《工業(yè)機器人機械維護(hù)》課程項目化教學(xué)改革探索

蔡紅健

摘要：針對《工業(yè)機器人機械維護(hù)》課程傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，進(jìn)行項目化教學(xué)改革，以學(xué)生為中心，以工作過程為導(dǎo)向，運用“六步法”開展教學(xué)，充分利用信息化教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生的綜合能力和職業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人機械維護(hù);項目化;教學(xué)改革

中圖分類號：G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0254-02

0? 引言

《工業(yè)機器人機械維護(hù)》是高職院校工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的一門重要的必修課程，通過學(xué)習(xí)該課程，不僅要求學(xué)生掌握工業(yè)機器人相關(guān)的概念、原理及應(yīng)用等理論知識，還要求學(xué)生具備一定的工業(yè)機器人機械維修與保養(yǎng)的技能水平。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師通常在課堂上借助PPT灌輸知識點，開設(shè)幾次相關(guān)實驗進(jìn)行演示教學(xué)，由于教學(xué)內(nèi)容缺乏吸引力，學(xué)生參與度低，很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

項目化教學(xué)是通過實施一個完整的項目而進(jìn)行的教學(xué)活動[1]，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，實現(xiàn)了教學(xué)主體由教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為中心，教學(xué)內(nèi)容由課本知識為中心轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖咳蝿?wù)為中心，教學(xué)形式由課堂講授為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H操作為中心[2]。本文將探討項目化教學(xué)在《工業(yè)機器人機械維護(hù)》課程中的實際應(yīng)用，教學(xué)有效性得到了明顯提升。

1? 項目化教學(xué)設(shè)計

在《工業(yè)機器人機械維護(hù)》項目化教學(xué)改革前，該課程按學(xué)科體系設(shè)計，內(nèi)容按章節(jié)編排，如圖1所示。

由于沒有設(shè)計工作任務(wù)，學(xué)生被動接受零散的知識點，學(xué)習(xí)效率低下，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)生學(xué)完以后還是不會維護(hù)工業(yè)機器人。

鑒于此，筆者組建課程教學(xué)改革團(tuán)隊，進(jìn)行了項目化教學(xué)設(shè)計。選取“工業(yè)機器人”為載體，以工作過程為導(dǎo)向，用項目任務(wù)驅(qū)動教學(xué)。根據(jù)職業(yè)成長規(guī)律和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，同時，對照1+X工業(yè)機器人操作與運維職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)，由易到難，由簡單到復(fù)雜，設(shè)計了“保養(yǎng)工業(yè)機器人”、“調(diào)試工業(yè)機器人”和“拆裝工業(yè)機器人”等3個學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境下又創(chuàng)設(shè)了2～3個工作任務(wù)，如圖2所示。

當(dāng)完成總體設(shè)計后，還要對每個工作任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，將各知識與技能點融入其中。

2? 項目化教學(xué)實施

在《工業(yè)機器人機械維護(hù)》課程實施過程中，必須充分利用各種信息化教學(xué)手段，才能保證項目化教學(xué)的順利開展。教學(xué)改革團(tuán)隊依托“SPOC學(xué)院”和“金課坊”兩個教學(xué)平臺，同時利用KUKA機器人仿真模型、仿真軟件KUKA.OfficeLite和KUKA工業(yè)機器人進(jìn)行項目化教學(xué)。每個工作任務(wù)的學(xué)習(xí)過程可分為課前準(zhǔn)備、課中學(xué)習(xí)和課后拓展等三個階段，如圖3所示。

項目化教學(xué)的主體是學(xué)生，而教師則成為了項目任務(wù)的引導(dǎo)者和促進(jìn)者。課前，學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)單，在學(xué)習(xí)平臺上瀏覽課件，觀看微視頻，完成課前測試，同時初步確定任務(wù)實施方案。課中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)一步明確任務(wù)，然后分組討論任務(wù)的實施方案，逐步完善方案。接著小組成員在組長的指揮下分工協(xié)作，共同完成任務(wù)。在任務(wù)實施過程中，還要記錄完成情況，檢查完成質(zhì)量，分析完成結(jié)果。然后，分組匯報學(xué)習(xí)情況，分享學(xué)習(xí)成果，完成學(xué)習(xí)評價。課后，學(xué)生領(lǐng)取拓展任務(wù)單，在學(xué)習(xí)平臺上參與討論，撰寫和完善討論報告，實施拓展任務(wù)。學(xué)生在課前通過自主學(xué)習(xí)完成了知識準(zhǔn)備，課中通過實施項目任務(wù)，達(dá)到知識內(nèi)化的目的，課后完成拓展任務(wù)讓知識得到升華。下面以學(xué)習(xí)情境2“調(diào)試工業(yè)機器人”中的工作任務(wù)1“標(biāo)定機器人零點”為例，闡述項目化教學(xué)的實施過程。

2.1 課前準(zhǔn)備

教學(xué)改革團(tuán)隊采用行動導(dǎo)向“六步法”[3]開展項目化教學(xué)，包括“資訊”、“計劃”、“決策”、“實施”、“檢查”和“評價”等6個教學(xué)環(huán)節(jié)。為了在線下課堂上能有更多的時間讓學(xué)生參與到項目實施中，課前的準(zhǔn)備必不可少。教師利用信息化技術(shù)手段，在線上學(xué)習(xí)平臺中上傳相關(guān)教學(xué)課件、微視頻、練習(xí)題等學(xué)習(xí)資源。圖4展示了工作任務(wù)“標(biāo)定機器人零點”在“SPOC學(xué)院”學(xué)習(xí)平臺上的教學(xué)資源。

