理虛實(shí)一體化教學(xué)在《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程中的應(yīng)用研究

帥佳慧 韓偉芳

摘?要：本文以高職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》為例，在企業(yè)人才需求、課程特點(diǎn)以及教學(xué)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)器人專業(yè)課程教學(xué)模式進(jìn)行革新研究，將“理虛實(shí)一體化”教學(xué)方式應(yīng)用于《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程，建立以ABB工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用為主線的課程教學(xué)體系，突出了實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)思路，為培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人技能應(yīng)用型人才提供教學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;理虛實(shí)一體化;教學(xué)模式;人才培養(yǎng)

一、研究背景

隨著智能制造產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)走向自動(dòng)化生產(chǎn)，這與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展有著密不可分的關(guān)系?！吨袊?guó)制造2025》強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略中提到，要著重發(fā)展數(shù)控機(jī)床以及機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)，預(yù)估到2025年，我國(guó)各大企業(yè)中需要的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)人才將達(dá)到30萬(wàn)[1]。為了適應(yīng)市場(chǎng)的人才需求，我國(guó)各大高校開設(shè)了機(jī)器人專業(yè)，而機(jī)器人專業(yè)的核心專業(yè)課便是《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程。該課程針對(duì)其工作崗位要求，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程以及調(diào)試維護(hù)的實(shí)際操作能力，為以后從事工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

二、《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程教學(xué)分析

（一）企業(yè)人才需求分析

隨著智能裝備行業(yè)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)不斷改進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)線應(yīng)用了越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器人替代工業(yè)生產(chǎn)線的一線工人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，降低人工成本，提高工作效率。根據(jù)調(diào)研分析，各行各業(yè)大量需要工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程、生產(chǎn)線維護(hù)、安裝調(diào)試以及售后服務(wù)等專業(yè)人才[2]。高等職業(yè)院校最初將工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程納入機(jī)電專業(yè)體系教學(xué)，現(xiàn)在變?yōu)楠?dú)立設(shè)置一個(gè)專業(yè)，開展對(duì)口專業(yè)教學(xué)，對(duì)于機(jī)器人專業(yè)的學(xué)生開展更全面的系統(tǒng)培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)技能，為企業(yè)提供更多的機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)人才。

（二）課程特點(diǎn)分析

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程是工業(yè)機(jī)器人專業(yè)必修的專業(yè)核心課程，工業(yè)機(jī)器人組成的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備已經(jīng)發(fā)展成自動(dòng)化裝備制造的主流。本課程的先導(dǎo)課程為《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，《傳感器技術(shù)》，《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》，《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》等[3]。通過(guò)對(duì)先導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)奠定本課程的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技能，通過(guò)本課程的繼續(xù)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生初步掌握機(jī)器人編程操作與安裝調(diào)試方法。

（三）課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程在以往的教學(xué)方法中，由于實(shí)訓(xùn)條件的欠缺，理論課與操作課一般是分開上的。這種教學(xué)方法會(huì)導(dǎo)致實(shí)際操作的技能訓(xùn)練無(wú)法得到實(shí)時(shí)的理論引導(dǎo)，而理論知識(shí)也無(wú)法與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，從而導(dǎo)致了學(xué)生的技能掌握不到位。隨著教學(xué)方法不斷革新，教學(xué)設(shè)備不斷完善，提出了很多新的教學(xué)方法，如“項(xiàng)目式教學(xué)”、“做中學(xué)”一體化等新型的教學(xué)方法[4]。但考慮到機(jī)器人設(shè)備價(jià)格昂貴，受到設(shè)備數(shù)量、品種以及后期維護(hù)費(fèi)用等方面的限制，所以提出將“項(xiàng)目式教學(xué)”、“做中學(xué)”和虛擬軟件仿真等教學(xué)方法結(jié)合形成“理虛實(shí)一體化”教學(xué)方法，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。

