工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式改革探究

(南京六合中等專業(yè)學(xué)校,南京 211500)

0 引言

現(xiàn)代制造業(yè)中的工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化方面發(fā)揮著重要的作用。然而,當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人市場競爭日益激烈,企業(yè)對具備實(shí)際應(yīng)用能力的工業(yè)機(jī)器人人才需求越來越高。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式主要注重理論知識的灌輸,而在實(shí)際操作中卻缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)[1-3],導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)際應(yīng)用了解不足,從而難以滿足企業(yè)對人才的需求。因此,如何改革工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式,使之更加符合實(shí)際應(yīng)用需求,已成為當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人教育領(lǐng)域的一個(gè)重要課題[4]。

該模式以項(xiàng)目實(shí)踐為主,注重學(xué)生實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng),通過實(shí)踐提高學(xué)生的實(shí)際操作技能和應(yīng)用能力[5-6]。同時(shí),本文還探討了該模式的具體實(shí)施方式和教學(xué)評估方法,并通過實(shí)際案例分析驗(yàn)證了該模式的可行性和有效性。為工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)改革提供了新的思路和方法,有助于提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和適應(yīng)能力,為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)更多的高素質(zhì)人才。

1 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法在教學(xué)改革中的應(yīng)用優(yōu)勢

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法(Project-based learning)是一種以項(xiàng)目為主導(dǎo)的教學(xué)法,要求學(xué)生通過完成實(shí)際項(xiàng)目來掌握知識和技能。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法通過將學(xué)生置于具體問題的實(shí)際情境中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[7-9]。在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法中,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和能力選擇適合自己的項(xiàng)目,通過實(shí)際操作來解決實(shí)際問題,達(dá)到學(xué)以致用的效果(圖1)。

圖1 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法教學(xué)原理圖

1.1 實(shí)踐能力的培養(yǎng)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法注重學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng),通過實(shí)際操作來解決實(shí)際問題,提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

1.2 學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的提高

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法通過將學(xué)生置于具體問題的實(shí)際情境中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

1.3 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提高

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法要求學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作完成項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。

1.4 知識的綜合應(yīng)用

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法要求學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識和技能,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.5 評價(jià)方式的多樣性

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法評價(jià)方式靈活多樣,可以采用多種方式對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行評價(jià)。

2 傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)存在諸多問題,需要通過改革和創(chuàng)新來提高教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐能力,主要教學(xué)問題如表1所示。

表1 傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

3 基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式

3.1 教學(xué)目標(biāo)

基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)旨在提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力、職業(yè)素養(yǎng)等,讓學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的職業(yè)發(fā)展。

3.1.1 理論與實(shí)踐相結(jié)合

通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐操作,讓學(xué)生深入了解和掌握工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)理論知識,同時(shí)能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

3.1.2 提高實(shí)踐能力

通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐操作,讓學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人的基本操作技能,能夠獨(dú)立完成工業(yè)機(jī)器人的調(diào)試和維護(hù)工作。

3.1.3 增強(qiáng)創(chuàng)新意識

通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐操作,鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中創(chuàng)新思考,提高創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

3.1.4 提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的團(tuán)隊(duì)合作,讓學(xué)生能夠有效地協(xié)作完成工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的項(xiàng)目,提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

3.1.5 培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)

通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐操作,讓學(xué)生了解和掌握職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng),提高職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)能力。

3.2 教學(xué)方案

基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)方案示例如表2所示,具體的教學(xué)方案應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

表2 教學(xué)方案

3.3 教學(xué)評估

教學(xué)評估的具體方法可以包括個(gè)人評估、團(tuán)隊(duì)評估和自評三個(gè)方面。通過綜合評估,能夠更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果,并為后續(xù)教學(xué)改進(jìn)提供參考意見。

3.3.1 項(xiàng)目成果評估

通過對學(xué)生團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行評估,了解學(xué)生在實(shí)踐操作中的表現(xiàn)和實(shí)際能力,同時(shí)也能夠評估團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。

3.3.2 實(shí)踐操作評估

通過對學(xué)生實(shí)踐操作的評估,了解學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人的操作技能和理論知識的掌握程度。

3.3.3 個(gè)人表現(xiàn)評估

通過對學(xué)生個(gè)人表現(xiàn)的評估,包括參與度、學(xué)習(xí)態(tài)度和獨(dú)立思考能力等方面,了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果。

