張國泉，黃福，楊勇，駱少明

（廣東技術師范大學 機電學院，廣東 廣州 510635）

一、引言

20世紀90年代，我國開始引入體驗式教學思想。在理論研究方面，陳亮[1]認為體驗式教學就是通過學生在實踐性問題解決中的親身經歷與實踐參與來引發(fā)學生的學習體驗。胡尚峰[2]認為體驗式教學是學生在親身體驗過程中理解并建構知識、發(fā)展能力、運用知識的一種互動教學模式。漆彥忠[3]認為體驗式教學是指在學生主體性之下，通過感官、實踐等多種認識途徑感知某事物的過程。在應用研究方面，張新香[4]在數(shù)控專業(yè)課教學中構建體驗式教學模式，有效培養(yǎng)了學生的綜合職業(yè)能力，促進了學生全面發(fā)展，提高了課堂教學效果。宋可[5]在室內設計專業(yè)中引入體驗式教學，通過對實物的考察，學生能更全面地掌握、提升專業(yè)知識與技能，提高學習效果。趙國棟[6]以中職計算機網絡服務器課程教學需求為基點，對體驗式教學在教學實踐中的應用展開分析，讓學生在切近實際工作環(huán)境的氛圍中，提升專業(yè)技術水平，為適應未來工作崗位打下牢固基礎。為此，筆者認為體驗式教學應該更注重學生的親身體驗與全面發(fā)展，由淺到深，循序漸進，讓學生體驗學習的快樂。但目前體驗式教學對中等職業(yè)學校的相關課程研究仍處于起步階段，需要不斷地創(chuàng)新與探索。

中等職業(yè)學校工業(yè)機器人專業(yè)注重培養(yǎng)德、智、體、美、工全面發(fā)展，從事工業(yè)機器人系統(tǒng)的安裝與調試工作，適應粵港澳大灣區(qū)新興行業(yè)的需求，具備基本的科學文化水平、較高的職業(yè)道德與素養(yǎng)、較強的綜合實踐能力與一定創(chuàng)新思維的高素質與高技能型人才。工業(yè)機器人廣泛應用于電子裝配、物流搬運、化工處理等各個行業(yè)中，具有很強的實踐性、綜合性、應用性。學生只有通過親身體驗，才能將具體概念升華為抽象概念，并在情境中體驗抽象概念的意義。將體驗式教學模式應用于工業(yè)機器人核心專業(yè)課程教學中，學生在情境中通過體驗獲得知識，契合中職學生的學習特點和規(guī)律，能有效提高學生學習積極性與教學效果。

二、體驗式教學模式在中職工業(yè)機器人核心專業(yè)課程中應用的優(yōu)勢

（一）中職學生的學情特點

首先，中職學生學習積極性不高成為目前大部分中職學校的教學難題。學生學習積極性低主要體現(xiàn)為內在和外在兩個方面：內在方面體現(xiàn)在大多數(shù)進入中職學校的學生普遍存在自卑感[7]；外在方面體現(xiàn)在教師教學方式以及課程評價方式單一，這往往會讓學生感覺到枯燥和無趣。其次，中職學生邏輯思維能力較弱，對過于抽象的理論知識理解難度大。最后，中職學生厭學情緒較大，厭倦傳統(tǒng)的知識單向傳遞的教學方式。但是中職學生的思維活躍，動手能力較強，有很強的表現(xiàn)欲望。因此，基于中職學生的特點，如何提高學生的學習積極性，實現(xiàn)知識傳播由單向到互動的轉型，是所有中職教師應該思考的問題。

