混合式教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程中的實(shí)踐與應(yīng)用

李勝男

（大連電子學(xué)校 遼寧 大連 116101）

1.研究背景及課程特點(diǎn)分析

1.1 課程背景

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教育融合的不斷深入，線上教學(xué)呈蓬勃發(fā)展趨勢，特別是經(jīng)歷了新冠疫情，網(wǎng)課成為“停課不停學(xué)”的首選，但單一的線上教學(xué)存在很多問題，如無法面對面交流、學(xué)習(xí)的管控不到位、學(xué)習(xí)效果不明顯等。隨著疫情防控的常態(tài)化，目前的學(xué)校教學(xué)中大多數(shù)以線下教學(xué)為主導(dǎo)，經(jīng)歷了“網(wǎng)課”的沖擊，傳統(tǒng)課堂的對學(xué)生失去了許多吸引力，特別是對于如工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用等新專業(yè)新課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式無法實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果最佳化，迫切需要探索新的教學(xué)模式，將線上教學(xué)與線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+教育”資源豐富的優(yōu)勢。本文以《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》這一課程為例闡述了如何在工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程中開展線上線下混合教學(xué)。

1.2 課程特點(diǎn)

《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》課程是我?！?+X”證書試點(diǎn)背景下開設(shè)的一門專業(yè)實(shí)踐課程，也是一門新開設(shè)的專業(yè)課。課程要求學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人新的理論知識進(jìn)行理解和應(yīng)用，也有需要學(xué)生操作工業(yè)機(jī)器人示教器、設(shè)計(jì)和分析、完成編程和操作。課程具有如下特點(diǎn)。

（1）課程綜合學(xué)科較多，處理工業(yè)機(jī)器人方面的基本理論知識，還涉及PLC、電子技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、電氣控制技術(shù)。

（2）課程實(shí)操性性強(qiáng)，該課程要求學(xué)生掌握示教器的基本操作和工業(yè)機(jī)器人的基本編程，包括實(shí)操實(shí)訓(xùn)和部分的仿真實(shí)訓(xùn)，要求技能點(diǎn)能覆蓋“1+X”操作與運(yùn)維初級證書中的技能點(diǎn)。

（3）課程實(shí)踐專業(yè)性強(qiáng)，理論知識的掌握和操作技能的實(shí)現(xiàn)都依賴于仿真軟件或機(jī)器人設(shè)備，且操作時(shí)間長、安全性要求高，對教師和學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)要求都較高。

課程教學(xué)需要教師完成新知識的傳授，能夠根據(jù)“1+X”證書鑒定中對職業(yè)技能的要求進(jìn)行技能點(diǎn)開展針對性訓(xùn)練，還要求教師在現(xiàn)場引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論和實(shí)踐操作，并做好安全保障，從而使學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。但課程的課時(shí)和實(shí)訓(xùn)室的工位以及師資力量都有限，綜合以上情況本課程采用線上線下混合教學(xué)模式。

2.線上線下混合教學(xué)實(shí)踐策略

2.1 線上線下混合教學(xué)內(nèi)容分配

該課程授課對象為我校19級電氣運(yùn)行與控制專業(yè)學(xué)生，以ABB 120機(jī)器人為實(shí)訓(xùn)對象，以典型工程案例為項(xiàng)目載體，對接“1+X”證書工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維的職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)要求，將教學(xué)內(nèi)容分為五個(gè)模塊：工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識、工業(yè)機(jī)器人的基本操作、軌跡工作站的操作與編程、搬運(yùn)工作站的操作與編程、碼垛工作站的操作與編程。其中基本知識模塊采用線上教學(xué)，線下教學(xué)開展觀摩工業(yè)機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)；基本操作模塊中操作方法的講解采用線上教學(xué)，操作工業(yè)機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)、標(biāo)定工具坐標(biāo)、工件坐標(biāo)、更新轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器以及示教器的操作開展線下教學(xué)；軌跡、搬運(yùn)和碼垛工作站中涉及到工作站介紹、指令應(yīng)用、I/O信號配置方法、程序設(shè)計(jì)流程和編程方法應(yīng)用Robotstudio開展線上教學(xué)，通過線下教學(xué)開展示教器在線編程和調(diào)試。

2.2 線上教學(xué)實(shí)施方案

根據(jù)課程內(nèi)容和要求，工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)知識、基本操作方法、編程語言、設(shè)計(jì)原則類內(nèi)容適合在線上進(jìn)行。