3.3.4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)評估

通過對學(xué)生經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和反思的評估,了解學(xué)生對于整個(gè)項(xiàng)目的總結(jié)和反思能力,同時(shí)也能夠?yàn)楹罄m(xù)教學(xué)改進(jìn)提供參考意見。

3.4 案例分析

本文以基于ROS的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)為案例進(jìn)行分析,教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容如表3所示。

表3 基于ROS的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)案例分析

4 工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)改革發(fā)展方向

4.1 教學(xué)方法創(chuàng)新

隨著科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,教學(xué)方法也應(yīng)不斷創(chuàng)新和完善,以適應(yīng)不斷變化的教育和就業(yè)市場需求。在工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)中,除了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法外,還可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新技術(shù),為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn),從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行真實(shí)的機(jī)器人控制操作,感受到真實(shí)的操作體驗(yàn),加深對機(jī)器人控制系統(tǒng)的理解和掌握。同時(shí),虛擬環(huán)境可以為學(xué)生提供更加安全和便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境,避免在真實(shí)場景中操作可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)和不便。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以將虛擬模型和現(xiàn)實(shí)環(huán)境相結(jié)合,使學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行虛擬模型的操作和實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力,同時(shí)也可以提高學(xué)生對機(jī)器人控制系統(tǒng)的認(rèn)識和理解。因此,隨著科技的發(fā)展,教學(xué)方法也應(yīng)不斷創(chuàng)新和完善,為學(xué)生提供更加豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和更加實(shí)用的知識技能,促進(jìn)學(xué)生的職業(yè)發(fā)展和個(gè)人成長。

4.2 教學(xué)資源共享

為了更好地推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)改革的發(fā)展,教學(xué)資源共享是非常重要的一環(huán)。教學(xué)資源共享是指通過開展校際間、行業(yè)間的合作,共同分享和利用各自擁有的教學(xué)資源,包括教學(xué)設(shè)備、教材、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)案例等。教學(xué)資源共享不僅可以節(jié)約教學(xué)成本,更可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享和互補(bǔ),提高教學(xué)質(zhì)量。

在工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)中,不同高校、企業(yè)之間擁有的教學(xué)資源存在一定的差異。有的高校擁有較為先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室,有的企業(yè)則有著豐富的機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過教學(xué)資源共享,可以充分利用各自的優(yōu)勢資源,為學(xué)生提供更加豐富和實(shí)用的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐機(jī)會(huì)。

此外,教學(xué)資源共享還可以促進(jìn)校際間、行業(yè)間的合作與交流,拓展學(xué)生的視野和思路,加強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。通過教學(xué)資源共享,學(xué)生可以更好地了解行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,掌握前沿技術(shù)和知識,提高自身競爭力和就業(yè)能力。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證

工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證是教學(xué)質(zhì)量保障的重要手段。標(biāo)準(zhǔn)制定是指根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,制定具體的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,以確保教學(xué)質(zhì)量和效果。例如,可以制定工業(yè)機(jī)器人操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)室安全管理規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范教學(xué)行為和實(shí)驗(yàn)操作。而認(rèn)證機(jī)制則是指通過一定的審核和認(rèn)證程序,對教師、學(xué)生和教學(xué)設(shè)施進(jìn)行認(rèn)證,以保證教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。例如,可以引入國家或行業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu),對教學(xué)過程和教學(xué)設(shè)施進(jìn)行評估和認(rèn)證,確保教學(xué)質(zhì)量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求。標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證的實(shí)施,不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量,更能夠促進(jìn)教學(xué)資源的優(yōu)化配置和教學(xué)成果的共享。

5 結(jié)論

本文主要研究了工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式的改革,并以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法為理論基礎(chǔ),提出了一種基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式。文章分析了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題,包括缺乏實(shí)踐性、理論與實(shí)踐脫節(jié)等,并結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法,提出了教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方案、教學(xué)評估等具體內(nèi)容,最后探討了工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)改革的發(fā)展方向,包括教學(xué)方法創(chuàng)新、教學(xué)資源共享、標(biāo)準(zhǔn)制定和認(rèn)證等。文章還通過具體教學(xué)案例分析,進(jìn)一步闡述了基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施效果。本文的研究成果對于推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實(shí)踐能力具有一定的參考價(jià)值。