（二）傳統(tǒng)教學模式的缺陷

傳統(tǒng)“滿堂灌”的教學模式，知識由教師到學生的單向輸送，學生獲得的是紙面上的間接經驗，忽略了學生親身參與的直接經驗，是抽象與枯燥的，這與中職學校的培養(yǎng)目標相違背。課程教學評價較為單一，將學習結果作為評價學生的準則，忽略了學生在學習過程中的行為表現(xiàn)，過于注重學習結果，這對于培養(yǎng)中職學生的自主學習與探究知識的能力是極為不利的。當學生的學習由主動變?yōu)楸粍訒r，學生的學習興趣就很容易降至“冰點”，教學效果得不到較好的保障。另外，中職工業(yè)機器人核心專業(yè)課程所涉及的知識內容較為抽象，理解存在一些困難，僅憑教師的理論講解，很難讓學生領悟到知識的內涵。因此，傳統(tǒng)的教學模式不適合培養(yǎng)中職學生的職業(yè)能力和道德素養(yǎng)，也不適合應用于實踐性、綜合性、應用性較強的學科。

（三）實施體驗式教學模式的優(yōu)點

體驗式教學模式是由美國體驗大師庫伯提出來的，是一種以“學生體驗”為基礎的創(chuàng)新教學模式。教育不是“銀行”，教學不是知識的存放，學習不是被動的接受、記憶和重復，學生只有通過質疑、實踐才能成為主動發(fā)展的主體[8]。學生“現(xiàn)場”體驗知識，經過反思和觀察，自主建構知識，然后主動應用到實際情境中，形成一個立體的“螺旋上升”的學習過程。表1 為傳統(tǒng)教學模式與體驗式教學模式的對比分析。

表1 傳統(tǒng)教學模式與體驗式教學模式比較

歌德曾在《浮士德》中說到：“理論都是灰色的，生活之樹常青”，抽象的概念是灰色的，而經過親身體驗產生的經驗感知是五彩繽紛的。體驗式教學將學生的學習環(huán)境從教室轉移到實際企業(yè)車間、辦公室，以及生活和工作的場所，突出學生學習的“真實性”。體驗式教學模式有利于培養(yǎng)學生的自主建構與運用知識的能力，通過學習情境的“真實性”，激發(fā)學生感知與領悟知識的能力，將教育方式由單向轉為互動，實現(xiàn)學生學習的主體性，明確學生的學習目標、學習方式以及學習基礎。體驗式教學模式的學習成果都是源于學生的親身體驗以及互動，這樣的教學模式更有利于培養(yǎng)學生良好的職業(yè)能力和道德素養(yǎng)。

三、體驗式教學模式在中職工業(yè)機器人核心課程中的構建

工業(yè)機器人專業(yè)具有實踐性、綜合性、應用性較強的特點，體驗式教學可以幫助學生更好地獲得專業(yè)技能與道德素養(yǎng)。以工業(yè)機器人專業(yè)教學目標為基礎，構建學生親身體驗為主，教師引導為輔的體驗式教學模式，圖1 為螺旋體驗式教學模式。從圖1 可以看出，工業(yè)機器人核心專業(yè)課程的內容是可以分解成多個具體的學習任務，教師要根據(jù)學生的學習目標、學習方式以及學習基礎來設置特定的學習情境。為提高學生的學習積極性和主動性，教師可以將當前較為流行的虛擬現(xiàn)實技術融入到教學情境中，利用學生對當前虛擬現(xiàn)實技術的好奇心，以“沉浸式”的情境呈現(xiàn)給學生。學生通過與環(huán)境的互動，一方面可以提高學習體驗感，從而激發(fā)學習的積極性，增強課堂學習效果，另一方面有利于學生自主建構與運用知識，幫助自己理解過于抽象化的概念，在體驗中獲得直接經驗，這是體驗式教學模式的核心環(huán)節(jié)。采用“感知體驗—自主體驗—強化體驗—反思體驗—內化體驗”這種螺旋式循序漸進的教學模式，促使體驗式教學的教學效果得到相應的提高。

圖1 螺旋體驗式教學模式

在工業(yè)機器人核心專業(yè)課程體驗式教學中，學生通過體驗可以解決學習疑問，實現(xiàn)知識傳遞由單向到互動的轉變，而非傳統(tǒng)教育中的“滿堂灌”。體驗式教學模式采用自主體驗、小組討論的方式，培養(yǎng)學生的合作意識，提高學生綜合實踐能力；體驗式教學模式本質上是提高學生對知識的遷移和應用能力，是通過具體實踐到理論再到具體實踐的“螺旋上升”的立體過程。

