經(jīng)濟(jì)時(shí)代“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)方法的探索與研究

周鋒

（江蘇省通州中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 南通 226300）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，如何節(jié)約人力成本成為各行各業(yè)發(fā)展共同思考的課題。傳統(tǒng)“灌輸式”理論教學(xué)模式無法滿足經(jīng)濟(jì)時(shí)代“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)需求，新形勢(shì)下，教師應(yīng)充分尊重學(xué)生教學(xué)主體地位，培養(yǎng)學(xué)生在思考和分析問題時(shí)融會(huì)貫通、學(xué)以致用的能力，最終解決問題的能力[1]。接下來，談?wù)剬?duì)經(jīng)濟(jì)時(shí)代“工業(yè)機(jī)器人”課堂教學(xué)的幾點(diǎn)思考。

1 “工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)現(xiàn)狀

首先，中國“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)起步晚、尚處初級(jí)發(fā)展階段，很多院校教學(xué)仍處于理論教學(xué)、仿真教學(xué)階段，理論與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重。眾所周知，“工業(yè)機(jī)器人”課程內(nèi)容繁雜、涉及面廣，學(xué)術(shù)理論體系尚不完善，傳統(tǒng)的“灌輸式”理論教學(xué)模式無法在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成課程教學(xué)任務(wù)[2]。其次，“工業(yè)機(jī)器人”課堂教學(xué)脫離了傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣與熱情、創(chuàng)新意識(shí)不足，導(dǎo)致對(duì)知識(shí)的遷移性能無法實(shí)現(xiàn)，大大增加了學(xué)習(xí)難度，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)“工業(yè)機(jī)器人”課程滿意度欠佳。另外，當(dāng)前國內(nèi)大多院?！肮I(yè)機(jī)器人”教學(xué)多采用理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相獨(dú)立、分離的教學(xué)模式，理論教師與實(shí)踐教師之間缺乏交流、溝通，導(dǎo)致教學(xué)目的、計(jì)劃和方法難以形成結(jié)合體，具體教學(xué)過程中，很多理論教師與實(shí)踐教師多以自我為中心，互相缺乏配合、支持，導(dǎo)致教學(xué)計(jì)劃與內(nèi)容難以統(tǒng)籌，且在教學(xué)過程中常存在重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象，教學(xué)成效欠佳。再者，中國各大院?！肮I(yè)機(jī)器人”課程教學(xué)缺乏完善的考核指標(biāo)、監(jiān)督體系，仍然沿用傳統(tǒng)閉卷考試的評(píng)價(jià)方式，難以對(duì)廣大師生的教學(xué)起到導(dǎo)向作用，這種期末閉卷考試方式下學(xué)生多采用考前突擊的學(xué)習(xí)方式，平時(shí)多放松、學(xué)習(xí)積極性不高，如此難以培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)學(xué)以致用的能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。由此可見，經(jīng)濟(jì)時(shí)代“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)創(chuàng)新改革至關(guān)重要。

2 創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)時(shí)代“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)具體對(duì)策

2.1 采用“立體”“三維”的教學(xué)模式

經(jīng)濟(jì)時(shí)代，現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)在教學(xué)中的作用十分顯著，作為教師，應(yīng)積極運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、微課等先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)，尤其要積極運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的仿真系統(tǒng)、三維動(dòng)畫技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)身臨其境的教學(xué)情境，讓學(xué)生切身感受工業(yè)機(jī)器人的組裝、調(diào)試和維修工藝，以此來不斷提高教學(xué)成效[3]。另一方面，教師應(yīng)注重將“工業(yè)機(jī)器人”課程教材、參考文獻(xiàn)、電子課件、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及新媒體教學(xué)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，利用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)將課內(nèi)講解與課外主動(dòng)學(xué)習(xí)融合在一起，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機(jī)器人編程思路、實(shí)操能力，最終培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人問題的分析和解決能力。

2.2 創(chuàng)新運(yùn)用“理實(shí)一體化”教學(xué)模式

2.2.1 創(chuàng)新理論知識(shí)教學(xué)

