用項目任務(wù)引領(lǐng)工業(yè)機(jī)器人實操教學(xué)

蔡凌云

文/佛山市順德區(qū)陳村職業(yè)技術(shù)學(xué)校

近年來，有關(guān)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用方面的專業(yè)在各中職和高職院校如雨后春筍般出現(xiàn)。針對工業(yè)機(jī)器人課程如何教，怎樣教，工作在教學(xué)一線的教師都在不斷地學(xué)習(xí)、嘗試、探索中。

項目教學(xué)法就是在教師的指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)。項目教學(xué)法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”。

筆者通過兩年的教學(xué)實踐，采用以項目任務(wù)為載體，將教學(xué)內(nèi)容與生活實際相結(jié)合，取得了一定教學(xué)效果。

下面以汽車擋風(fēng)玻璃涂膠任務(wù)為例，簡述項目任務(wù)的實施過程。

一、教材分析與處理

1.教材地位和作用

本課內(nèi)容選機(jī)械工業(yè)出版社的《工業(yè)機(jī)器人實操與應(yīng)用技巧》一書第2版的項目六之任務(wù)二掌握常用的RAPID編程指令中的工業(yè)機(jī)器人運動指令。本節(jié)課的任務(wù)難度適中，操作容易，效果明顯。學(xué)好本節(jié)課既要用到前面所學(xué)的知識，又為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，在教材中起到很好的承上啟下作用。

2.教材處理

項目六是ABB機(jī)器人程序編寫實戰(zhàn)，但是課本主要介紹了四種運動指令的含義及基本操作，缺少真正意義的應(yīng)用實例。這些內(nèi)容相對枯燥，容易降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。于是，筆者對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了處理：以實際的項目汽車擋風(fēng)玻璃涂膠軌跡任務(wù)作為載體，將理論知識與生活實際有機(jī)結(jié)合。

二、學(xué)情分析及目標(biāo)制定

本專業(yè)主要培養(yǎng)可以從事工業(yè)機(jī)器人的安裝調(diào)試、應(yīng)用與操作、維護(hù)與保養(yǎng)、銷售與售后服務(wù)等一線工人。本課程要求學(xué)生懂得機(jī)器人的基本操作，學(xué)會常見工作站的示教編程及離線編程。

本節(jié)課的教學(xué)對象是中職機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)二年級的學(xué)生。他們已經(jīng)掌握了機(jī)器人操作的基本知識，并具備了一定的電工操作技能。他們喜操作，愛挑戰(zhàn)，樂于接受新知識，對機(jī)器人操作感興趣，但有時細(xì)心不夠，考慮問題欠周全。

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生情況以及中職機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，筆者確定了以下三維目標(biāo)。

知識目標(biāo)：掌握MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令格式、使用方法及區(qū)別。

能力目標(biāo)：會使用MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令完成直線、圓弧等圖形的繪制。

情感目標(biāo)：在以小組為單位的教學(xué)活動中，體現(xiàn)競爭與合作；在編程過程中，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

同時還把能正確使用MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令進(jìn)行操作編程，繪制圖形作為教學(xué)重點；把圓弧的繪制及圓弧與直線連接點的平滑過渡處理作為教學(xué)難點。

三、教法學(xué)法制定

本著以項目為載體、理論聯(lián)系實際的教學(xué)理念，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點，筆者采取了項目教學(xué)和理虛實(先理論教學(xué)，再虛擬仿真，最后動手實操)相結(jié)合的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，采取小班制教學(xué)，學(xué)生小組合作、自主探究。同時還使用了微信群、藍(lán)墨云班課、希沃助手等信息化手段輔助教學(xué)。整個過程，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體。

四、教學(xué)過程及教學(xué)素材使用

教學(xué)過程由課前、課中、課后三部分組成。

(一)課前：項目設(shè)置，離線仿真

1.教師公布任務(wù)，學(xué)生制定計劃

教師利用微信群和云班課公布項目任務(wù)，用藍(lán)墨云班課上傳微課視頻等學(xué)習(xí)資源。學(xué)習(xí)資源主要包括下面一些內(nèi)容：

機(jī)器人的應(yīng)用視頻：①空調(diào)生產(chǎn)線上的機(jī)器人使用；②機(jī)器人配合機(jī)床加工操作視頻；③紙箱生產(chǎn)線上機(jī)械人涂膠視頻。這些視頻的使用，主要為了讓學(xué)生更好地了解機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的作用，開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生對機(jī)器人操作的興趣。涂膠視頻則和本節(jié)課內(nèi)容更加貼近，讓學(xué)生先從視覺上了解機(jī)器人的涂膠走軌跡情況。

示教器操作使用視頻：①虛擬示教器編程操作演示；②虛擬示教器仿真效果演示；③真實示教器編程操作演示；④示教點操作演示;⑤走矩形軌跡視頻。通過這些視頻的學(xué)習(xí)，學(xué)生容易掌握示教器的離線和在線編程方法，同時還可以學(xué)會如何示教點和走軌跡。

學(xué)生以小組為單位，制定項目計劃。學(xué)生制定的計劃大概分三步：①測量汽車擋風(fēng)玻璃的尺寸；②按比例手工或電腦繪制擋風(fēng)玻璃草圖;③用仿真軟件離線編程。

2.分組測量，明確任務(wù)

