項(xiàng)目化教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真教學(xué)中的應(yīng)用和實(shí)踐

張武金

項(xiàng)目化教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真教學(xué)中的應(yīng)用和實(shí)踐

張武金

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410129）

《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)核心課程，也是學(xué)生技能抽考的必考課程。根據(jù)《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程的特點(diǎn)和技能抽考要求，分析了目前傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題。針對(duì)技能抽考不同的模塊，采用項(xiàng)目化教學(xué)方式，并從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)實(shí)施、考核等四個(gè)方面進(jìn)行了探討，對(duì)實(shí)施過(guò)程存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并給出了相應(yīng)的措施。旨在增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，最終提高本課程的教學(xué)效果以及技能抽考通過(guò)率。

工業(yè)機(jī)器人離線編程；項(xiàng)目化；應(yīng)用；實(shí)踐

《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)核心課程，也是學(xué)生技能抽考的必考課程。為了提高本課程的教學(xué)效果以及技能抽考通過(guò)率，需要對(duì)傳統(tǒng)的授課方式進(jìn)行教學(xué)改革。項(xiàng)目教學(xué)法雖然不是一個(gè)很新穎的教學(xué)方法，但是在高職院校還存在著很強(qiáng)的生命力。筆者以《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程的教學(xué)為例，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)實(shí)施、考核等四個(gè)方面進(jìn)行了探討，對(duì)實(shí)施過(guò)程存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并給出了相應(yīng)的措施。

1　傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題

（1）課程設(shè)置觀念落后，不能滿足技能抽考的實(shí)際需要。課程設(shè)置是為技術(shù)技能人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的，課程設(shè)置應(yīng)體現(xiàn)出本專業(yè)，尤其是高等職業(yè)教育工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)。在長(zhǎng)期的教育實(shí)踐過(guò)程中，尤其是在高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教育中，《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程極度缺少對(duì)職業(yè)崗位技能、企業(yè)用人需求、學(xué)生職業(yè)能力結(jié)構(gòu)和需求的分析，課程設(shè)置基本上是沿用了傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法，不重視學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，脫離了企業(yè)、行業(yè)對(duì)人才的實(shí)際需求。

（2）教學(xué)方法不適合新時(shí)代學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)?！豆I(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，但目前仍長(zhǎng)期沿用傳統(tǒng)教育模式，即教師為中心，學(xué)生在課堂上始終處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位。在《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》這類理實(shí)一體課程教學(xué)過(guò)程中，教師偏重于專業(yè)知識(shí)介紹和示范，很少注意每個(gè)學(xué)生是否真正理解和接受了這些知識(shí)，是否能掌握和能夠進(jìn)行實(shí)際操作。

（3）能力訓(xùn)練途徑和效果亟待提高。在過(guò)去的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，在“能力訓(xùn)練”環(huán)節(jié)主要是對(duì)于某種單項(xiàng)能力的訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生的綜合能力的提升并沒(méi)有多大效果。學(xué)生在課堂上的地位還是處于從屬地位，教學(xué)過(guò)程中還是以教師為中心。

（4）考核內(nèi)容和方法不盡合理?！豆I(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程完全以實(shí)操形式考核學(xué)生知識(shí)內(nèi)容，沒(méi)有任何能力考核，僅考查了學(xué)生的一些基本的操作能力，但是對(duì)于理論知識(shí)的應(yīng)用完全沒(méi)有考核，同時(shí)，對(duì)于不同層次的學(xué)生也沒(méi)有針對(duì)性的去分層考核，這與職業(yè)教育的目標(biāo)嚴(yán)重不符。

2　課程項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施概述

《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程主要以工業(yè)機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目為載體，將多門(mén)學(xué)科重新整合，采用不同的教學(xué)方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的理論和實(shí)踐動(dòng)手能力，如任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、自主學(xué)習(xí)法等。整個(gè)項(xiàng)目化課程主要從課程設(shè)計(jì)思路、課程目標(biāo)設(shè)計(jì)、課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、考核方案設(shè)計(jì)等四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1　課程設(shè)計(jì)思路

