基于MOOC的《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程個性化學習研究

吳海波 劉海龍

摘要： 《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》已經(jīng)逐步成為了工業(yè)機器人技術、電氣自動化技術、機電一體化技術、焊接技術、汽車工程技術等眾多工科專業(yè)課程體系中一門極為重要的專業(yè)核心課程。但課程教學一直受到實訓條件不足、課程教學資源參差不齊，課程學習者人數(shù)不斷激增等客觀因素的巨大影響。因此，本文試圖從基于MOOC的個性化學習研究的角度出發(fā)，探索使各類《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程學習者達成其個性化學習目標的有效方法。

關鍵詞： MOOC;個性化學習;工業(yè)機器人現(xiàn)場編程

中圖分類號： TP242-4??? 文獻標識碼： A??? 文章編號： 1672-9129（2018）09-0150-02

Abstract： "Industrial Robot Field Programming" has gradually become a very important core course in many engineering courses， such as industrial robot technology， electrical automation technology， Mechatronics technology， welding technology， automotive engineering technology. However， the teaching of courses has been greatly influenced by such objective factors as inadequate training conditions， uneven teaching resources and the increasing number of learners. Therefore， from the perspective of MOOC-based personalized learning research， this paper attempts to explore effective ways to enable learners of various "Industrial Robot Field Programming" courses to achieve their personalized learning goals.

Key words： MOOC， personalized learning， industrial robot field programming

1 引言

截止到2017年，全國范圍內已有超過400所高職院校開設了工業(yè)機器人技術專業(yè)，并有眾多高職院校在相關專業(yè)內引入了工業(yè)機器人技術課程。其中，僅湖南省已有17所高職院校開設了此專業(yè)，另有21所高職院校在已有的電氣自動化技術、機電一體化技術、焊接技術、汽車工程技術等專業(yè)的課程體系中引入了工業(yè)機器人技術類課程。與此同時，隨著產(chǎn)業(yè)升級和工業(yè)機器人的快速普及，工業(yè)機器人制造商原有的“點對點”式客戶培訓模式，已經(jīng)不能滿足工業(yè)機器人用戶企業(yè)對人力資源的需要。

目前，《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程已逐漸成為工業(yè)機器人技術、電氣自動化技術、機電一體化技術、焊接自動化技術、汽車工程技術等專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程。同時，也是企業(yè)員工技能培訓的一門必修課程。

綜上所述，由于受到課程學習者人數(shù)激增、不同類型學習者（在校學生、外校學生、企業(yè)員工、工業(yè)機器人技術專業(yè)學生、相關專業(yè)學生、工業(yè)機器人技術愛好者等）的學習需求差異明顯、課程內容涉及技術領域廣、實訓設備種類差異大等因素的影響。如何激發(fā)學習者的學習興趣，體現(xiàn)學習者的主體地位，調動學習者的學習積極性，達成學習者個性化學習目標，是《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程教學面臨的一個重大問題。

2 《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程教學現(xiàn)狀

《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》已經(jīng)逐步成為了工業(yè)機器人技術、電氣自動化技術、機電一體化技術、焊接技術、汽車工程技術等眾多工科專業(yè)課程體系中一門極為重要的專業(yè)核心課程。目前，從全國范圍內看，職業(yè)院校開設此課程時，一般采用理實一體化形式進行課程教學。教學所需的實訓設備主要選用Yaskawa、ABB、KUKA、Funac等國際品牌或沈陽新松、安徽埃夫特、華中數(shù)控、廣州數(shù)控等國內品牌的工業(yè)機器人。

由于工業(yè)機器人價格不菲，考慮到采購數(shù)量對工業(yè)機器人價格的影響，當前，全國范圍內的職業(yè)院校一般只會選擇單一或兩種主流品牌的工業(yè)機器人建設此類實驗室。而上述工業(yè)機器人制造企業(yè)雖然都能提供其各型工業(yè)機器人的用戶手冊、維護手冊等技術文檔，但沒有直接應用于《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》等課程的教學。為了解決以上問題，部分企業(yè)成立了專門的培訓部門，但主要針對的是客戶企業(yè)的員工培訓，培訓內容針對性很強，并不適用于職業(yè)院校學生的普適性學習。同時，出于對企業(yè)自身利益的考慮，也沒有全面開放其培訓資源。

