中職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)三維立體式教學(xué)構(gòu)建與應(yīng)用研究

薛瑜

[摘要]? 針對中等職業(yè)學(xué)校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程教學(xué)模式單一的情況，引入三維立體式教學(xué)，教師利用線上課堂、仿真軟件和實(shí)訓(xùn)工作臺等教學(xué)資源搭建立體式教學(xué)環(huán)境，將理論知識和現(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生在理論及實(shí)訓(xùn)課堂上從學(xué)、思、做三個(gè)維度共進(jìn)并行。經(jīng)過實(shí)際教學(xué)應(yīng)用證明，三維立體式教學(xué)一方面可以促進(jìn)教師有效利用教學(xué)資源設(shè)計(jì)課堂項(xiàng)目，提升教師教研能力，另一方面有利于學(xué)生對知識的掌握和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)操的能力，從而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)雙贏的目的。

[關(guān)鍵詞]? 工業(yè)機(jī)器人教學(xué);三維立體式;教學(xué)資源;教學(xué)雙贏

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）37-0234-03

中等職業(yè)學(xué)校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程，對學(xué)生的實(shí)際操作能力要求較強(qiáng)，但沒有扎實(shí)的專業(yè)理論知識作為支撐卻又達(dá)不到教學(xué)目的。傳統(tǒng)的教學(xué)多采用灌輸?shù)姆椒?，在理論講解方面單調(diào)乏味，學(xué)生記不住也不理解，進(jìn)而在實(shí)踐操作方面，學(xué)生在面對實(shí)驗(yàn)平臺時(shí)不知如何動(dòng)手操作，在理論和實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了巨大的鴻溝。[1]為了使理論教學(xué)和實(shí)踐操作更好地銜接，本人將“三維立體式”教學(xué)法引入工業(yè)機(jī)器人教學(xué)應(yīng)用中，為學(xué)生搭建了一套三維立體式教學(xué)環(huán)境系統(tǒng)，完善并充實(shí)了教學(xué)任務(wù)。

一、中職工業(yè)機(jī)器人單一教學(xué)模式的弊端

在中職教學(xué)中，教學(xué)模式普遍比較單一，理論課程以教師講授學(xué)生聽為主，實(shí)訓(xùn)課以教師示范學(xué)生模仿為主，這樣的方式對于一些需要經(jīng)驗(yàn)積累的課程有效。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)展及新的教育教學(xué)理念的更新，特別像工業(yè)機(jī)器人專業(yè)這類依托于信息技術(shù)的課程，單一維度的教學(xué)會出現(xiàn)一些問題。[2]現(xiàn)分析如下。

（一）單一維度理論教學(xué)，無法建立學(xué)生立體的知識系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人是人工智能信息化發(fā)展下的產(chǎn)物，表明其理論知識體系具有時(shí)代性，離不開智能信息化。[3]傳統(tǒng)單一維度理論教學(xué)，按書本里的概念和知識點(diǎn)對學(xué)生進(jìn)行滿堂灌的教學(xué)，無法建立有效的知識系統(tǒng)。

（二）單一維度實(shí)訓(xùn)教學(xué)，培養(yǎng)不出學(xué)生創(chuàng)新實(shí)操能力

單一維度傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，教師先進(jìn)行示范操作，學(xué)生再按照布置的項(xiàng)目任務(wù)，進(jìn)行模仿并完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，造成學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)上生搬硬套，沒有創(chuàng)新思維，動(dòng)手能力也沒有得到真正的提升。

（三）單一維度教學(xué)讓理實(shí)一體化較難實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)不出學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)

中職教學(xué)注重理實(shí)一體化，要求學(xué)生將學(xué)到的理論知識靈活應(yīng)用到實(shí)踐過程中，一味地理實(shí)教學(xué)，卻割裂了二者。理實(shí)一體化難以實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)出的學(xué)生顯然達(dá)不到企業(yè)職業(yè)素養(yǎng)的要求。

二、工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)三維立體式教學(xué)的構(gòu)建及應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)是中職學(xué)校新興的專業(yè)，為了適應(yīng)新專業(yè)的教學(xué)要求，教師需要整合線上線下課堂、仿真訓(xùn)練平臺和現(xiàn)場工作站等教學(xué)資源，搭建一個(gè)“學(xué)、思、做”三個(gè)維度立體式教學(xué)環(huán)境。