三、“理虛實(shí)”一體化教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

“理虛實(shí)”一體化教學(xué)方法在理論課講授中引入虛擬仿真教學(xué)，通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件熟悉機(jī)器人實(shí)際操作內(nèi)容，并加固對(duì)所學(xué)知識(shí)的了解，熟練后在通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)。針對(duì)《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程，以“項(xiàng)目引導(dǎo)”、“理論講解”、“虛擬仿真”、“實(shí)體操作”和“展示與評(píng)價(jià)”五個(gè)環(huán)節(jié)開展“理虛實(shí)一體化”教學(xué)實(shí)踐，如右圖所示是“理虛實(shí)”一體化教學(xué)過(guò)程。

“理虛實(shí)”一體化教學(xué)過(guò)程圖

（1）在“項(xiàng)目引導(dǎo)”環(huán)節(jié)，以工業(yè)機(jī)器人編程操作能力的培養(yǎng)為核心，以ABB機(jī)器人應(yīng)用具體案例設(shè)計(jì)為載體，以工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域職業(yè)崗位能力培養(yǎng)為目標(biāo)選取編排教學(xué)內(nèi)容，課程內(nèi)容以涂膠裝配、搬運(yùn)、碼垛、焊接等實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。

（2）在“理論講解”環(huán)節(jié)，因?yàn)檫x取企業(yè)中實(shí)際項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容，其必定是各種知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，很難一次性的圓滿完成。因此，教師需根據(jù)自身理論實(shí)踐結(jié)合能力，對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行知識(shí)分解與儲(chǔ)備學(xué)習(xí)。

（3）在“虛擬仿真”環(huán)節(jié)借助ROBOTSTUDIO虛擬仿真軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)分解任務(wù)進(jìn)行仿真操作并展示課程仿真結(jié)果，讓學(xué)生對(duì)課程項(xiàng)目有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，然后再布置具體的練習(xí)任務(wù)。

（4）在“實(shí)體操作”環(huán)節(jié)，教師在課程中起到引導(dǎo)、咨詢和指點(diǎn)的作用。教師利用理論實(shí)踐結(jié)合能力對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析解讀，將任務(wù)分解成知識(shí)點(diǎn)和操作規(guī)范，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)際操作機(jī)器人設(shè)備完成任務(wù)，提醒學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、尋找操作規(guī)律，并幫助總結(jié)歸納知識(shí)點(diǎn)。

（5）在“展示與評(píng)價(jià)”環(huán)節(jié)，學(xué)生完成虛擬仿真搭建與實(shí)際操作機(jī)器人設(shè)備等任務(wù)后，向老師和同學(xué)展示實(shí)驗(yàn)成果，并根據(jù)項(xiàng)目完成情況和學(xué)習(xí)過(guò)程主觀表現(xiàn)完成教師評(píng)價(jià)與組內(nèi)互評(píng)。

四、結(jié)論

“理虛實(shí)”一體化教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)虛擬仿真軟件操作、實(shí)際設(shè)備操作與理論課知識(shí)相互聯(lián)系，使理論知識(shí)學(xué)習(xí)、虛擬軟件仿真和實(shí)際設(shè)備操作互相促進(jìn)、相輔相融?！袄硖搶?shí)”一體化教學(xué)突破了理論和實(shí)踐分離的分段式教學(xué)模式，可以整合理論講解、虛擬模擬操作以及實(shí)際動(dòng)手操作訓(xùn)練，真正實(shí)現(xiàn)了做中學(xué)的教學(xué)理念，創(chuàng)新教學(xué)方法，改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生技能操作能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂世霞，楊屏，陳淥漪.基于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的工業(yè)40人才需求探究[J].辦公自動(dòng)化，2017（24）：34-36.

[2]蔣慶斌，陳小艷，周斌.工業(yè)機(jī)器人行業(yè)人才需求與高職院校專業(yè)設(shè)置分析研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2018，39（2）：27-30.

[3]許紅巖.高職《工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試》課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[J].課程教育研究，2018（46）：210.

[4]焦勇.“混合式理實(shí)一體化”教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].船舶職業(yè)教育，2018，6，30（02）：56-58.

作者簡(jiǎn)介：帥佳慧（1992-），女，四川樂山人，全日制碩士，保定職業(yè)技術(shù)學(xué)院專任教師，研究方向：自動(dòng)化類;韓偉芳（1978-），女，河北保定人，碩士，保定職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師，研究方向：自動(dòng)化類。