冷雪鋒 任愛珍 蔣正炎

(常州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164)

2020年9月，教育部等九部門關(guān)于印發(fā)《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃(2020—2023年)》的通知(教職成〔2020〕7號)指出：“鼓勵(lì)職業(yè)學(xué)校利用現(xiàn)代信息技術(shù)推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革，滿足學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求，大力推進(jìn)‘互聯(lián)網(wǎng)+’‘智能+’教育新形態(tài)，推動(dòng)教育教學(xué)變革創(chuàng)新。探索建設(shè)政府引導(dǎo)、市場參與的職業(yè)教育資源共建共享機(jī)制，服務(wù)課程開發(fā)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評價(jià)?！?/p>

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)模式與信息化技術(shù)的融合越來越深入，教育信息化已成為“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的新趨勢，線上線下混合式教學(xué)逐漸成為一種更符合認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)模式[1]?；旌鲜浇虒W(xué)融合了網(wǎng)絡(luò)在線開放課與傳統(tǒng)課堂教學(xué)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對二者的取長補(bǔ)短[2]，在線教學(xué)平臺的重要作用就是拓展了“教”和“學(xué)”的時(shí)間和空間[3]。因此，本文以工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”為例，探索以項(xiàng)目為載體，基于在線開放課程平臺，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)線上線下混合式的教學(xué)模式；將教、學(xué)、練相結(jié)合，使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的操作、編程和調(diào)試，提升其專業(yè)能力和非專業(yè)能力。

一、“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程分析

(一)課程分析

近年來，越來越多的高職院校開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)，該專業(yè)對學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力要求高[4]，需要持續(xù)創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段，提升教學(xué)質(zhì)量。

“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課，屬于“理論+實(shí)踐”一體化課程，該課程于2017年獲江蘇省高等學(xué)校在線開放課程立項(xiàng)，包含4個(gè)項(xiàng)目載體，共15個(gè)任務(wù)。如圖1 所示，每個(gè)任務(wù)又按照工作流程和工作內(nèi)容分成若干個(gè)子任務(wù)，由基于RobotStudio軟件的仿真案例、來源于企業(yè)的真實(shí)案例組成，項(xiàng)目的安排由淺入深、循序漸進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以螺旋上升的方式逐步提升學(xué)生的專業(yè)能力和非專業(yè)能力。

圖1 “工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程內(nèi)容

(二)學(xué)情分析

“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程以工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人建模、可編程控制器技術(shù)等課程為基礎(chǔ)，后續(xù)課程有機(jī)器人工裝夾具設(shè)計(jì)與應(yīng)用、工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成與調(diào)試等。本課程涉及工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的編寫、調(diào)試、維護(hù)等操作技能，實(shí)踐性比較強(qiáng)。

為了更好地因材施教，教學(xué)前，運(yùn)用在線評測系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行學(xué)前測評，運(yùn)用問卷星等實(shí)現(xiàn)學(xué)情分析。

(1)通過在線評測系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)前測評，測評學(xué)生對已學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握情況，按照學(xué)生的個(gè)體差異進(jìn)行合理分組，形成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、相互促進(jìn)。

(2)通過對班主任、以往任課教師進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果表明學(xué)生普遍基礎(chǔ)知識薄弱；大多數(shù)學(xué)生能獨(dú)立思考，個(gè)別學(xué)生缺乏良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)習(xí)積極性不高，上課注意力不集中，課后完成作業(yè)的質(zhì)量不高，生源的多樣化需要因材施教。

(3)通過對學(xué)生開展在線問卷調(diào)查，結(jié)果表明學(xué)生普遍認(rèn)為專業(yè)課的知識點(diǎn)相對較難，學(xué)起來有一定難度，重點(diǎn)和難點(diǎn)較難掌握；喜歡動(dòng)手操作、理論與實(shí)踐相結(jié)合的授課方式，希望在課中和課后增加練習(xí)和實(shí)踐的機(jī)會；對工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)知識非常感興趣，希望多接觸企業(yè)案例，用仿真和工業(yè)機(jī)器人設(shè)備解決實(shí)際問題；希望教師在教學(xué)過程中多運(yùn)用學(xué)做結(jié)合和信息化的教學(xué)手段，采用微課的形式講解相關(guān)知識，在任務(wù)實(shí)施過程中，豐富專業(yè)知識，提高專業(yè)技能。

二、“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程的教學(xué)策略

在對“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程進(jìn)行課程和學(xué)情分析后，制訂本課程的教學(xué)策略。