學(xué)生登陸線上學(xué)習(xí)平臺，按照任務(wù)要求瀏覽課件，觀看微視頻，完成課前測試，然后開展討論，初定實施方案。這樣，課前就將“資訊”和“計劃”環(huán)節(jié)提前完成了，從而保證了線下課堂中其他環(huán)節(jié)的順利開展。

2.2 課中學(xué)習(xí)

在線下課堂中，教師首先選取課前測試中出錯率較高的題目，回答學(xué)生課前學(xué)習(xí)中的疑問，從而進(jìn)一步明確本次課的具體任務(wù)：“采用帶負(fù)載校正法，標(biāo)定機器人零點”。在“決策”環(huán)節(jié)中，分組討論零點標(biāo)定的實施方案，在教師的引導(dǎo)下逐步完善方案。

由于零點標(biāo)定的操作具有一定的危險性，使用的零點標(biāo)定裝置是精密儀器，價格較高，因此在“實施”任務(wù)前，需要再次強調(diào)人身安全與設(shè)備安全。由于工位大小的限制，零點標(biāo)定的操作需要分組進(jìn)行。教師演示A1軸的零點標(biāo)定，其余軸的標(biāo)定由現(xiàn)場學(xué)生獨立完成。班級其他學(xué)生可通過“云視頻”觀看現(xiàn)場零點標(biāo)定的情況，還可以在“金課坊”討論平臺上與現(xiàn)場同學(xué)互動。

在“檢查”環(huán)節(jié)中，不僅需要檢查零點標(biāo)定動作的規(guī)范性，還要引導(dǎo)學(xué)生檢查零點標(biāo)定數(shù)據(jù)的合理性。通過查看零點標(biāo)定的日志文件Mastery.log和RDC卡中的CAL文件中的數(shù)據(jù)，比較標(biāo)定過程中記錄的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的一致性和工具負(fù)載對各軸的影響程度。當(dāng)零點標(biāo)定完成后，組織小組匯報，分享學(xué)習(xí)成果，鍛煉學(xué)生的溝通表達(dá)能力。

在“評價”環(huán)節(jié)中，教師課前在“金課坊”學(xué)習(xí)平臺中建立評價體系，如圖5所示。本任務(wù)的評價維度有“制定實施方案”、“零點標(biāo)定實操”和“小組成果匯報”等3個，分別占30%、40%和30%。評價方式有“組間互評”、“組內(nèi)互評”、“自評”和“師評”等4個，分別占20%、20%、20%和40%。在評價的過程中做到公平、公開與公正。

2.3 課后拓展

為了鞏固與升華課前和課中所學(xué)的知識，課后的拓展環(huán)節(jié)也必不可少。教師在“金課坊”中布置拓展任務(wù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺上針對“‘帶偏量’和‘無偏量’的負(fù)載校正的區(qū)別與應(yīng)用場合”、“單一負(fù)載時能否采用偏量學(xué)習(xí)”等課題開展討論，撰寫討論報告，根據(jù)教師的反饋意見逐步完善討論報告。學(xué)有余力的學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，探討高精度機器人的零點標(biāo)定。

3? 項目化教學(xué)成效

充分利用“SPOC學(xué)院”和“金課坊”等線上教學(xué)平臺，發(fā)布任務(wù)單、課件、微視頻、練習(xí)題等豐富多樣的教學(xué)資源，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了線下課堂的效率。另外，利用“云視頻”實時傳遞現(xiàn)場實施任務(wù)的工作場景，利用學(xué)習(xí)平臺開展組間互動，既拓展了教學(xué)空間，又延伸了教學(xué)時間。這些信息化教學(xué)手段的應(yīng)用，為項目化教學(xué)的順利開展提供了有力保障。采用項目化教學(xué)，學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)效果好。學(xué)生在完成項目任務(wù)的同時，真正掌握了工業(yè)機器人專業(yè)知識與技能，增強了分析問題和解決問題的能力，進(jìn)一步提升了人際交往能力和溝通表達(dá)能力。在項目化教學(xué)實施過程中，還將思政元素潛移默化地融入課堂的每個環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生形成積極的人生觀和價值觀。通過小組討論，相互溝通合作，共同完成一項學(xué)習(xí)任務(wù)，從而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。在保養(yǎng)、調(diào)試與拆裝工業(yè)機器人的每個細(xì)節(jié)中追求卓越，逐步培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精的大國工匠精神。通過客觀公正的互評環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生誠實守信的品格。

4? 結(jié)語

以生為本的教學(xué)理念為項目化教學(xué)改革指明了方向，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用為項目化教學(xué)鋪平了道路。教學(xué)改革團(tuán)隊運用項目化教學(xué)方法，在《工業(yè)機器人機械維護(hù)》課程的教學(xué)中進(jìn)行了有益探索。學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)明確，學(xué)習(xí)積極性高。通過課前自學(xué)、課中實踐和課后拓展等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)體驗，不僅有效獲取了工業(yè)機器人專業(yè)知識，提高了維護(hù)工業(yè)機器人技能水平，而且學(xué)生的方法能力、社會能力和職業(yè)素養(yǎng)得到了提升，學(xué)習(xí)效果明顯改善。

參考文獻(xiàn)：

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