2.2.1 線上教學(xué)資源與要求

線上教學(xué)依托超星教學(xué)平臺開展，學(xué)生可使用電腦終端或手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備下載超星學(xué)習(xí)通，加入課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師上傳的課程資源包括教學(xué)視頻、教學(xué)PPT、章節(jié)測試、課堂作業(yè)、微課、視頻、等。

2.2.2 線上課程實(shí)施

線上教學(xué)實(shí)施步驟分為任務(wù)布置、自主學(xué)習(xí)、線上討論和總結(jié)評價(jià)等環(huán)節(jié)。

（1）任務(wù)布置，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)定學(xué)習(xí)問題和學(xué)習(xí)時(shí)間，進(jìn)行課堂考勤。

（2）自主學(xué)習(xí)，線上直播課采用超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行直播，同步進(jìn)行課堂實(shí)錄并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以通過手機(jī)或電腦端登錄平臺進(jìn)行觀看教學(xué)視頻。學(xué)生自主學(xué)習(xí)簡單知識，視頻中教師設(shè)置測試點(diǎn)，學(xué)生完成問題通關(guān)后才能進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)。

（3）線上討論，師生線上解決問題，學(xué)習(xí)過程中根據(jù)教師根據(jù)測試結(jié)果分析學(xué)習(xí)的理解掌握程度，梳理出重點(diǎn)問題統(tǒng)一講解。

（4）總結(jié)評價(jià)，學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師進(jìn)行課堂總結(jié)與回顧。課后通過電子試卷進(jìn)行質(zhì)量測評，教師可通過后臺數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和進(jìn)度，并通過線上平臺督促學(xué)生完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。通過課后問卷調(diào)研評估學(xué)生是否具備線下實(shí)訓(xùn)任務(wù)完成能力，針對個(gè)別同學(xué)知識薄弱環(huán)節(jié)，有針對性的推送學(xué)習(xí)視頻進(jìn)行強(qiáng)化補(bǔ)充學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。

2.3 線下教學(xué)實(shí)施方案

《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》線下教學(xué)內(nèi)容是在線上教學(xué)的基礎(chǔ)上完成的，以實(shí)訓(xùn)操作為主。包括觀摩工業(yè)機(jī)器人、開關(guān)機(jī)操作、操縱和使用示教器控制工業(yè)機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)、標(biāo)定工具坐標(biāo)和工件坐標(biāo)、更新轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器，提升操作的熟練度，利用Robotstudio 軟件仿真，軌跡工作站、搬運(yùn)工作站和碼垛工作站的在線編程和調(diào)試。通過完成任務(wù)書中實(shí)訓(xùn)任務(wù)，一方面對理論知識和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證和實(shí)踐，另一方面提升實(shí)操熟練度和準(zhǔn)確度。

2.3.1 線下教學(xué)資源與要求

線下教學(xué)在工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室開展，現(xiàn)場配有工業(yè)機(jī)器人本體和實(shí)訓(xùn)裝置，多媒體設(shè)備及移動(dòng)投影設(shè)備。實(shí)訓(xùn)室應(yīng)設(shè)有理論區(qū)、實(shí)操區(qū)和查詢區(qū)，可供學(xué)生小組討論、實(shí)訓(xùn)操作和資料自主查詢。

2.3.2 實(shí)施過程

課程教學(xué)中應(yīng)用超星學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，分為任務(wù)分析、仿真訓(xùn)練或?qū)嵅儆?xùn)練、評價(jià)和展示。

（1）課前學(xué)生線上領(lǐng)取任務(wù)書，根據(jù)任務(wù)制定計(jì)劃。學(xué)生進(jìn)行小組分工，按操作員、安全員、記錄員明確崗位職責(zé)，并將任務(wù)計(jì)劃上傳平臺。課上師生共同進(jìn)行計(jì)劃可行性分析，針對問題進(jìn)行討論，確定具體方案。

（2）任務(wù)實(shí)施階段，小組協(xié)作完成任務(wù)，教師進(jìn)行安全巡視和過程評價(jià)，操作過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的安全操作意識和操作規(guī)范。

（3）問題解決，操作過程中遇到一般問題可以在查詢區(qū)利用課程資源查找答案，疑難問題組間互助或教師提供幫助。

（4）操作結(jié)束，將進(jìn)行成果展示，記錄員將運(yùn)行成果上傳至平臺，師生共同研討評價(jià)，學(xué)生作為評價(jià)主體既能認(rèn)真評價(jià)他人、也能看到自身的不足，也會(huì)努力縮小差距不斷提升，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。

3.混合教學(xué)實(shí)施效果及評價(jià)

