朱巍峰

摘要：以《工業(yè)機器人編程與控制》課程為載體，進行了混合式教學設計，并對實施后的教學效果進行了分析。通過教學實施，教學效果非常明顯，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：學生操作熟練度提高;機器人運行效率提高;學生規(guī)范操作，杜絕碰撞事故。

關鍵詞：課程改革 混合式教學 信息化

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

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

一、課程基本情況

《工業(yè)機器人編程與控制》是工業(yè)機器人技術專業(yè)的核心課程，主要滿足工業(yè)機器人系統(tǒng)設計、工業(yè)機器人編程、工業(yè)機器人安裝調(diào)試等崗位中工業(yè)機器人編程能力的需要。課程的學習，能夠使學生掌握工業(yè)機器人基本操作與應用、工業(yè)機器人編程方法和能力。本課程能夠為學生的畢業(yè)綜合實踐、頂崗實習、技術創(chuàng)新、技能競賽等后續(xù)活動提供條件。

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

在課程內(nèi)容的具體安排上，采取了項目化教學。選用搬運、碼垛兩個實際案例作為載體進行教學，運用“做中學”的方式，以學生動手實踐為主，穿插必要的理論知識，充分發(fā)揮學生的主動性。

二、混合式教學設計

在本課程使用了混合式教學方法。在學習過程中，將面授教學與在線學習相融合，以達到有效學習。

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

使用混合式教學設計，將教學過程分為課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)。

（一）課前環(huán)節(jié)

學生課前通過觀看教學視頻完成理論知識的學習;通過課前測試及時掌握自學的成效;通過討論和課前作業(yè)對課堂任務進行預習。教師通過網(wǎng)絡平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)掌握學生對于課前內(nèi)容的掌握程度，完善課堂教學內(nèi)容和活動。

（二）課中環(huán)節(jié)

課中首先分析課前任務的完成情況，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。

學生通過游戲教學、仿真練習、實操訓練等方式完成課堂任務。在課堂上注重學生之間的交流，讓學生的思想碰撞，解決課程的重點問題。通過游戲教學，激發(fā)學生的學習興趣，在游戲中對于錯誤操作的快速反饋，幫助聚焦任務中的關鍵問題。

在實操訓練中，教師引導學生使用網(wǎng)絡資源自主解決問題;使用網(wǎng)絡平臺進行組間交流。通過成果展示，在討論中發(fā)現(xiàn)存在的問題，修改和完善任務實施方案。通過實操訓練先分析任務，再確定任務實施方案，最后任務實施。反復實施然后再修改的過程，培養(yǎng)了學生的工程意識。在反復的操作訓練中培養(yǎng)了學生的職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神。

（三）課后環(huán)節(jié)

課后完成課堂任務的總結(jié)以及拓展任務。其中必做的是對課堂活動的歸納和總結(jié)。課后的拓展提高任務是選做的。提供企業(yè)實際的案例和技術文檔，學習能力強的學生可以在仿真工作站中進行仿真操作，完成后提交仿真文件。

三、信息化的教學環(huán)境

（一）線上環(huán)境

線上環(huán)境為學校的網(wǎng)絡教學平臺和慕課手機平臺。在線上學生觀看課前教學視頻，參與討論，完成課前測試和作業(yè)。為混合式教學設計的課前和課后環(huán)節(jié)提供支持。

（二）線下環(huán)境

線下環(huán)境為工業(yè)機器人實訓室。擁有9套工業(yè)機器人實訓臺以及9套仿真工作站。在實訓室中學生通過虛擬仿真和實操相結(jié)合的方式進行技能訓練。教師引導學生利用線上環(huán)境中的資源，自主解決遇到的實際問題。在實操過程中培養(yǎng)學生的職業(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，按照實訓室中工業(yè)機器人實訓臺的設備功能，在RobotStudio軟件中進行二次開發(fā)，制作了工業(yè)機器人仿真工作站。學生可以在仿真工作站中操作訓練，能夠完成實際設備中90%的編程和調(diào)試任務。

2.仿真工作站滿足學生課外的操作需求

在混合式教學設計中使用仿真工作站，將以前只能在課堂中通過操作設備學習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。學生通過自學教學視頻，在仿真工作站操作驗證，理論聯(lián)系實踐，實現(xiàn)做學一體。學生通過自主完成仿真任務，從中獲得成就感，從而激發(fā)學習興趣。

3.虛實結(jié)合解決課程難點

本課程的難點之一就是路徑的規(guī)劃問題，在實操中無法解決。主要問題在于機器人的運行路徑不直觀，只能依靠肉眼區(qū)分。這就導致學生對于路徑規(guī)劃只能作出大致的判斷，教師也很難量化地評價其好壞。使用了仿真工作站以后，可以實時顯示機器人的運動軌跡，學生每次調(diào)整參數(shù)后，都能夠直觀地看到運行軌跡的變化。這種直觀且實時的反饋，有效地激勵了學生的學習動力。學生愿意花費更多的精力進行程序調(diào)試，嘗試獲得最佳的運行效果，然后將優(yōu)化后的程序?qū)雽嶋H設備進行調(diào)試。

四、課改實施效果

通過教學實施，教學效果非常明顯，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。

（一）學生操作熟練程度提高

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

（二）機器人運行效率提高

本課程內(nèi)容包括三個任務，分別為工業(yè)機器人手動操作、工業(yè)機器人搬運任務、工業(yè)機器人碼垛任務。比較本屆和往屆學生的信息，看出采用現(xiàn)行教學模式后，學生任務完成的質(zhì)量大幅提高。和往屆學生相比，三個任務中機器人的運行效率都得到了明顯的提高。學生在完成工作任務的基礎上，能夠有更高的要求。學生會仔細規(guī)劃機器人的路徑和節(jié)拍，追求更高的效率。可以看出學生具備了一定的職業(yè)素養(yǎng)。

（三）學生規(guī)范操作，杜絕碰撞事故

在教學中注重學生的安全教育，通過電腦游戲?qū)⒉环奖阊菔镜腻e誤操作直觀地展示給學生。學生在操作訓練時為了避免這些問題，必須遵守正確的操作規(guī)范。通過課程的學習活動，最終形成了正確的操作規(guī)范。在期末的實操考核中，沒有發(fā)生一起機器人碰撞事故。操作和編程都是基本功，在期末時不應該出現(xiàn)錯誤，可見往屆的教學并不能完全達到預期的教學目標。而在本屆學生中通過實施混合課改，真正達成了教學目標。

五、結(jié)語

這次混合式教學改革的實施，取得了很好的教學效果。多種形式的教學活動設計，受到了學生的歡迎，學生的課堂積極性很高。通過混合式教學改革，實現(xiàn)了“學生為主體、教師為主導”的教學理念。實踐證明，混合式教學改革對于《工業(yè)機器人編程與控制》這門課程是有效的，而且效果明顯。應當繼續(xù)實施和研究這個方法，在今后的教學中可以進一步優(yōu)化課程設計，以取得更好的成效。

參考文獻：

[1]張玉榮.混合式教學中學習參與對線上學習平臺持續(xù)使用意愿影響研究[J].高教學刊，2019（7）.

[2]張雁芳.基于微課的混合式教學在應用技術型高校數(shù)學建模課程中的應用探索[J].中國農(nóng)村教育，2019（6）.

責任編輯：趙慧敏