淺析工業機器人在中職院校教學中的優缺點

張智博

摘要：工業機器人已經成為一個國家制造技術強弱的衡量標準。隨著工業機器人的廣泛應用，許多中職院校都建設工業機器人實驗室，培養學生的創新能力和動手能力。本文根據工業機器人培養方案，采用“四步教學法”，即理實“雙元制”教學、實驗實訓教學、項目教學和參加國家、省市比賽四個方面來剖析如何培養學生的興趣和動手能力，采用什么樣的教學手段才能更好的讓學生接受，并結合參加省市比賽優秀生培養方面提出了幾點建議。

關鍵詞：工業機器人 雙元制 教學手段 省市比賽

引言

工業機器人已經成為目前發達國家先進技術的衡量標準，并在各行各業中成為主要的生產工具，正在緩減勞動力成本上升與環境污染之間關系的選擇方法之一。本著為社會培養優秀的機器人操作、維護、保養等方面的人才，許多中職院校紛紛建設工業機器人實訓基地，一來可以增加學校的專業建設方向，擴大知名度；二來可以培養一些高、精、尖的畢業生擴大學生就業渠道。工業機器人技術是一門理論與實踐結合比較緊密的學科，作為一門新興的學科，對教師的要求較高，需要采用一些教學手段，讓學生先從直觀上理解機器人的組成結構，通過一些3D軟件讓學生模擬機器人動作的軌跡，讓學生在學習的過程中產生興趣，提高機器人工作效率，達到教學大綱的要求。

一、 理實“雙元制”教學中，善于運用多媒體教學手段

工業機器人的授課不適合傳統的講授法，主要是因為大部分中職學生的基礎較差，對于新技術、新知識的接受能力要差一些，所以要讓學生看著實物，聽老師講解，先從直觀上認識機器人的結構、組成。這就要求教師在備課中，多搜集相關的圖片和視頻，通過演示，讓學生在大腦中形成一個大致的概念，原來機器人是這樣工作的。3D仿真軟件的使用，極大的方便了教師，拿焊接舉例，通過仿真，讓學生知道機器人是如何工作的，從什么地方入手，什么是起始點，鄰近點、工作點、遠離點……。如搬運一個工件從A點到B點，進入軟件，將這個工件從自帶庫中取出，配合三維機器人進行模擬，選擇最優的規劃路徑，學生可以自行選擇路徑，實現模擬仿真，比較直觀的看到機器人是如何搬運的，這樣在操作中就按照規劃的路徑來完成。

二、 實驗實訓教學

進入實訓現場之前，教師必須對每一名同學進行安全教育，把危險性都交代清楚，采用團隊合作的方式，一旦出現危險，團隊的其它成員能施救。接下來熟悉機器人組成和操作按鈕的位置，功能和操作，可以給機器人上電，把每個按鈕的功能演示一遍。

在軟件模擬仿真完畢，不能馬上進行機器人的操作，因為機器人是比較危險的，所以學生必須在機器手臂活動范圍之外進行操作，如果近距離操作，必須時刻盯著機器手臂的運動軌跡，并適當調低運動速度。在給機器人編程的時候，采用手動控制，并且編一條程序，讓機器人運行一步，看有沒有偏離軌跡。團隊中幾名同學協同合作，有寫程序的，操作的，測量精度，反復調試，找到最優的規劃路徑。同時，幾個團隊之間相互競爭，通過做同一個課題，結果不同，相互借鑒，互相促進，相互學習，培養學生的興趣和動手能力。

三、 項目教學

當學生的能力達到一定水平時，將一個完整的項目交給學生，這個項目的所有工作都必須學生來完成，包括項目實現的背景、項目的環節、項目的組成以及項目的程序編制，項目的實現。這個過程中，教師作為把關者，學生是主體，學生在每一模塊完成后都進行點評，并進行資料的歸檔。學生不再按照老師的要求去完成項目，而是學生自己來完成，老師起到引導的作用，學生的主動性大大增強。學生在完成項目的同時，也是檢驗理論知識學習的結果，結合實踐，體會創新的困難和樂趣，培養團隊精神，還有發現問題和解決問題的能力。以機械加工為例，團隊內至少有一人對機械的相關知識掌握的比較好，如模具設計、加工工業和環節、產品的檢驗規則等。這樣的項目對團隊的要求比較高，包括機床的操作、金屬熱處理、工藝流程。這樣可以訓練學生和不同專業學生之間的配合和合作，跨專業學習是以后中職學生學習的趨勢。在項目教學中，團隊內的每個人都付出勞動，積極發揮自己的主觀能動性，把自己的優勢發揮出來，實際上注重的不是結果，而是整個過程。項目教學的特點：轉變學習思維，以前傳統教學中，老師教什么，學生按照老師的教法去完成，把學生的主觀能動性限定在條條框框中，無法培養學生的興趣和創新能力。學習時間短，一般實習的時間較長，學生整天按部就班，興趣逐漸被磨滅。不如將課題以項目的形式出現，短期內學生完成，看到自己的成果，促發學生的學習興趣。教師監督，傳統的教學方法是以教師為主，現在以學生為主，有利于學生發現問題解決問題。

四、 參加國家、省市比賽

按照比賽的要求，學校的選拔，代表學校參加的學生一般來自三年級，他們經過了嚴格的訓練和培養，具備一定的專業技術水平。首先是所屬市舉辦“中職院校技能大賽機器人比賽”，各校報名后進行初步選拔，試題的難度低于省賽，這個過程也是發現不足，找差距的過程。入選后，回到本學校進行封閉式訓練，主要是收集近三年內比賽的試題，學生先獨立的分析試題，找到突破點，在教師的指導下，分步驟，分階段進行，最后在省賽要求的時間范圍內完成。參加省賽，和省內各市的選手進行比賽，一方面是證明自己的實力，另一方面也是學習的機會，以前是閉門造車，現在走出去，給自己定位，找到差距。

五、結束語

工業機器人在中職院校的教學中是“雙刃劍”，一方面對于培養學生的動手能力大有裨益，另一方面通過比賽，增加知名度，獲得國家的投資。但是現在的中職院校，工業機器人設備較少，無法形成規模性教學，再者教師的專業知識不夠，缺乏過硬的操作技能。大多數中職院校開設機器人專業，停留在理論教學階段，實際操作受到各種因素的限制。如果克服上面的困難，那么在教學中，寓教于樂，采用“四步教學法”，讓學生積極發揮主觀能動性，培養學生的創新能力，為機器人專業領域培養越來越多的人才。

參考文獻

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