學(xué)生分組測量汽車擋風(fēng)玻璃的尺寸，繪制擋風(fēng)玻璃的草圖，并上傳至微信群。

通過微信群，師生互動，討論擋風(fēng)玻璃的圖形特點?？紤]到學(xué)生的基礎(chǔ)和項目任務(wù)的難易程度，最終教師和學(xué)生共同確定本次教學(xué)的核心任務(wù)是：用機(jī)器人繪制圓角梯形軌跡。

3.離線編程，仿真繪圖

任務(wù)明確后，學(xué)生根據(jù)之前的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和云班課的微課視頻，他們利用仿真軟件完成圓角梯形的仿真繪圖任務(wù)。并將繪圖的結(jié)果和程序上傳至云班課。

(二)課中：項目實施，完成任務(wù)

1.展示效果，區(qū)別不同

首先，教師先展示小組同學(xué)的仿真效果和編程語句，通過對比，讓學(xué)生再次明確四種運動指令的區(qū)別及使用時的注意事項，強調(diào)重點。

2.動手操作，繪制圖形

整個過程，組內(nèi)同學(xué)相互合作，互相配合，同時學(xué)生還可以登錄云班課查看學(xué)習(xí)資源。教師則通過巡堂，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在問題，或現(xiàn)場指導(dǎo)，或利用希沃助手拍照上傳，為階段性評講積累素材。

3.階段評價，指出問題

第一次繪制結(jié)束后，教師集中學(xué)生，進(jìn)行階段性評價，找出缺點和不足。問題主要集中在兩個方面：①使用MoveL指令的學(xué)生，圓角半徑設(shè)置不夠合理，走線不夠均勻；②使用MoveC指令的學(xué)生，圓弧和直線之間的連接不夠連貫。這兩點也是教學(xué)的難點。

4.討論解決，突破難點，評優(yōu)鼓勵

針對各小組存在的問題，組內(nèi)學(xué)生互相討論，自主探究，或查看微課資源，或訪問網(wǎng)絡(luò)，尋找答案。小組學(xué)生再次操作，修改完善。因為有了對問題的關(guān)注、分析和想辦法解決，他們第二次繪制的圖形比第一次更加美觀，線條更加均勻，圓弧和直線銜接連貫。通過評價，最終選出最優(yōu)秀的小組，進(jìn)行頒獎，鼓勵學(xué)生。

5.連線專家，解疑答惑

整個實操過程中，學(xué)生討論教學(xué)難點和突破教學(xué)難點花的時間最多。有部分同學(xué)對畫線均勻和銜接連貫存在疑問，于是連線工作在一線的專家，針對擋風(fēng)玻璃的涂膠工藝進(jìn)行介紹。

通過連線，學(xué)生了解到：汽車擋風(fēng)玻璃自動涂膠系統(tǒng)是個很復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括自動傳輸系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、供膠系統(tǒng)和機(jī)器人涂膠系統(tǒng)等。

學(xué)生還了解到：所有的涂膠，包括機(jī)器人涂膠都是有工藝要求的。在涂膠的過程中要求快速、一致、均勻，否則會出現(xiàn)涂膠不均勻現(xiàn)象。因此，用機(jī)器人模擬涂膠的時候，也希望他走軌跡的速度一致，粗細(xì)均勻。因為只有這樣才能有效防止涂膠時的大頭現(xiàn)象。

通過專家的介紹后，學(xué)生更加深刻地理解涂膠工藝的內(nèi)涵，同時也理解了本節(jié)課攻克難點的必要性。

課尾，展示一塊圖形稍復(fù)雜的擋風(fēng)玻璃，要求學(xué)生課后測量，并使用機(jī)器人按比例繪制涂膠軌跡，并將繪制的圖形上傳至云班課。

(三)課后：任務(wù)拓展，鞏固提高

課尾的拓展任務(wù)是課堂的延伸。將本任務(wù)作為課后拓展，其目的在于進(jìn)一步深化本節(jié)課的教學(xué)知識點。學(xué)生有了課堂的實踐經(jīng)驗，再來完成拓展任務(wù)，這樣更加有利于他們對知識點的理解和應(yīng)用，同時也更有助于他們對教學(xué)的重難點的消化吸收和提高。

五、教學(xué)反思

首先，信息化手段的運用。信息化時代要想充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，離不開信息化手段的運用。

教師在教學(xué)過程中，利用藍(lán)墨云班課上傳各種學(xué)習(xí)資源，滿足不同學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，突破了學(xué)習(xí)的時空限制，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供方便。教師還可通過后臺管理，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為課堂教學(xué)提供第一手資料。同時，藍(lán)墨云班課也為教學(xué)評價提供了方便。

教師通過微信群和學(xué)生實時互動，拉近了師生間的時空距離。希沃助手為教師及時采集學(xué)生繪圖情況，為教師評講提供準(zhǔn)確而及時的素材，讓教師在評價時有的放矢。學(xué)生在仿真軟件中離線編程，為實際操作積累經(jīng)驗，有效減少實際操作中安全事故的發(fā)生。

其次，教學(xué)效果。本節(jié)課將理論和實際相結(jié)合，用項目任務(wù)引領(lǐng)學(xué)生去嘗試、實踐、探索，有效突出了學(xué)生的主體地位，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高了學(xué)生動手操作能力。由于項目任務(wù)的難易程度適中，既承載了教材的知識點，又為學(xué)生完美繪制圖形設(shè)置了障礙。當(dāng)他們通過自己的努力想辦法去跨越障礙，繪制出自己滿意的圖形時，他們收獲的不僅是成功后的喜悅和快感，更有自我價值的實現(xiàn)和職業(yè)素養(yǎng)的提升。