四、中職工業(yè)機器人核心課程體驗式教學模式實踐

學生是體驗式教學模式中的主體，教師是設計者及引導者。體驗式學習的過程一般分為四個階段，包括感知獲得階段、內涵縮小階段、感悟獲得階段和外延擴大階段。下面以工業(yè)機器人專業(yè)的核心課程工業(yè)機器人技術基礎中示教編程（MOVEJ 與MOVEL 指令的應用）為例，設計基于體驗式教學模式的工業(yè)機器人技術基礎課程教學過程。

（一）創(chuàng)設情境，感知體驗

盧梭堅持感覺論立場，認為“我們真正的老師是經驗和感覺”[9]。這說明感覺是學生學習知識的起源，通過模擬實際的生活或工作場景讓學生體驗，可以破除學生邏輯思維不強帶來的困擾，幫助學生解決心中的困惑。工業(yè)機器人專業(yè)知識源自于企業(yè)生產，可以代替人工作在危險、高溫、有毒等惡劣環(huán)境中，學生缺乏相關的生產經驗，對一些知識較為陌生。因此，在工業(yè)機器人專業(yè)教學中以虛擬現(xiàn)實技術為平臺，創(chuàng)設“沉浸式”的企業(yè)生產情境，從而將教學內容與生產情境相貫通，讓學生帶著好奇的心態(tài)進入學習情境，這是體驗式教學的第一階段。

教師先播放工業(yè)機器人的工具中心點TCP 運行視頻（如圖2所示），然后展示經工業(yè)機器人雕刻好的成品件，讓學生了解工業(yè)機器人的工具中心點TCP 運行的軌跡，從而讓學生認識到編程指令的選擇可以影響到工業(yè)機器人的運行軌跡及效率?？赐暌曨l后的學生就會產生深厚的好奇心，如：哪些路徑是使用MOVEJ 指令的？哪些路徑是使用MOVEL 指令的？哪種指令會出現(xiàn)死點？哪種指令可以大范圍無障礙運動？因此，保持學生最好的學習狀態(tài)就是引導學生帶著好奇心去感知體驗。

圖2 工業(yè)機器人運行圖

（二）提出問題，自主體驗

在學生對教學情境充滿好奇心時，教師通過任務驅動的教學方式進一步激發(fā)學生的學習興趣與探索欲望，在已有知識與未知知識之間搭建起一座“橋梁”。

首先，教師提出問題：MOVEJ 指令與MOVEL指令的區(qū)別是什么？然后教師利用虛擬現(xiàn)實技術高度仿真工業(yè)機器人在不同編程指令下的現(xiàn)場模擬效果，讓學生在虛擬平臺中體驗現(xiàn)場工業(yè)機器人運行的情況，如圖3所示。學生很容易發(fā)現(xiàn)在MOVEJ 指令下，工業(yè)機器人的工具中心點TCP 的運行軌跡是一條不確定的弧線，而在MOVEL 指令下，工業(yè)機器人的工具中心點TCP 運行軌跡是一條直線。此時，學生產生疑問：兩種指令都能讓工業(yè)機器人的工具中心點TCP 到達指定的位置，那他們之間的區(qū)別到底是什么？這兩種指令各有什么優(yōu)缺點呢？什么情況下選擇MOVEL 指令？什么情況下選擇MOVEJ 指令？……基于以上問題，學生已通過親自體驗有了一些新的認識，為之后的小組合作探究做好知識準備。

圖3 機器人運動軌跡圖

（三）合作探究，強化體驗

亞利桑那大學和布朗大學的研究者在一篇名叫《最優(yōu)學習的85%規(guī)則》的論文中說到：當你訓練一個東西的時候，你給它的內容中應該有大約85%是它熟悉的，有15%是它感到意外的，研究者把15.87%這個“最佳意外率”數(shù)值叫做學習的甜蜜點[10]。因此，學生對MOVEL 與MOVEJ 兩種基本指令有了一定認識后，再通過小組合作探究的方式，強化已有的體驗效果，這樣更容易達到學習的甜蜜點。

