張秀華，溥 江，姚 宏，蘇亞鋒，唐正強(qiáng)

(1.貴州民族大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，貴州省 貴陽(yáng)市 550025；2.貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴州省 貴陽(yáng)市 550025)

0 引言

“中國(guó)制造2025”、“工業(yè)4.0”的提出是制造業(yè)轉(zhuǎn)型、升級(jí)、創(chuàng)新及發(fā)展的重要標(biāo)志，是推動(dòng)制造業(yè)逐步轉(zhuǎn)向智能化、信息化及數(shù)字化方向的主要助力。以智能機(jī)器人為代表的智能制造及高端裝備是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要組成，作為目前最先進(jìn)的生產(chǎn)工具，智能機(jī)器人將改變制造業(yè)的生產(chǎn)方式及傳統(tǒng)模式。如今諸多高校陸續(xù)開(kāi)展機(jī)器人相關(guān)課程，主要是為了培養(yǎng)既能系統(tǒng)掌握機(jī)器人理論知識(shí)，還能切實(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題并具有創(chuàng)新能力的人才，滿足企業(yè)在智能制造方面的迫切需求[1，2]。

作為理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，《工業(yè)機(jī)器人》理論較深、公式繁多，且融合多學(xué)科知識(shí)。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往一知半解，畏難退縮，缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，教學(xué)效果不理想。如何改變課程教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)主動(dòng)性及求知欲，提高學(xué)習(xí)效率，是當(dāng)下必須探討的問(wèn)題。

1 《工業(yè)機(jī)器人》課程存在的問(wèn)題

(1)該課程是一門交叉性學(xué)科，幾乎涵蓋機(jī)械專業(yè)所有基礎(chǔ)理論與原理，抽象的理論與原理造成學(xué)生的畏懼感，導(dǎo)致對(duì)這門課程喪失興趣[3]；

(2)各知識(shí)點(diǎn)之間邏輯關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生在理解和應(yīng)用這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)有一定困難；

(3)傳統(tǒng)教學(xué)方式是課堂講授教學(xué)，教師占主體地位，學(xué)生參與度不夠，過(guò)于偏重理論灌輸，忽視學(xué)生分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)[4]；

(4)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)疑問(wèn)時(shí)，往往得不到及時(shí)有效地解決，一方面是課時(shí)量的限制，教師不能及時(shí)解答學(xué)生疑問(wèn)，另一方面是配套的學(xué)習(xí)資源缺乏。這就導(dǎo)致積累的問(wèn)題越來(lái)越多，學(xué)生的興趣、耐心逐漸耗光。

本文以微課為教學(xué)模式，對(duì)該課程提供有效的學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，從而提高教學(xué)效果。

2 微課理論及教學(xué)特點(diǎn)

微課是指基于現(xiàn)代信息技術(shù)、按照認(rèn)知規(guī)律，將學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)內(nèi)容及拓展素材等以零散化、碎片化形態(tài)展現(xiàn)的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源[5]。針對(duì)某一具體知識(shí)點(diǎn)完成教學(xué)設(shè)計(jì)后以微視頻的形式呈現(xiàn)，微課制作過(guò)程主要包括教學(xué)內(nèi)容選擇及教學(xué)設(shè)計(jì)、腳本設(shè)計(jì)、資源準(zhǔn)備、視頻的錄制、視頻的編輯和發(fā)布等環(huán)節(jié)[6]，如圖1所示。其短小、精煉，瞄準(zhǔn)問(wèn)題關(guān)鍵進(jìn)行解決，已成為一種將傳統(tǒng)課堂教學(xué)主題化、細(xì)微化及便捷化的現(xiàn)代教學(xué)新模式。

圖1 微課制作流程

對(duì)比傳統(tǒng)課堂教學(xué)，微課具有以下特點(diǎn)：

(1)課程時(shí)間短、資源容量小

使用信息技術(shù)對(duì)課程中核心內(nèi)容進(jìn)行錄制編輯，制作成時(shí)長(zhǎng)5～10分鐘、大小幾十兆的視頻。相對(duì)傳統(tǒng)五十分鐘的一節(jié)課，微課以精簡(jiǎn)或分步的教學(xué)模式傳輸給學(xué)生，使學(xué)生更能集中精力、提起興趣來(lái)學(xué)習(xí)視頻內(nèi)容，從而提高學(xué)習(xí)效率。視頻格式一般為rm、wmv、mp4等流媒體格式，既支持網(wǎng)絡(luò)在線播放也可下載保存到終端設(shè)備，達(dá)到移動(dòng)學(xué)習(xí)效果[7]。