新形勢(shì)下，教師應(yīng)一改傳統(tǒng)“灌輸式”理論教學(xué)模式的弊端，通過現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)教學(xué)情境。由于教學(xué)條件的局限性，不是每所院校都有能力購置工業(yè)機(jī)器人實(shí)物，因此，為了讓學(xué)生直觀、全面了解工業(yè)機(jī)器人涉及的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和技術(shù)，教師應(yīng)注重發(fā)揮多媒體技術(shù)中的視頻、音頻、圖片等載體的作用，將工業(yè)機(jī)器人各細(xì)節(jié)全面、直觀展示在學(xué)生面前。作為教師，在以圖片、視頻等為載體教學(xué)時(shí)，應(yīng)配合采用小組合作教學(xué)法、案例教學(xué)法等來全面講解工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷程、現(xiàn)狀，如此還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與熱情，增加師生之間的有效互動(dòng)。如在講解“機(jī)器人編程”章節(jié)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，為提高教學(xué)成效，教師可采用問題導(dǎo)向教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，設(shè)計(jì)不同的問題和任務(wù)，讓學(xué)生在解決問題、完成任務(wù)的過程中對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行學(xué)以致用，在具體實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。在課堂教學(xué)過程中，教師還應(yīng)充分發(fā)揮機(jī)器人三維可視化離線編程和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)的作用。如，利用該系統(tǒng)將零件從甲處順利搬到乙處。利用導(dǎo)入工件及機(jī)器人三維模型的方式，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)真實(shí)再現(xiàn)機(jī)器人、弓箭的三維立體虛擬世界，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。

2.2.2 優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)

“工業(yè)機(jī)器人”課程是一門實(shí)踐性、專業(yè)性較強(qiáng)的課程，實(shí)踐教學(xué)的重要性不言而喻，新形勢(shì)下，教師應(yīng)正確認(rèn)識(shí)到實(shí)踐教學(xué)重要性，豐富實(shí)踐教學(xué)方法。積極開展演練示范教學(xué)、團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽活動(dòng)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)編程進(jìn)而讓工業(yè)機(jī)器人直接取代傳統(tǒng)危險(xiǎn)環(huán)境中的人工作業(yè)[4]。值得一提的是，在實(shí)踐教學(xué)過程中，教師要培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)、安全能力，在工業(yè)機(jī)器人編程、測(cè)試與維修過程中，要調(diào)成人工手動(dòng)模式，運(yùn)用筆芯取代機(jī)器人末端執(zhí)行器，且要及時(shí)降低工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行速度。其次，作為教師，要全程為學(xué)生提供正確的示范，強(qiáng)化學(xué)生安全意識(shí)、規(guī)范操作意識(shí)，并積極采用小組競(jìng)賽教學(xué)模式，充分激發(fā)學(xué)生參與實(shí)踐的興趣與熱情。要確保所有參賽學(xué)生都能夠熟練操作示教器上的每一個(gè)按鈕。在講解工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)指令時(shí)，教師可運(yùn)用小組競(jìng)賽法，開展機(jī)器人定位精度測(cè)量比賽、對(duì)機(jī)器人測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量等比賽，將小組競(jìng)賽結(jié)果與學(xué)生個(gè)人成績有機(jī)結(jié)合，科學(xué)合理衡量學(xué)生的知識(shí)掌握程度，讓學(xué)生在參加小組比賽過程中激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與熱情。當(dāng)學(xué)生全面理解和掌握工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)操作指令以后，教師可布置課后學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生自己或者小組合作設(shè)計(jì)機(jī)器人行走路線，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐意識(shí)與能力，并將自己的想法貫徹到實(shí)處，如此一來，學(xué)生不僅能全面掌握工業(yè)機(jī)器人理論知識(shí)，還能掌握專業(yè)技能，更能有效培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操能力、創(chuàng)新能力，最終提高“工業(yè)機(jī)器人”課程教學(xué)質(zhì)量與水平。

2.3 大力開展“工業(yè)機(jī)器人”課程資源建設(shè)

