機器人技術應用一體化教學改革與實踐

[摘 要] 以高職高專機電一體化專業的機器人技術應用課程一體化教學為研究課題，對課程設置、課程的內容和教學方法的運用進行了探索、研究與實踐。針對目前課程教學中存在的一些問題，從教學內容、設計理念、課程目標、課程特色、教學方法等幾個方面對課程建設進行探討，不斷改進與完善一體化教學的各個環節，以適應我國高速發展的工業對高職高專教學質量的新要求。

[關 鍵 詞] 機器人技術；一體化教學改革；高職高專教學；課程建設

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）01-0180-02

一、機器人技術應用一體化實施的必要性

面對當前高職類純理論或純實訓教學的種種弊端，為了提高學習效率、教學效果，一體化教學成為目前我國職業教育共同探求發展的重要方向之一。機器人技術的人才要求技能實踐性強，因此對人才的培養不能僅僅停留在單純的理論或實訓上，更重要的是要掌握從工程實踐中得來的知識經驗，還要具備學以致用的綜合能力。

然而要實施一體化教學，需要多方面的條件，其中最重要的包括有適合一體化教學場所、有實施一體化教學的配套教學資源、有相應的一體化教學的師資力量等。我院機器人技術應用相關課程，經過多年發展，探索推進一體化教學實踐，將機器人技術應用課程教學建設成“教—學—練—做”一體化教學效果。

二、課程內容及設計理念

以培養技能型人才為出發點，對新形式下的專業培養體系進行深入改革，將專業課程與技能大賽經驗相結合，以“項目為驅動，任務為案例”設計一體化課程教學，在“學中做，做中學”激發學生學習熱情，形成“教—學—練—做”一體化教學過程，同時提高學生的綜合技能水平和提升師資水平，豐富專業建設內涵。

（一）課程定位

機器人技術應用是高職高專機電一體化專業的一門核心課程。為培養機電行業一線的高素質技術應用型人才，機器人技術應用的課程設計結合現代高等職業教育的思想和理念，符合工學結合的特點，以行業和崗位需求為導向，以培養學生的職業能力、可持續發展能力為目標，進行系統化的項目課程開發，充分體現了職業性、實踐性和開放性的要求。

機器人技術廣泛應用于工業生產的各個領域，機電一體化專業的高職類學生學習并掌握機器人方面的知識與技能尤顯重要。課程面向機電一體化的就業崗位所必備的能力和素質，選取教學內容，注重學生動手動腦能力的培養，在人才培養方案中處于承前啟后的重要地位，將機械制圖與CAD、單片機與C語言編程、液壓與氣動技術等課程交叉綜合，提高學生綜合應用能力。機器人技術應用于電力行業、機電行業及各類制造領域，學生可從事機器人等相關機電一體化設備的安裝、調試、檢修、維護等技術工作，就業領域廣闊，就業前景良好。

（二）設計思路

為培養工作在制造行業一線的高素質技術應用型人才，機器人技術應用的課程設計結合現代高等職業教育理念，充分對現代學生的學情進行分析，淡化知識講授，強化興趣培養，注重工程應用和“帶著問題進行學習”的指導思想，采用“教學做一體化”的教學模式。

根據現代制造、加工企業的發展需求，依據企業所需人才的要求，課程內容的排序是基于由簡單到復雜、由單一到綜合的工作過程來組織教學內容，并兼顧理論知識的系統性和連貫性，為學生可持續發展奠定了良好的基礎。注重職業素養的教育，弘揚“愛一行，專一行”崗位精神，以機器人組成模塊為載體，貫徹“項目驅動”設計教學環節；以實際應用為標準，強化技能訓練；以學生為主體，采取一體化教學方法。注重過程評價，重點培養學生動手動腦能力，促進學生全面發展。