(2)課程內(nèi)容精煉、目標(biāo)明確

針對(duì)具體一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，一節(jié)微課就是一個(gè)主題，該主題圍繞著問(wèn)題的解決展開(kāi)。精簡(jiǎn)的示范案例一般是經(jīng)典和教師擅長(zhǎng)的，這樣能使教師最大程度發(fā)揮教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容表達(dá)得更清晰更生動(dòng)，也更容易使學(xué)生掌握。

(3)傳播迅速、反饋及時(shí)

學(xué)生可在課程發(fā)布的第一時(shí)間通過(guò)終端設(shè)備看到教學(xué)視頻，便可進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)及合理安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，不必再等到老師來(lái)上課才能學(xué)習(xí)到這些內(nèi)容。對(duì)于自主學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題和困惑，可隨時(shí)傳遞給教師進(jìn)行互動(dòng)，教師根據(jù)學(xué)生反饋的情況，及時(shí)對(duì)課程進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

3 基于微課的《工業(yè)機(jī)器人》課程教學(xué)模式改革

(1)選擇恰當(dāng)?shù)奈⒄n主題

要將五十分鐘的傳統(tǒng)課堂講授內(nèi)容以十分鐘左右的微課形式體現(xiàn)，特別對(duì)于工科那些理論性強(qiáng)、枯燥且難懂的知識(shí)點(diǎn)，不僅要能夠吸引學(xué)生注意力，還要求學(xué)生能在學(xué)習(xí)完每個(gè)視頻后能對(duì)所涉及的內(nèi)容有較深刻的理解和掌握，以此來(lái)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣及提升教學(xué)效果。故通常以課程的重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作為微課主題選擇的依據(jù)。

(2)微課教學(xué)設(shè)計(jì)

在確定微課主題后，基于課程知識(shí)點(diǎn)分析、學(xué)生需求分析等條件確定教學(xué)目標(biāo)；根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)對(duì)象進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)；采用合適的方式實(shí)施微課教學(xué)；課堂教學(xué)完成后進(jìn)行效果評(píng)估。

(3)基于《工業(yè)機(jī)器人》課程微課教學(xué)案例設(shè)計(jì)

《工業(yè)機(jī)器人》課程的部分內(nèi)容理論性強(qiáng)，概念較多、且易混淆，還需要學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力。例如，在學(xué)習(xí)“機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)”這部分內(nèi)容時(shí)，就需明確機(jī)器人手部瞬時(shí)的位姿，那么如何確定其手部的空間位姿呢?通常將坐標(biāo)系建立在機(jī)器人的關(guān)節(jié)上，這些坐標(biāo)系間的相對(duì)位置和方向可用坐標(biāo)變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，即建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。那么各關(guān)節(jié)上坐標(biāo)系的方向如何確定?相鄰兩個(gè)坐標(biāo)系之間的相對(duì)變換量如何確定?通常采用“D-H參數(shù)法”解決上述問(wèn)題。該部分內(nèi)容概念多、易混淆，如果按照傳統(tǒng)課堂講授方式，學(xué)生理解掌握較困難。采用包含動(dòng)畫及講解的微視頻方式，可以使學(xué)生更直觀、更易理解地掌握這部分內(nèi)容。

基于前述微課教學(xué)設(shè)計(jì)原則，首先根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和課程特點(diǎn)進(jìn)行微課教學(xué)設(shè)計(jì)，撰寫制作微教案，主要包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法選擇與設(shè)計(jì)、教學(xué)重難點(diǎn)、教學(xué)過(guò)程及相關(guān)的課后思考題，最后將教學(xué)內(nèi)容錄制編輯成微視頻?！豆I(yè)機(jī)器人》微教案見(jiàn)表1。

表1 《工業(yè)機(jī)器人》課程微教案

4 結(jié)語(yǔ)

微課應(yīng)用在高校專業(yè)課教學(xué)中，可在一定程度上減少學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷、促進(jìn)其自主學(xué)習(xí)，以達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量目的。文章基于傳統(tǒng)教學(xué)模式下《工業(yè)機(jī)器人》課程存在的弊端、微課在高校的發(fā)展現(xiàn)狀及《工業(yè)機(jī)器人》課程特點(diǎn)分析，提出了相應(yīng)的微課教學(xué)模式，并針對(duì)一具體主題做了教學(xué)設(shè)計(jì)，這對(duì)提高相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量、盡快促進(jìn)微課進(jìn)入課堂有一定參考意義。