經(jīng)濟(jì)時(shí)代，“工業(yè)機(jī)器人”課程建設(shè)直接影響該課程教學(xué)有效性、持續(xù)性，由于“工業(yè)機(jī)器人”這一門課程具有專業(yè)性、實(shí)踐性和操作性，院校應(yīng)注重研發(fā)或引進(jìn)一批交互性強(qiáng)、質(zhì)量突出、水平高的課程資源。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，各種新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝不斷出現(xiàn)，這就需要專業(yè)教師樹立終身學(xué)習(xí)理念，及時(shí)更新知識(shí)體系、習(xí)得最新技能?；趯W(xué)生角度而言，加快“工業(yè)機(jī)器人”課程資源建設(shè)步伐不僅能為學(xué)生提供豐富的教學(xué)資源，還能有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力?；趯I(yè)教師角度而言，有效的“工業(yè)機(jī)器人”課程資源能讓教師有足夠的資源進(jìn)行因材施教，最終提升教學(xué)成效。再者，各大院校應(yīng)注重加大對(duì)“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)的財(cái)政支持，如，建立VR機(jī)器人維護(hù)實(shí)訓(xùn)室、校園網(wǎng)絡(luò)體系、工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室等，不斷優(yōu)化教學(xué)氛圍，提高教學(xué)成效。

2.4 創(chuàng)新考核評(píng)價(jià)機(jī)制

經(jīng)濟(jì)時(shí)代，傳統(tǒng)的“工業(yè)機(jī)器人”課程考核評(píng)價(jià)體系無法滿足當(dāng)前教學(xué)需求，切忌將期末考試作為衡量教學(xué)和學(xué)習(xí)成效的唯一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)注重采用過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，不僅要考核學(xué)生的考試成績，更要注重對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、綜合職業(yè)能力與創(chuàng)新能力進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。具體來說，要將理論評(píng)價(jià)與課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)進(jìn)行分開，理論知識(shí)考核應(yīng)涉及以下幾點(diǎn)：①平時(shí)成績，具體指平時(shí)出勤率、課堂表現(xiàn)與日常作業(yè)完成情況；②實(shí)踐成績，指完成實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐報(bào)告撰寫情況；③調(diào)研報(bào)告成績，指利用課外實(shí)踐開展的工業(yè)機(jī)器人綜合調(diào)研以及所撰寫的報(bào)告水平；④期末考試成績。其次，“工業(yè)機(jī)器人”課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)應(yīng)從以下幾點(diǎn)著手：①平時(shí)成績包括出勤率、工作態(tài)度等；②動(dòng)作設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程設(shè)計(jì)等；③系統(tǒng)軟硬件安裝與調(diào)試情況；④課程設(shè)計(jì)資料的整理與歸納情況；⑤答辯成績。

2.5 通過教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生知行合一能力

經(jīng)濟(jì)時(shí)代，為了有效強(qiáng)化“工業(yè)機(jī)器人”課程知識(shí)與技能，教師應(yīng)注重開展各種各樣的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，充分尊重學(xué)生的教學(xué)主體地位，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)操能力的同時(shí)，也要注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力、分析和解決實(shí)際問題的能力。其次，在創(chuàng)新改革“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)時(shí)，教學(xué)側(cè)重點(diǎn)應(yīng)置于設(shè)計(jì)型、研發(fā)型實(shí)驗(yàn)開發(fā)建設(shè)層面，教師要走下權(quán)威的神壇，作為教學(xué)組織者、指導(dǎo)者，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)與能力。所以，各大院校應(yīng)加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的改革和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的24 h開放，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開放管理辦法。作為教師，應(yīng)注重研制有效的實(shí)驗(yàn)課程，如，機(jī)器人本體與運(yùn)動(dòng)控制器，確保學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)期間接觸機(jī)器人控制更全面、更有效的知識(shí)，并貫徹落實(shí)到軟件設(shè)計(jì)開發(fā)程序上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的有效控制，最終培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操能力、創(chuàng)造性思維能力。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在各行各業(yè)發(fā)展過程中的作用越來越明顯，加快“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)改革步伐成為每位工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教師共同思考的課題。新形勢(shì)下，教師應(yīng)正確認(rèn)識(shí)到“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)中存在的問題，充分尊重學(xué)生的教學(xué)主體地位、引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極采用“立體”“三維”的教學(xué)模式、理實(shí)一體化教學(xué)模式，大力開展“工業(yè)機(jī)器人”課程資源建設(shè)，創(chuàng)新考核評(píng)價(jià)機(jī)制，通過教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生知行合一能力，如此有利于全方位、多角度提高經(jīng)濟(jì)時(shí)代“工業(yè)機(jī)器人”教學(xué)質(zhì)量與水平，培養(yǎng)出更多符合社會(huì)發(fā)展需求的技能型、復(fù)合型人才。