)生課外的操作需求

在混合式教學(xué)設(shè)計(jì)中使用仿真工作站，將以前只能在課堂中通過操作設(shè)備學(xué)習(xí)的操作技能放在課前環(huán)節(jié)完成，比如各類編程指令的使用。學(xué)生通過自學(xué)教學(xué)視頻，在仿真工作站操作驗(yàn)證，理論聯(lián)系實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)做學(xué)一體。學(xué)生通過自主完成仿真任務(wù)，從中獲得成就感，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.虛實(shí)結(jié)合解決課程難點(diǎn)

本課程的難點(diǎn)之一就是路徑的規(guī)劃問題，在實(shí)操中無法解決。主要問題在于機(jī)器人的運(yùn)行路徑不直觀，只能依靠肉眼區(qū)分。這就導(dǎo)致學(xué)生對于路徑規(guī)劃只能作出大致的判斷，教師也很難量化地評價(jià)其好壞。使用了仿真工作站以后，可以實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，學(xué)生每次調(diào)整參數(shù)后，都能夠直觀地看到運(yùn)行軌跡的變化。這種直觀且實(shí)時(shí)的反饋，有效地激勵(lì)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。學(xué)生愿意花費(fèi)更多的精力進(jìn)行程序調(diào)試，嘗試獲得最佳的運(yùn)行效果，然后將優(yōu)化后的程序?qū)雽?shí)際設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。

四、課改實(shí)施效果

通過教學(xué)實(shí)施，教學(xué)效果非常明顯，不論是操作熟練程度還是程序的正確率都大為提升，主要為以下幾點(diǎn)。

（一）學(xué)生操作熟練程度提高

從期末的實(shí)操考核情況來看，完成考核任務(wù)所用的時(shí)間大為減少。往屆學(xué)生平均用時(shí)約50分鐘，本屆學(xué)生減至35分鐘。以往學(xué)生由于操作不熟練，時(shí)間大多用在調(diào)整機(jī)器人位置上。而現(xiàn)在將工作重點(diǎn)放在程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試上，對能力的提高更有幫助。

（二）機(jī)器人運(yùn)行效率提高

本課程內(nèi)容包括三個(gè)任務(wù)，分別為工業(yè)機(jī)器人手動(dòng)操作、工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)任務(wù)、工業(yè)機(jī)器人碼垛任務(wù)。比較本屆和往屆學(xué)生的信息，看出采用現(xiàn)行教學(xué)模式后，學(xué)生任務(wù)完成的質(zhì)量大幅提高。和往屆學(xué)生相比，三個(gè)任務(wù)中機(jī)器人的運(yùn)行效率都得到了明顯的提高。學(xué)生在完成工作任務(wù)的基礎(chǔ)上，能夠有更高的要求。學(xué)生會(huì)仔細(xì)規(guī)劃機(jī)器人的路徑和節(jié)拍，追求更高的效率?？梢钥闯鰧W(xué)生具備了一定的職業(yè)素養(yǎng)。

（三）學(xué)生規(guī)范操作，杜絕碰撞事故

在教學(xué)中注重學(xué)生的安全教育，通過電腦游戲?qū)⒉环奖阊菔镜腻e(cuò)誤操作直觀地展示給學(xué)生。學(xué)生在操作訓(xùn)練時(shí)為了避免這些問題，必須遵守正確的操作規(guī)范。通過課程的學(xué)習(xí)活動(dòng)，最終形成了正確的操作規(guī)范。在期末的實(shí)操考核中，沒有發(fā)生一起機(jī)器人碰撞事故。操作和編程都是基本功，在期末時(shí)不應(yīng)該出現(xiàn)錯(cuò)誤，可見往屆的教學(xué)并不能完全達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。而在本屆學(xué)生中通過實(shí)施混合課改，真正達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。

五、結(jié)語

這次混合式教學(xué)改革的實(shí)施，取得了很好的教學(xué)效果。多種形式的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，受到了學(xué)生的歡迎，學(xué)生的課堂積極性很高。通過混合式教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)了“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。實(shí)踐證明，混合式教學(xué)改革對于《工業(yè)機(jī)器人編程與控制》這門課程是有效的，而且效果明顯。應(yīng)當(dāng)繼續(xù)實(shí)施和研究這個(gè)方法，在今后的教學(xué)中可以進(jìn)一步優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，以取得更好的成效。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：趙慧敏