（一）“學(xué)”維度教學(xué)構(gòu)建

工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程的每個(gè)章節(jié)聯(lián)系緊密，保證了知識的連貫性?！皩W(xué)”維度教師是依托超星學(xué)習(xí)通平臺構(gòu)建的。學(xué)習(xí)通平臺是超星公司開發(fā)推出的交互式信息平臺，便于教師搭建教學(xué)課程空間，進(jìn)行課程內(nèi)容創(chuàng)建和教學(xué)過程管理。教師一方面利用學(xué)習(xí)通信息平臺發(fā)布制作好的課件、微視頻、學(xué)習(xí)資料、學(xué)習(xí)任務(wù)，另一方面還能夠看到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)，依照反饋的教學(xué)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整教學(xué)任務(wù)。[4]學(xué)生可以利用學(xué)習(xí)通App軟件，實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)，課中與老師實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，課后練習(xí)及時(shí)解惑等。整個(gè)“學(xué)”維度中，教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)及復(fù)習(xí)，知識掌握效果很好。

（二）“思”維度教學(xué)構(gòu)建

“思”維度教學(xué)的構(gòu)建目的是把理論知識與實(shí)踐操作進(jìn)行融合，學(xué)生學(xué)了知識要能夠真正理解，必須通過自主思考來實(shí)現(xiàn)。在“思”維度教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以借助RobotStudio工業(yè)機(jī)器人仿真軟件幫助學(xué)生思考，RobotStudio仿真軟件是ABB工業(yè)機(jī)器人公司推出的一款工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真軟件，能夠滿足教學(xué)中大部分項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)及仿真。教師可針對課堂知識點(diǎn)設(shè)計(jì)出小項(xiàng)目，課上引導(dǎo)學(xué)生使用RobotStudio工業(yè)機(jī)器人仿真軟件搭建出虛擬項(xiàng)目任務(wù)，并進(jìn)行模擬操作驗(yàn)證。在項(xiàng)目任務(wù)仿真過程中，學(xué)生就會去思考項(xiàng)目如何合理地搭建，所學(xué)的知識如何應(yīng)用到項(xiàng)目中，以及最終項(xiàng)目會達(dá)到一個(gè)怎樣的效果，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)并掌握內(nèi)容。

（三）“做”維度教學(xué)構(gòu)建

工業(yè)機(jī)器人教學(xué)最終還是要落實(shí)到學(xué)生的實(shí)操動(dòng)手上來。在“做”維度的構(gòu)建上，提供給學(xué)生工業(yè)機(jī)器人實(shí)操訓(xùn)練平臺，如圖1所示，該平臺上固定有工業(yè)機(jī)器人，配有如坐標(biāo)建立、I/O設(shè)定、涂膠、碼垛和視覺分揀等模塊，學(xué)生可以分組按照任務(wù)需求選擇模塊，在教師的指導(dǎo)下自行安裝、調(diào)試、編程和操作完成教學(xué)項(xiàng)目任務(wù)。在“做”的維度教學(xué)中，學(xué)生感受到了學(xué)以致用，增強(qiáng)了實(shí)操能力。

（四）三維度立體教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

三維度立體教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)中，筆者以工業(yè)機(jī)器人操作與編程教材第三章中“運(yùn)動(dòng)指令的構(gòu)成與應(yīng)用”教學(xué)為例，[5]進(jìn)行介紹：

1.在“學(xué)”維度教學(xué)中的建立

教師使用學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布“運(yùn)動(dòng)指令的構(gòu)成與應(yīng)用”的概念及編程格式等課件、微課視頻及預(yù)習(xí)測試，學(xué)生課前登入學(xué)習(xí)通移動(dòng)終端做好預(yù)習(xí)作業(yè)，初步掌握線性運(yùn)動(dòng)指令的使用方法。具體分為兩步，方法如下：

第一步，信息平臺中學(xué)習(xí)資料的建立。在學(xué)習(xí)通App中建立好“工業(yè)機(jī)器人操作與編程”課程的章節(jié)樹，在對應(yīng)的“運(yùn)動(dòng)指令的構(gòu)成與應(yīng)用”的課程中導(dǎo)入相應(yīng)的課程資料，如圖2所示。