機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革探索

趙佳萌

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對(duì)機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試教學(xué)中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革。在云課程教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)資源庫(kù)和虛擬仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、實(shí)施和評(píng)價(jià)五個(gè)步驟，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革。經(jīng)過(guò)一年的實(shí)踐，課堂效率和教學(xué)效果得到了提高。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 翻轉(zhuǎn)課堂;平臺(tái)建設(shè);教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）30-0090-02

為了提高教學(xué)質(zhì)量，各高校都在對(duì)課程進(jìn)行信息化改革。借助信息化，產(chǎn)生了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)課前預(yù)習(xí)、課堂講授、課下寫(xiě)作業(yè)的方式，變成學(xué)生通過(guò)視頻、課件、電子書(shū)、網(wǎng)絡(luò)討論等信息化方式學(xué)習(xí)新知識(shí)，教師在其中只起輔助作用。

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革的必要性

機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試是我院自主開(kāi)發(fā)的一門特色課程。課程內(nèi)容基于柔性生產(chǎn)線開(kāi)發(fā)平臺(tái)上的機(jī)器人焊接工作站。該生產(chǎn)線有點(diǎn)焊、弧焊工作站，還有搬運(yùn)機(jī)器人、視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、智能料倉(cāng)和AGV小車等設(shè)備，是一條真實(shí)的能生產(chǎn)汽車零件的生產(chǎn)線。但是由此帶來(lái)的問(wèn)題是實(shí)訓(xùn)工位不夠，學(xué)生需要分散在整條生產(chǎn)線上完成不同的任務(wù)。如果教師采用集中講授的方法，對(duì)一部分學(xué)生來(lái)說(shuō)，就有可能導(dǎo)致這節(jié)課講到的內(nèi)容實(shí)訓(xùn)用不上，等用到這部分知識(shí)的時(shí)候，又遺忘得差不多了。因此，集中講授的方法實(shí)施起來(lái)效果并不理想。本課程的教學(xué)需要使用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，教師課前線上布置不同的學(xué)習(xí)任務(wù)讓每個(gè)小組自行學(xué)習(xí)，學(xué)生線下完成實(shí)訓(xùn)，提高課堂效率。

本課程為專業(yè)核心課程，基于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用基礎(chǔ)、PLC應(yīng)用技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)等先導(dǎo)課程。但是學(xué)生對(duì)這些先導(dǎo)知識(shí)的掌握程度并不相同，如果教師在課堂上把大部分時(shí)間花在講授這些先導(dǎo)知識(shí)上，對(duì)那些基礎(chǔ)好的學(xué)生來(lái)說(shuō)沒(méi)有必要。但是如果不講授這些知識(shí)，基礎(chǔ)差的學(xué)生聽(tīng)不懂，就會(huì)打擊他們的積極性，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，本課程的教學(xué)需要針對(duì)不同層次的學(xué)生設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)任務(wù)。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)

（一）云課程平臺(tái)的搭建

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，離不開(kāi)云課程平臺(tái)的搭建。在云課程平臺(tái)上，不僅有微課、操作視頻、動(dòng)畫(huà)、課件等豐富的教學(xué)資源，還能完成課程導(dǎo)學(xué)、課堂練習(xí)、課后討論、作業(yè)提交等線上活動(dòng)，通過(guò)監(jiān)控這些活動(dòng)的完成情況，教師能掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過(guò)云課程平臺(tái)，教師也能完成備課、作業(yè)批改、成績(jī)統(tǒng)計(jì)、課后答疑等教學(xué)活動(dòng)。目前，本門課程的云課堂平臺(tái)已完成了教學(xué)資源上傳和練習(xí)題庫(kù)的建設(shè)，并已經(jīng)完成了一輪課程的教學(xué)，三個(gè)班的學(xué)生在平臺(tái)上進(jìn)行了一千多次的學(xué)習(xí)。可以說(shuō)，云課程平臺(tái)在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革的過(guò)程中占有很重要的地位，沒(méi)有云課程平臺(tái)，很多線上的教學(xué)活動(dòng)無(wú)法進(jìn)行。

（二）教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)