（1）崗位分析。通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的崗位分析，有針對(duì)性地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。

（2）進(jìn)行調(diào)研。通過(guò)對(duì)人才培養(yǎng)方案和企業(yè)的調(diào)研分析，來(lái)確定整個(gè)課程的知識(shí)體系，教學(xué)目標(biāo)等內(nèi)容。運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、示范教學(xué)法、合作探究法、自主學(xué)習(xí)法等多種教學(xué)方法，強(qiáng)化學(xué)生的工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真能力，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

（3）項(xiàng)目設(shè)計(jì)。根據(jù)課程的特點(diǎn)和企業(yè)調(diào)研設(shè)計(jì)了五個(gè)項(xiàng)目，分別為基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)模塊、激光雕刻模塊、焊接模塊和搬運(yùn)模塊。

2.2　課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解工業(yè)機(jī)器人工程應(yīng)用虛擬仿真的基礎(chǔ)知識(shí)、基本工作原理；掌握機(jī)器人工作站構(gòu)建、Robot Studio中的建模功能、機(jī)器人離線軌跡編程、Smart組件的應(yīng)用、帶軌道或變位機(jī)的機(jī)器人系統(tǒng)創(chuàng)建與應(yīng)用以及Robot Studio的在線功能；具備使用Robot Studio仿真軟件的能力和針對(duì)不同的機(jī)器人應(yīng)用設(shè)計(jì)機(jī)器人方案的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其它機(jī)器人課程打下良好基礎(chǔ)。

2.3　課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)

依據(jù)課程設(shè)計(jì)思路和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，按照由易到難、循序漸進(jìn)的原則進(jìn)行本課程項(xiàng)目的設(shè)置，將整個(gè)課程分為5個(gè)項(xiàng)目，每模塊設(shè)置一定的子項(xiàng)目。總課時(shí)64學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)，實(shí)操32學(xué)時(shí)）。具體課時(shí)分配如表1所示。

表1　課時(shí)分配表

2.4　考核方案設(shè)計(jì)

本課程的考核方案設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：平時(shí)成績(jī)（日?？己耍?、項(xiàng)目考核（過(guò)程考核）、期末考核（結(jié)果考核），其中平時(shí)成績(jī)考核和項(xiàng)目考核貫穿整個(gè)課程，期末考核既包括理論又包括實(shí)操考核，具體情況如表2所示。

表2　考核方案

3　課程實(shí)施過(guò)程

在教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施方面，教學(xué)項(xiàng)目應(yīng)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，需要明確教學(xué)項(xiàng)目不是環(huán)節(jié)描述、不是簡(jiǎn)單的仿真、不是虛擬的工作、不是課堂練習(xí)或習(xí)題、不是課堂活動(dòng)或游戲、不是課外作業(yè)。教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施具體分為如下三個(gè)過(guò)程：

（1）課前進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)及分組。根據(jù)《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程內(nèi)容涵蓋選取的依據(jù)，根據(jù)調(diào)研和課程特點(diǎn)，組織安排重點(diǎn)、有代表性的項(xiàng)目，制訂項(xiàng)目任務(wù)，根據(jù)班級(jí)人數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分組。分組要兼顧學(xué)生之間的差異，不能隨便進(jìn)行分組，要按學(xué)習(xí)、動(dòng)手能力良莠來(lái)進(jìn)行合理搭配分組。

（2）按照事先設(shè)定好的項(xiàng)目和任務(wù)，將任務(wù)分配給不同的小組，教師要根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特性，讓每個(gè)人都積極加入到項(xiàng)目任務(wù)中來(lái)。要求每組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，并對(duì)項(xiàng)目小組完成情況進(jìn)行評(píng)比。評(píng)比過(guò)程由學(xué)生主導(dǎo)，教師輔助。