“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程教學(xué)采用基于省級在線開放課程的線上線下混合式教學(xué)模式，充分發(fā)揮線上和線下的優(yōu)勢，線上運(yùn)用在線開放課程平臺、互動(dòng)教學(xué)平臺以及QQ群或者微信群等，線下運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐一體化教學(xué)；以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，教、學(xué)、練相結(jié)合，實(shí)時(shí)關(guān)注每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)給予肯定和鼓勵(lì)。

采用基于項(xiàng)目的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法。以企業(yè)項(xiàng)目為教學(xué)載體，以基于RobotStudio的仿真工作站和基于企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目的工業(yè)機(jī)器人工作站為操作平臺，虛實(shí)結(jié)合，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生的操作技能。在任務(wù)實(shí)施過程中，以基本訓(xùn)練為學(xué)習(xí)途徑，充分運(yùn)用討論、匯報(bào)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、溝通表達(dá)能力；以拓展訓(xùn)練為鞏固途徑，加深學(xué)生學(xué)習(xí)記憶，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

多種信息化教學(xué)手段相結(jié)合，運(yùn)用在線開放課程平臺、互動(dòng)教學(xué)平臺、QQ群或者微信群等線上平臺實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)、測驗(yàn)、課堂練習(xí)和討論等，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；運(yùn)用企業(yè)案例或者三維動(dòng)畫進(jìn)行任務(wù)導(dǎo)入，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；運(yùn)用RobotStudio軟件搭建仿真工作站，實(shí)現(xiàn)虛擬示教、軌跡規(guī)劃和離線編程，解決教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

三、基于在線開放課程平臺的混合式教學(xué)模式的構(gòu)建和實(shí)施

以項(xiàng)目為載體，構(gòu)建基于在線開放課程的混合式教學(xué)模式，在任務(wù)實(shí)施過程中，促使學(xué)生向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化，充分發(fā)揮教師監(jiān)控教學(xué)過程以及主導(dǎo)性的作用[5]。

以“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程的“項(xiàng)目四：工業(yè)機(jī)器人綜合訓(xùn)練”中的“任務(wù)1 搬運(yùn)工作站編程與調(diào)試”為例，按照工作流程和工作內(nèi)容將任務(wù)1分解為“子任務(wù)1 搬運(yùn)工作站的軌跡規(guī)劃”“子任務(wù)2 搬運(yùn)工作站的編程設(shè)計(jì)”“子任務(wù)3 搬運(yùn)工作站的系統(tǒng)調(diào)試”“子任務(wù)4 搬運(yùn)工作站的拓展練習(xí)”，使學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)的工作過程，熟練示教目標(biāo)點(diǎn)，熟練掌握工業(yè)機(jī)器人常用編程指令的使用方法，能夠根據(jù)搬運(yùn)方式編寫和調(diào)試工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)程序。

在任務(wù)實(shí)施前，教學(xué)團(tuán)隊(duì)集體備課，準(zhǔn)備教學(xué)材料，研討教學(xué)方法和教學(xué)手段。任務(wù)實(shí)施分課前自主預(yù)習(xí)階段、課中互動(dòng)學(xué)習(xí)階段、課后拓展鞏固階段共三個(gè)階段，見表1。

表1 任務(wù)實(shí)施過程

(一)課前自主預(yù)習(xí)階段

教師引導(dǎo)學(xué)生完成網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)完成后，通過課前小測驗(yàn)，測評預(yù)習(xí)的效果。

(二)課中互動(dòng)學(xué)習(xí)階段

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考、討論、匯報(bào)，確定各個(gè)子任務(wù)。學(xué)生在分組練習(xí)過程中，教師巡回指導(dǎo)、示范答疑，完成基本任務(wù)的相應(yīng)階段目標(biāo)點(diǎn)后，通過學(xué)生自評、組內(nèi)組間互評，以及教師評價(jià)，運(yùn)用慕課堂、雨課堂等互動(dòng)教學(xué)平臺發(fā)布課堂練習(xí)，分階段測評學(xué)生的掌握情況?；救蝿?wù)完成后，學(xué)生到在線開放課程平臺進(jìn)行隨堂測驗(yàn)，測評學(xué)生對基本任務(wù)的掌握情況，教師對任務(wù)進(jìn)行總結(jié)，指出在操作過程中的要點(diǎn)，學(xué)生分組匯報(bào)，進(jìn)行任務(wù)的反思。

