《工業(yè)機器人編程技術》課程建設與探討

尤光輝 祝洲杰 蔣立正 王晨陽

摘? 要：該文從《工業(yè)機器人編程技術》課程的設計思路、課程定位和目標、課堂教學模式和手段、考核方式以及師資和教學條件等方面對該課程建設進行探索，并通過開展多種教學形式，積極引入創(chuàng)新模式激發(fā)課堂活力，提高學生學習的主動性。

關鍵詞：工業(yè)機器人? 編程技術? 課程建設

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（a）-0120-03

隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為了促進制造業(yè)的轉型升級，我國發(fā)布了《中國制造2025》指導性綱領，提出了“智能制造”的發(fā)展戰(zhàn)略目標[1]，而工業(yè)機器人是智能制造中間重要的環(huán)節(jié)，其應用可以大大提高工廠生產(chǎn)的效率，同時也可以減少一些危險場景的人員事故傷亡。隨著工業(yè)應用領域的不斷擴大，現(xiàn)在國內企業(yè)每年對工業(yè)機器人需求都在不斷增加，而人才需求也在不斷增加[2]。為增強學生對智能制造知識的掌握，調動學生對專業(yè)的學習興趣，研究建設《工業(yè)機器人編程技術》這門課程，為后續(xù)工業(yè)機器人編程操作人才需求提供保障。

1? 課程設計思路

高職院校的學生普遍存在理論基礎不夠扎實、自主學習能力較弱、發(fā)現(xiàn)及解決問題的能力差，與人交流、溝通的技能較為薄弱，但有掌握技術技能的愿望，模仿及動手能力強，所以需要教師在《工業(yè)機器人編程技術》的教學過程中開展多種教學形式，積極引入創(chuàng)新教育，拓展職業(yè)能力訓練，激發(fā)學習動力，輕理論、重應用，盡量減少連續(xù)灌輸教學的時間，要使教學練相互結合。

2? 課程的目標與定位

該課程是數(shù)控技術專業(yè)（柔性制造及工業(yè)機器人方向）的核心課程，是后續(xù)崗位核心課程的基礎，如上表1所示，目標是讓學生通過掌握工業(yè)機器人基本操作和編程技術，培養(yǎng)學生在工業(yè)機器人技術應用具有一定的動手實踐能力[3]，為后續(xù)工業(yè)機器人操作、應用與維護和柔性線工作站安裝與調試等相關課程的學習和相關工作崗位奠定基礎。

3? 課堂教學

3.1 教學主要內容與設計

《工業(yè)機器人編程技術》課程建設設計成以學生為教學的主體、以項目案例為教學的載體、以行動導向進行教學的形式，課程章節(jié)內容和知識點內容如表2所示。

3.2 教學模式

主要通過理實一體的形式來進行，通過課堂教學、現(xiàn)場教學和教學錄像來同步進行，將每一個知識點融入到每一個任務中，每一個任務通過任務書的形式發(fā)放，通過“理論知識與實踐相結合”“教室與實訓室相結合”來實現(xiàn)的學練一體模式。

（1）課堂教學：通過學校的數(shù)字化平臺進行課堂內容的講解，讓學生在每一次上課前提。

前預習該節(jié)課的內容。首先，課堂教學中理論知識主要通過數(shù)字化平臺上電子課件和教案形象直觀，高效展示的優(yōu)勢進行知識點的講課。其次，對于一些學生難以理解以及易錯的知識點，進行總結分析，集中講解，同時我們通過動畫和圖片，讓學生更直觀地接受及掌握相關機器人知識，比如，在機器人運行過程中碰見的死點位置以及超載和機器人無法移動等情況。

（2）現(xiàn)場教學：配合課堂理論知識的教學，這門課還組織學生參加現(xiàn)場操作訓練教學，如圖1所示。比如工件坐標以及工具坐標的設定。使學生通過實際工業(yè)機器人的校正對點操作，更加直觀體會工具坐標以及工件坐標設置的準確程度。

（3）教學錄像：該課還通過錄像和視頻，如圖2所示，讓學生自己課后去學習，將一些書本上文字表示不能說盡的知識，通過視頻，立體動態(tài)地展示給學生，以及學生可在課后進行復習學習。

3.3 教學手段

在教學過程中采用案例教學法、項目教學法讓學生以項目案例的方式，并通過項目小組進行討論、分組匯報的方式進行學習工業(yè)機器人知識，再通過操作訓練法和行動導向法讓學生在機器人實訓室里完成實體機器人的操作編程過程，然后通過師生角色互換的方式交流項目學習過程中的心得，最后教師進行知識總結。