（三）課程目標

1.知識目標

（1）掌握各電子元器件的作用及工作過程并合理選用。

（2）掌握機器人典型電氣接線。

（3）初步掌握機器人機械設計和控制系統設計的方法。

（4）綜合運用機械基礎、單片機、傳感器、氣動技術、C語言編程等相關技術。

（5）具有初步故障診斷和排除能力。

2.能力目標

（1）能辨別機器人常用的各零部件、電子元器件，并能正確選用。

（2）通過系統圖能分析機器人的工作過程。

（3）能夠自行設計機械結構和電氣部分，并編程調試。

（4）能正確裝配機器人的基本機械結構，以及各部件的檢測，并有維修排除故障的能力。

（5）認真負責、嚴謹細致的工作態度和工作作風，團隊協作與溝通能力。

3.素質目標

（1）培養學生具有熱愛科學、實事求是的學風；認真負責、嚴謹細致的工作態度和工作作風。

（2）加強職業道德教育，培養愛崗敬業的精神；提高學生綜合素質，培養學生適應職業崗位需要的基本素質，為后續專業課的學習以及今后職業能力的發展打下基礎。

（四）課程特色

在教學過程中，教師要遵循學生能力培養的基本規律，以行業需求為導向，以適度夠用為原則，由淺入深，淡化知識講授，強化興趣培養，注重工程應用和“帶著問題學習”模式的指導思想，做好高職院校開展卓越工程師創新能力培養的教學工作。

在教學上打破了傳統的課堂授課模式，探索“邊學邊做”的一體化教學模式，以小組合作的方式，將知識點融匯于實踐操作中，形象、生動，易學、易懂。在學生動手實踐方面，以創新工作室的創新設計為依托，以機電研究所服務企業的積累為基礎，以“機器人技術應用”技能競賽為契機，“機器人技術應用”團隊在校企合作、科研項目開發、師資隊伍建設、學生技能競賽等方面均取得了可喜的成績。

同時，不斷加強師資隊伍的建設、提高師資隊伍水平，基本實現“雙師”教學。并結合企業需求及課程特色，采用自編教材，將理論知識與實踐技能有機地融合在一起。

三、機器人技術應用一體化教學模式、方法和手段

（一）教學模式

教—學—做—體化的教學模式。

（二）教學方法

講授法、直觀演示法、項目驅動教學、教—學—做一體化，分組討論，分組操作等

（三）教學手段

每組兩位學生可擁有1臺智能輪型搬運機器人，理—實結合，邊學邊做，邊教邊練。

四、機器人技術應用一體化實施過程出現的問題及解決方法

（一）問題

2014-2015學年第二學期在2013機電一體化專業的3個班級，開展機器人技術應用一體化教學試教。試教過程中，總結經驗，肯定一體化教學的優越性，完善教學實施過程中的授課任務的執行和把控，但也遇到諸多問題：

1.按常規2小節課的教學安排，還未完成相關任務時間就結束了。

2.一個班級的任務未完成，下一個班級又要使用，實訓設備無法立刻恢復。

3.尤其是在實踐動手操作和編程調試環節，只有一位老師，勞動強度大，常常顧此失彼，教學過程管控較困難。

（二）解決方法

針對第一輪試教過程出現的問題，及時反饋至教研室及系部，對下一輪教學做了調整：

1.教學時間短以及實訓室沖突的問題，建議以周為單位安排教學，如3周。

2.建議以1位主講教師為主，必要的授課環節增加1～2位輔助教學的老師。

近年來積極探索一體化教學改革，建設一體化實訓室，編寫一體化校本教材、建設教師團隊，參加技能大賽等，并通過了一輪試教，為一體化教學開展奠定良好的基礎。通過對一體化教學內容的合理安排、教學方法與教學手段的創新運用，以“項目為驅動，任務為案例”設計一體化課程教學，在“學中做，做中學”，激發學生學習熱情，提高了教學效率和教學質量，形成“教—學—練”一體化教學過程，真正做到了寓教于樂，受到高職學生的普遍歡迎。希望能在教學過程中不斷總結經驗，解決矛盾，將一體化教學真正貫徹落實，切實提高高職學生的技術能力應用水平。

參考文獻：

王玉玨.我國高校工科機器人教育發展現狀及對策研究[D].蘭州大學，2013.