(三)課后拓展鞏固階段

學(xué)生利用課后的業(yè)余時(shí)間以小組為單位認(rèn)真討論和查閱資料確定工作方案，到開放實(shí)驗(yàn)室的工業(yè)機(jī)器人教學(xué)平臺上完成拓展任務(wù)的操作練習(xí)，教師根據(jù)任務(wù)的完成情況和創(chuàng)新程度進(jìn)行評價(jià)，對于典型任務(wù)，邀請企業(yè)工程師進(jìn)行點(diǎn)評。通過拓展練習(xí)，引發(fā)學(xué)生更深層次思考，促進(jìn)知識、技能遷移能力進(jìn)一步提高[6]。

考核評價(jià)貫穿整個(gè)任務(wù)實(shí)施過程，構(gòu)建線上與線下相融合、過程性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合的全過程多元化的考核評價(jià)體系，檢查學(xué)生是否積極參與學(xué)習(xí)，是否具備了教學(xué)目標(biāo)規(guī)定的相應(yīng)能力及技能[7]。

任務(wù)完成后，教師通過自評、互評、學(xué)生滿意度調(diào)查以及學(xué)生座談會對教學(xué)進(jìn)行全方面多維度教學(xué)反饋，使教學(xué)形成閉環(huán)，持續(xù)改進(jìn)，穩(wěn)步提升教學(xué)質(zhì)量。

四、教學(xué)效果與教學(xué)反思

(一)教學(xué)滿意度

對2020級機(jī)器人331班的26名學(xué)生分別從教學(xué)資源、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)手段、學(xué)習(xí)成效五個(gè)維度進(jìn)行滿意度調(diào)查。其中，92% 的學(xué)生對線上和線下教學(xué)資源非常滿意，認(rèn)為通過采用PPT課件、微課視頻、三維動(dòng)畫、企業(yè)案例、練習(xí)和測驗(yàn)題庫以及教材、講義等教學(xué)資源，能提高學(xué)習(xí)積極性，8% 的學(xué)生對線上和線下教學(xué)資源滿意；100% 的學(xué)生對混合式教學(xué)模式非常滿意，認(rèn)為運(yùn)用線上線下的混合式教學(xué)模式，通過課前、課中和課后三個(gè)階段，有效解決了教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量，熟練掌握了工業(yè)機(jī)器人的操作技能；96% 的學(xué)生對基于項(xiàng)目的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法非常滿意，認(rèn)為通過討論和匯報(bào)的方式能提高職業(yè)核心能力，提升了動(dòng)手操作能力，提高了分析問題與解決問題的能力，4% 的學(xué)生對所采用的教學(xué)方法滿意；100% 的學(xué)生對采用多種信息化教學(xué)手段非常滿意，對工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣；96% 的學(xué)生對學(xué)習(xí)成效非常滿意，認(rèn)為通過課程的學(xué)習(xí)豐富了專業(yè)知識，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力、溝通表達(dá)能力和創(chuàng)新能力,4%的學(xué)生對學(xué)習(xí)成效滿意。從以上問卷調(diào)查結(jié)果來看，學(xué)生整體上對這門課程的滿意度比較高。

(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度

對近三年的教學(xué)效果進(jìn)行分析，2018級選取線下教學(xué)模式的班級2018級機(jī)器人331班、2019級選取線上教學(xué)模式的班級2019級機(jī)器人331班、2020級選取混合式教學(xué)模式的班級2020級機(jī)器人331班，三個(gè)班級考核評價(jià)的方式和難度接近，從過程性評價(jià)、總結(jié)性評價(jià)以及總評成績來看，2020級混合式教學(xué)模式的班級，學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度最好，優(yōu)秀率、良好率均高于線下教學(xué)模式和線上教學(xué)模式的班級，如圖 2 所示。

圖2 近三年學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度

(三)教學(xué)成效

學(xué)生通過“工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試”課程學(xué)習(xí)，提高了對工業(yè)機(jī)器人的編程調(diào)試能力，提升了對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的興趣，鍛煉了溝通表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，學(xué)生也積極參加各類技能大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，以賽促學(xué)，不斷提升專業(yè)技能和非專業(yè)能力。

課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)不斷更新教學(xué)資源，在教學(xué)中持續(xù)創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段，提升了教學(xué)能力和信息化教學(xué)水平;多次參加微課教學(xué)比賽、信息化教學(xué)大賽和教師教學(xué)能力大賽，指導(dǎo)各類學(xué)生技能大賽和優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，并多次獲得優(yōu)異的成績，以賽促教，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

(四)教學(xué)反思

通過任務(wù)實(shí)施、考核評價(jià)和教學(xué)反饋，教師在教學(xué)中應(yīng)不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段，解決教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，持續(xù)豐富并優(yōu)化在線開放課程平臺上的教學(xué)資源，不斷完善考核題庫，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；學(xué)校應(yīng)加大教師培訓(xùn)力度，提供師資保障。