3.4 課程的考核方式

考核方式分為5個部分：平時表現(xiàn)、作業(yè)、項目實操理論考試和實操考試見表3。每一個環(huán)節(jié)都占有一定的分值比例，學生想要取得好的成績，每一個環(huán)節(jié)都不能馬虎。

4? 師資條件和教學條件

通過“外引內培”和出臺各種鼓勵激勵措施，該課程建設鍛煉了一批校內專職教師和企業(yè)豐富的兼職老師，90%教師的專業(yè)技能和教學能力得到顯著提高，優(yōu)化團隊組成結構，雙師比例達到或超過95%，兼職老師有著豐富的企業(yè)實踐經(jīng)歷，對于課程的建設提供很多寶貴的意見。

依據(jù)課程的需要，學校現(xiàn)建設有工業(yè)機器人實訓室（如圖4）和智能生產(chǎn)線（如圖5），利用實驗室的設備可以進行工業(yè)機器人實際操作編程，通過仿真實驗室可以完成復雜工作的編程和調試等任務。

5? 課程單元設計

下面以圓弧運動指令MoveC指令為例。

5.1 復習與預習

抽取一些學生對上次課學習的內容在數(shù)字化平臺上進行測試并總結，另外，對該次課需要提前預習的內容進行提問，檢查學生預習和復習情況，教師對檢查情況進行點評。

5.2 任務分析和知識講解

設計情境環(huán)節(jié)：通過觀看機器人相關視頻，引導學生對新課知識產(chǎn)生期待，引出該節(jié)課程的知識點。比如通過講解MoveC指令的格式、使用和操作以及完整的程序編寫等知識點，目的是為了完成iPhone圖標的設計。

5.3 做什么，怎么做

根據(jù)任務書要求，思考確定工作目標，比如該任務要完成iPhone的圖標設計，先組織學生分組討論任務要求，學生提出的方案，老師點評，形成一個初步的方案，比如工具坐標、工件坐標怎么建，MoveC指令怎么用以及注意事項等問題。

5.4 做中學，學中做

做中學：通過行動導向法、操作訓練法，學生通過分組的方式，以小組為單位完成任務，記錄過程中出現(xiàn)的問題或者解決問題的方法，教師參與指導、點評、個別講解，時刻關注學生操作過程中的問題，及時排除錯誤，在此過程中可以和企業(yè)兼職教師一起授課，了解企業(yè)現(xiàn)場實際生產(chǎn)的問題。

學中做：通過啟發(fā)引導法、操作訓練法，比如在過程中隨機找一組學生的作品進行點評，在學生修改完善作品過程中巡視、監(jiān)督實施過程，對共性問題進行集中分析講解，比如機器人出現(xiàn)奇點位置，機器人出現(xiàn)無法移動或者機器人運行軌跡錯誤等問題。

5.5 評價反饋

通過角色扮演法和討論交流法，組織和引導學生展示作品、觀察作品，教師和其他學生參與展示學生作品的評價，以及教師總結此次課的知識要點，使得建立教師評價與學生互評相結合、過程評價和結果評價相結合、專業(yè)能力與職業(yè)素質相結合的評價體系[4]。

6? 結語

《工業(yè)機器人編程技術課程》的操作性非常強，應用比較廣。該文通過對該課程的課程設計思路、課程定位和目標、課堂教學模式和手段、考核方式等方面對《工業(yè)機器人編程技術》課程建設進行探索，通過理論知識學習、實物操作、錄像視頻等學習方式，讓學生掌握工業(yè)機器人方面的基本知識，同時提高他們的動手實踐能力和在學習過程中的主動性和自覺性，使得教學的效果有明顯改善。

參考文獻

[1] 奚霞，連碧華，張曉紅.高職機械類專業(yè)《智能制造概論》課程建設初探——以南京機電職業(yè)技術學院機械工程系為例[J].智庫時代，2019（29）：92-93.

[2] 牛祥永.高職“工業(yè)機器人安裝與調試”課程開發(fā)和實踐[J].職業(yè)教育研究，2014（4）：86-90.

[3] 謝祥.《工業(yè)機器人安裝調試與維護》一體化課程改革與實踐[J].南方農(nóng)機，2018（13）：137.

[4] 金晨.高職行動導向教學模式的設計路徑探析[J].當代職業(yè)教育，2016（10）：52-55.