建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)就是開(kāi)發(fā)多媒體教學(xué)資源，主要有PPT課件、微課、動(dòng)畫(huà)、操作視頻等，這些教學(xué)資源覆蓋了本課程全部知識(shí)點(diǎn)。不同的知識(shí)，所開(kāi)發(fā)的教學(xué)資源的形式也各不相同。例如，在講到點(diǎn)焊工作原理和點(diǎn)焊參數(shù)設(shè)置時(shí)，由于知識(shí)比較抽象，難以理解，通過(guò)微課呈現(xiàn)效果會(huì)比較好。在講到建立機(jī)器人與PLC的通訊鏈接時(shí)，由于步驟較多較復(fù)雜，教師要拍攝一個(gè)詳細(xì)的操作視頻，把每一個(gè)步驟的要點(diǎn)和需要注意的地方通過(guò)視頻手把手地教給學(xué)生，效果會(huì)比閱讀說(shuō)明書(shū)好得多。因?yàn)榉D(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式需要學(xué)生自學(xué)大量的知識(shí)，所以豐富的教學(xué)資源可以作為教材的補(bǔ)充，從而降低學(xué)生自學(xué)新知識(shí)的難度。

（三）虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè)

由于本課程的教學(xué)要求學(xué)生具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，需要學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，同時(shí)實(shí)訓(xùn)操作也存在一定的危險(xiǎn)性，需要學(xué)生在一定程度掌握了操作技能的基礎(chǔ)上再進(jìn)行實(shí)踐，因此，虛擬仿真平臺(tái)的建立就顯得很重要了。利用機(jī)器人供應(yīng)商開(kāi)發(fā)的虛擬仿真軟件（如ROBOGuide）或市面流行的虛擬仿真軟件（如UG/NX）開(kāi)發(fā)逆序仿真平臺(tái)，在該平臺(tái)上可以對(duì)PLC編程或者機(jī)器人示教的結(jié)果進(jìn)行仿真，確定無(wú)誤后再到工作站上實(shí)際操作。這樣既減少了設(shè)備的損耗，又在一定程度上保證了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的安全。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革的實(shí)施

前述三大平臺(tái)的建設(shè)，是實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施分為五個(gè)步驟，分別是分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、實(shí)施和評(píng)價(jià)。

（一）分析

在實(shí)施教學(xué)前，教師需要分析教學(xué)雙方的具體情況，特別是對(duì)學(xué)生已有的知識(shí)和技能基礎(chǔ)進(jìn)行分析，確定教師和學(xué)生的角色和任務(wù)。翻轉(zhuǎn)課堂就是要把課堂的主導(dǎo)權(quán)交給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在學(xué)會(huì)知識(shí)和技能的同時(shí)學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，教師需要起到引導(dǎo)的作用。教師在課前需要布置導(dǎo)學(xué)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在課下進(jìn)行自學(xué)和思考，在上課時(shí)需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，解答學(xué)生的問(wèn)題，在課后需要引導(dǎo)學(xué)生完成課后作業(yè)，完成對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)。這樣的角色定位不同于以往學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的教學(xué)模式，學(xué)生需要改變一直以來(lái)習(xí)以為常的學(xué)習(xí)理念，因此在剛開(kāi)始實(shí)施的時(shí)候，學(xué)生并不太能接受這樣的角色定位。如果教師能多鼓勵(lì)學(xué)生，在課程開(kāi)始的時(shí)候多設(shè)置一些簡(jiǎn)單的任務(wù)，提高學(xué)生的興趣和積極性，慢慢地學(xué)生也就習(xí)慣了這樣的定位。

（二）設(shè)計(jì)

在明確了教學(xué)雙方的角色和任務(wù)之后，教師就要對(duì)每次課的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式需要教師在課前通過(guò)云課堂平臺(tái)發(fā)布導(dǎo)學(xué)任務(wù)，確定學(xué)生將要學(xué)習(xí)哪些資料，這些學(xué)習(xí)資料可以是電子文檔、PPT課件、動(dòng)畫(huà)、微課或者操作視頻。同時(shí)，為了檢測(cè)學(xué)生導(dǎo)學(xué)任務(wù)的完成情況，還可以設(shè)計(jì)一些練習(xí)題。教師根據(jù)課前導(dǎo)學(xué)的完成情況，上課時(shí)布置本次課的任務(wù)書(shū)。上課時(shí)，教師還需要設(shè)計(jì)好各教學(xué)環(huán)節(jié)，比如說(shuō)什么時(shí)候?qū)嵱?xùn)操作，什么時(shí)候討論，什么時(shí)候答疑解惑。課后，還需要設(shè)計(jì)好課后作業(yè)。