（3）跟蹤指導(dǎo)。在學(xué)生完成任務(wù)的過(guò)程中，教師要針對(duì)學(xué)生分配的項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，對(duì)指導(dǎo)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，在講解完后，進(jìn)行備案。這樣有助于教師后續(xù)集中講解和事后教學(xué)反思，提出合理化的建議，最終使得項(xiàng)目化教學(xué)更加科學(xué)化、合理化。

4　課程實(shí)施情況與不足之處

（1）課程實(shí)施情況。2020年3月，在滿足課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)計(jì)劃的前提下，在2018級(jí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)里的兩個(gè)班級(jí)中，選擇了1班進(jìn)行《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程的項(xiàng)目化教學(xué)。1班和2班的成績(jī)對(duì)比結(jié)果如圖1所示。綜合對(duì)比圖1中不同分?jǐn)?shù)段的比例，項(xiàng)目化教學(xué)與非項(xiàng)目化教學(xué)相比，學(xué)生在優(yōu)秀率和良好率上都超過(guò)了非項(xiàng)目化教學(xué)，尤其是在良好率上，大幅超越了非項(xiàng)目化教學(xué)。表明項(xiàng)目化教學(xué)能從整體上提升學(xué)生的成績(jī)，但是項(xiàng)目化教學(xué)還存在不及格的現(xiàn)象，所以在差異化教學(xué)還需要加強(qiáng)。

圖1　成績(jī)對(duì)比圖

（2）不足之處。不足之處主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：①未能充分考慮學(xué)生的水平和能力；②教學(xué)項(xiàng)目的選取和設(shè)計(jì)、考核方案的設(shè)計(jì)不是很合理等；③現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)施設(shè)備等教學(xué)條件還有待于進(jìn)一步改善。

（3）改進(jìn)措施。改進(jìn)措施主要包括：①優(yōu)化本課程的項(xiàng)目選取和設(shè)計(jì)；②優(yōu)化課程的考核方案；③加大在教學(xué)設(shè)施設(shè)備上的投入。

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)《工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革和實(shí)踐，完成了一系列項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生在牢固掌握理論知識(shí)的同時(shí)，也掌握了過(guò)硬的操作技能，為學(xué)生進(jìn)入企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)和就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這對(duì)進(jìn)一步深化校企合作，實(shí)現(xiàn)工學(xué)結(jié)合，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)也為其他課程的項(xiàng)目化教學(xué)改革和實(shí)踐，提供借鑒意義。

[1] 王沛．高職項(xiàng)目化教學(xué)問(wèn)題探討與實(shí)施研究[J]．邢臺(tái)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，32(2)：138-140．

[2] 王娟．關(guān)于高職院校項(xiàng)目化教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J]．教學(xué)實(shí)踐研究，2018(32)：184-185．

[3] 肖樂(lè)，崔焱．項(xiàng)目化教學(xué)在職業(yè)教育中的應(yīng)用研究[J]．銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018(1)：74-78．

Application and practice of project teaching in off-line programming and simulation teaching of industrial robot

ZHANG Wujin

(Hunan Sany Polytechnic College, Changsha, Hunan 410129, China)

Industrial robot off-line programming is a professional core course of industrial robot technology major, and it is also a required course for students' skill sampling examination. According to the characteristics of industrial robot off-line programming course and the requirements of skill sampling, this paper analyzes the problems existing in the current traditional teaching. According to the different modules of skill sampling test, the project-based teaching method is adopted, and the teaching design, teaching organization, teaching implementation, assessment and other four aspects are discussed. The problems existing in the implementation process are analyzed, and the corresponding measures are given. The purpose is to enhance students' awareness of active learning, improve students' interest in learning, enhance the ability of teamwork and cultivate students' ability of independent thinking, and finally improve the teaching effect of this course and the passing rate of skill sampling test.

Industrial robot off-line programming; Project; Application; Practice

G712

A

2096–8736(2020)03–0070–03

張武金（1986—），男，湖南永州人，碩士研究生，講師，工程師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與研究。