3.1 實(shí)施效果

以“工業(yè)機(jī)器人軌跡工作站的操作與編程”項(xiàng)目為例，需要分析軌跡工作站功能、學(xué)習(xí)軟件仿真應(yīng)用、指令語言和編程方法，還要進(jìn)行工作流程圖設(shè)計(jì)、在線編程和現(xiàn)場調(diào)試。全部進(jìn)行線下教學(xué)需要12個(gè)學(xué)時(shí)，教師講授6學(xué)時(shí)，學(xué)生仿真加實(shí)操6學(xué)時(shí)，由于工位、時(shí)間、學(xué)生個(gè)體差異等因素導(dǎo)致實(shí)踐操作不充分，導(dǎo)致項(xiàng)目任務(wù)完成度不高，從而降低學(xué)習(xí)積極性。采用線上線下混合式教學(xué)，2學(xué)時(shí)線上教學(xué)進(jìn)行軟件操作演示、指令語言與編程方法、工作站功能演示；8學(xué)時(shí)線下理實(shí)一體化教學(xué)，進(jìn)行仿真操作、在線編程、現(xiàn)場調(diào)試。采用混合教學(xué)模式，雖然該項(xiàng)目教學(xué)減少2學(xué)時(shí)，但學(xué)生實(shí)際的實(shí)操部分提升了2學(xué)時(shí)。

線上教學(xué)充分利用信息化手段和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，為線下任務(wù)實(shí)施做好充足的知識和技能儲(chǔ)備，也爭取了更多的實(shí)操時(shí)間。信息化技術(shù)和資源在線下教學(xué)中的應(yīng)用，再現(xiàn)了各組的實(shí)施過程，課上解決教師不能及時(shí)指導(dǎo)的難題，課后也重復(fù)觀看對比標(biāo)準(zhǔn)操作視頻，提高了操作標(biāo)準(zhǔn)度，提升了學(xué)生自主解決實(shí)踐問題的能力，項(xiàng)目完成度和教學(xué)效果也大大提高。通過任務(wù)引導(dǎo)、小組協(xié)作、自主探究、教師指導(dǎo)，提升了學(xué)習(xí)主動(dòng)性和責(zé)任意識，學(xué)生利用碎片化時(shí)間反復(fù)觀看微課視頻，鞏固知識和熟練操作要點(diǎn)，滿足差異性學(xué)習(xí)需求、提高了課堂學(xué)習(xí)效率。

3.2 教學(xué)評價(jià)

混合式教學(xué)成績包括線上學(xué)習(xí)成績30%、線上測試成績30%，線下實(shí)訓(xùn)成績40%三部分組成，線上學(xué)習(xí)成績評定包括簽到、在線時(shí)長、參與討論、課堂測驗(yàn)等，線上學(xué)習(xí)和測試根據(jù)后臺數(shù)據(jù)評定成績，線下實(shí)訓(xùn)根據(jù)考核評價(jià)表進(jìn)行評定，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性、及時(shí)性和標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)，學(xué)生能根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，體現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師課堂教學(xué)的雙向促進(jìn)作用，也更利于教學(xué)診斷和改進(jìn)。

結(jié)束語

混合式教學(xué)對教師的信息化素養(yǎng)和學(xué)生的自律能力、自主學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力也有一定要求，同時(shí)混合式教學(xué)的有效實(shí)施與開展也能促進(jìn)教師職業(yè)素養(yǎng)和學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升，更能推進(jìn)學(xué)校的專業(yè)、學(xué)科的信息化進(jìn)程。

采用線上線下混合式教學(xué)還需要思考以下問題：

（1）在實(shí)際教學(xué)過程中，可以根據(jù)學(xué)期計(jì)劃彈性調(diào)整線上和線下教學(xué)的比例分配，要確?；旌鲜浇虒W(xué)具有可行性。需要前期調(diào)研，確保學(xué)校、教師、學(xué)生都具備開展線上教學(xué)的技術(shù)能力、軟硬件資源和環(huán)境條件。

（2）線下線上教學(xué)二者應(yīng)相互融合，互為助力。教師要充分在進(jìn)行教學(xué)計(jì)劃時(shí)要合理分配教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間，也要注意教學(xué)實(shí)施中內(nèi)容的有效銜接。

（3）全方位保證混合教學(xué)的實(shí)施效果。教師要提升信息化技術(shù)水平，做不同教學(xué)模式下的角色轉(zhuǎn)換，以學(xué)生為主導(dǎo)，巧妙設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，做好線上學(xué)習(xí)監(jiān)督，考核方式多元化，保證學(xué)生線上的參與度和學(xué)習(xí)效果。