（三）開(kāi)發(fā)

針對(duì)上一步驟已經(jīng)設(shè)計(jì)好的課程框架，教師需要進(jìn)行相應(yīng)的課程內(nèi)容撰寫(xiě)、教學(xué)資源開(kāi)發(fā)、測(cè)試等，其中最難開(kāi)發(fā)的就是微課視頻。微課是以一種適合碎片化、個(gè)性化學(xué)習(xí)的微型視頻資源，其特點(diǎn)在于“課”，應(yīng)該具有完整的教學(xué)環(huán)節(jié)，包括課題導(dǎo)入和課題總結(jié)，還要有問(wèn)題和練習(xí)供學(xué)生思考和完成。因此，在確定了微課選題后，需要撰寫(xiě)腳本。腳本中要設(shè)計(jì)微課每個(gè)環(huán)節(jié)需要展示的內(nèi)容，認(rèn)真推敲視頻中需要講解的文字，還要設(shè)計(jì)每一頁(yè)微課的畫(huà)面及展開(kāi)敘述的過(guò)程。本門課程共開(kāi)發(fā)了6個(gè)微課、10個(gè)操作視頻及11個(gè)動(dòng)畫(huà)，基本上覆蓋了所有知識(shí)點(diǎn)。

（四）實(shí)施

實(shí)施就是對(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)的課程進(jìn)行教學(xué)實(shí)施。一般來(lái)說(shuō)，教學(xué)的實(shí)施分為課前、課中和課后。課前，通過(guò)云課程平臺(tái)給每個(gè)小組布置導(dǎo)學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生事先了解這節(jié)課需要完成的任務(wù)，通過(guò)讓學(xué)生閱讀文本、觀看課件、微課視頻和示范操作視頻等教學(xué)資源然后完成小測(cè)驗(yàn)的方式，為課堂的實(shí)訓(xùn)做知識(shí)儲(chǔ)備。課堂上主要發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，各小組按照課前下發(fā)的任務(wù)書(shū)完成任務(wù)，以學(xué)生為主體，教師只起到輔助指導(dǎo)的作用。課堂上學(xué)生的活動(dòng)有對(duì)導(dǎo)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)、完成任務(wù)、提交成果等;教師的活動(dòng)有答疑、點(diǎn)評(píng)、成果驗(yàn)收等。課后，教師通過(guò)布置練習(xí)題或者讓學(xué)生寫(xiě)總結(jié)的方式，了解學(xué)生知識(shí)掌握的情況并及時(shí)反饋給學(xué)生。

（五）評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)并不是單獨(dú)存在的，而是與每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都相互滲透，發(fā)揮著至關(guān)重要的指導(dǎo)與監(jiān)督作用。同時(shí)，評(píng)價(jià)也是考查一種教學(xué)模式是否有效最直接的方式。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式適合使用過(guò)程性評(píng)價(jià)。具體的做法是在每個(gè)教學(xué)模塊結(jié)束后進(jìn)行階段性測(cè)驗(yàn)，考核對(duì)這個(gè)教學(xué)模塊的知識(shí)掌握情況，期末成績(jī)主要由這幾個(gè)成績(jī)構(gòu)成，期末考試成績(jī)只占30%。另外，階段性測(cè)驗(yàn)采用線上線下綜合評(píng)價(jià)，學(xué)生不但要完成線下實(shí)訓(xùn)操作測(cè)驗(yàn)，還要完成線上理論知識(shí)的測(cè)驗(yàn)，作為掌握技能的補(bǔ)充。

四、總結(jié)

通過(guò)一年的實(shí)施，機(jī)器人工作站安裝與調(diào)試翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革取得了良好的效果。學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變成了主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)積極性得到了提高，學(xué)生有了更多的獲得感。課堂也不再混亂無(wú)序，得到了有效的管理，提高了教學(xué)效率。但是，改革才剛剛開(kāi)始，教學(xué)平臺(tái)還有很多需要完善的地方，教學(xué)資源還需要進(jìn)一步豐富，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也需要在實(shí)踐中完善。可以相信，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、教學(xué)理念的不斷更新，會(huì)有更多像翻轉(zhuǎn)課堂這樣以學(xué)生為主體的教學(xué)模式出現(xiàn)，人才培養(yǎng)質(zhì)量將會(huì)得到進(jìn)一步提升。

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◎編輯 陳鮮艷