在學生對MOVEL 與MOVEJ 指令有了初步認識后，以學習任務表為依據(jù)，將班級分成多個小組，小組成員通過合作探究完成學習任務表。首先，學生通過虛擬現(xiàn)實技術觀察工業(yè)機器人在不同編程指令下的現(xiàn)場運行效果，從而理解不同編程指令對工業(yè)機器人運行方式的影響，最后總結出不同生產場景下選擇MOVEL 與MOVEJ 指令的規(guī)則。在這個過程中，學生帶著問題進入學習情境強化體驗，各個小組成員通過合作完成學習任務表。這一過程需要強調的是以學生自主體驗為主，教師引導為輔，學生有疑惑是可以通過多次體驗來解決，確認有解決不了的問題可以進行小組討論，小組討論之后解決不了的問題可以求助教師。

（四）互動交流，反思體驗

在合作探究與強化體驗之后，學生都有了自己的學習成果與心得，那么在相同體驗項目下的體驗者要與其他體驗者進行知識的“交換”，通過與其他同學的互動與交流，進行自我體驗過程的反思，最后整理相關學習成果，得出相關結論。

這個過程主要是讓學生之間進行互動交流。一方面可以滿足學生的表現(xiàn)欲望，通過分享自己的“勞動成果”，可以強化對新知識的理解與記憶。另一方面可以幫助學生反思自己的不足之處，起到取長補短的作用。在體驗過程中出現(xiàn)的問題且經過小組討論以后仍然解決不了，教師應及時給予解答指導。學生與教師的這種交流互動過程，提高了學生的參與感，有利于學生對MOVEL 與MOVEJ 指令的掌握。

（五）實證檢驗，內化體驗

在學生完成知識的整理與總結之后，教師有必要檢驗學生的學習成果，強化學生對新知識的理解與記憶，將體驗所獲得的知識經驗運用到實際生活中，完成知識的內化。

教師發(fā)布學習任務，讓學生完成工業(yè)機器人的工具中心點TCP 沿著“三角形”的軌跡運行任務，從而檢驗學生對知識的掌握程度。采用“多元化”的評價方式，在學生完成學習任務后，每位同學需要演示工業(yè)機器人的運行軌跡，以教師評價為主，以學生自評和同學互評為輔，對本次任務的完成情況進行綜合評價，如表2所示。學生在展示自己的學習成果的過程中，不僅可以增強成就感，還可以形成知識的遷移，通過老師的評價，發(fā)現(xiàn)自己的缺點，在與教師交流的過程中，真正實現(xiàn)知識由單向到互動的轉化。通過學生自評，可以提高自我反思的能力，以及正確認識自己的能力。通過同學互評，讓學生能夠認識到別人的長處，學會客觀地評價他人，并取長補短。這是體驗式教學的最終目標。

表2 教學評價表

五、結語

體驗式教學模式突破了傳統(tǒng)教學模式的單一“授與受”關系，實現(xiàn)了“你與我”同等地位的師生關系，促進了教學資源、教學設計、教學環(huán)境等方面的改革。學生通過“沉浸式”的學習情境與教師有策略性的引導，自主完成知識的建構與應用，有助于提升自身職業(yè)能力和道德素養(yǎng)，引敢于批判、善于探究。體驗式教學模式在中職工業(yè)機器人核心專業(yè)課程教學中的運用，不僅可以提高學生學習的積極性，還可以通過學生的親身體驗來培養(yǎng)學生實事求是與科學探究的精神。教師在體驗式教學模式的過程中有針對性地引導，尊重學生主體地位，可以進一步激發(fā)學生感知與領悟知識的能力。

在“育人”先“育德”的課程思政背景下，體驗式教學作為一種創(chuàng)新的教學模式，注重學生的全面發(fā)展，培養(yǎng)高技能與高素質人才，實現(xiàn)協(xié)調育人。在工業(yè)機器人專業(yè)課程中應用體驗式教學模式，更有利于課程思政與工業(yè)機器人專業(yè)教學的有機融合。