另一方面，當前市場上只有少數(shù)幾本主要由企業(yè)工程師編寫的《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》書籍，一般只針對其所在企業(yè)的工業(yè)機器人品牌，且內容多是直接選取了工業(yè)機器人行業(yè)應用案例，并沒有過多考慮學生認知規(guī)律的特點，所以更適合作為教輔書籍使用。而眾多職業(yè)院校目前基本處于無教材可用、無教材可選的境況，課程教學所需的其它教學資源更是基本處于是空白狀態(tài)。

本課題組于2015年3月正式承擔“工業(yè)機器人技術專業(yè)”國家教學資源庫《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程建設任務。但隨著工作的深入，一系列重要問題已經(jīng)浮現(xiàn)，即什么樣的資源適用于理實一體化的課程教學？教學資源的顆粒度如何界定？教學積件的規(guī)格如何設計？針對不同類型的學習者對本課程所學內容要求的差異應該怎么合理使用這些教學資源？線上線下學習形式如何真正實現(xiàn)？而這些問題在該教學資源庫的建設目標中并沒有明確提出。

3 MOOC中的個性化學習

個性化學習指根據(jù)學習者的發(fā)展需求和個性特點， 采取適合的方法和手段來滿足學習者需求的學習。個性化學習強調因人而異， 突顯學習者在學習過程中的主體獨特性、主動性和進取性，以學習者的學習需求和學習興趣為中心。個性化學習的特點體現(xiàn)在學習需求、學習內容、學習方式、學習評價等方面。至今為止，并沒有一個公認的權威定義，但大多數(shù)研究者認為，個性化學習是學習者根據(jù)自身的心理特征、教育基礎、發(fā)展需要甚至生活背景等個性化特點，自主選擇合適的學習內容、方法、策略的一種學習模式。與此對應，針對學習者個性特征為其量身定制教學內容、方法、策略的教育方式就是個性化教育。個性化學習和個性化教育雖然視角與主體不同，但遵循的個性化理念是相同的。

傳統(tǒng)的“因材施教”是個性化學習的一種體現(xiàn)，但其更多地強調“教”，即教師的個性化指導，而個性化學習的根本目的是使不同類型的學習者達成其各自的個性化學習目標。在進行MOOC中的個性化學習探究時，首先要對學習者進行分析，美國一位教育技術領域咨詢顧問和分析師Phil Hill于2013年提出了MOOC的5種學習者類型：（1）隱身者：最大的MOOC學習者群體，此類學習者擁有MOOC賬號，但從不登錄任何課程;（2）完成者：指那些完成了大部分課程及評估的學習者，包括被動參與者和積極參與者;（3）旁聽者：指那些只觀看教學視頻，但幾乎不參與測驗與評估的學習者，基本能跟進課程;（4）脫離者：在課程的前期會參與評估，但隨后參與度會有明顯下滑，其子類別包括“輟學者”，即停止一切學習活動;（5）嘗鮮者：這些人只觀看過一兩節(jié)教學視頻。這些特征幾乎涉及MOOC學習過程中的各環(huán)節(jié)。因此，只有在MOOC平臺中對在各環(huán)節(jié)滿足學習者個性化需求，提供個性化支持，才能實現(xiàn)MOOC個性化學習的目標。

4 基于MOOC的《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程個性化學習研究

結合上述分析，為了達成各類學習者的個性化學習目標，《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程個性化學習研究采用的技術路線如圖1所示。

（1）在自適應性課程結構設計環(huán)節(jié)，考慮到不同類型學習者的學習目標，首先將行業(yè)典型應用轉化為適應教學需求的學習情境，再歸納并劃分出《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程的一、二、三級知識技能點，最后選取不同層次的學習任務對三級知識技能點進行個性化學習載體支撐。

（2）在學習資源開發(fā)與整理環(huán)節(jié)，首先制定課程標準、課程教學設計方案，再針對三級知識技能點設定資源的顆粒度和冗余度，最后將不同類型的教學資源進行分類與整理以保障個性化學習所需資源的豐富性。

（3）在MOOC平臺建設環(huán)節(jié)，首先針對每一個三級知識技能點開發(fā)多個以微課、虛擬項目或仿真訓練系統(tǒng)為核心的教學積件，再采用刪減法、替代法、重組法等方法對教學積件進行網(wǎng)上組課，以面向不同類型的學習者確定學習內容的基本框架，并允許學習者在此基礎之上進行企業(yè)化學習內容的調整，以保障各類學習者個性化學習的靈活性。

（4）在基于MOOC的個性化學習環(huán)節(jié)，首先分別針對在校學生，采用進階式網(wǎng)絡學習與翻轉課程教學相結合的混合式教學模式進行學習引導;針對其它類型的學習者，采用階段式網(wǎng)絡學習與同步在線答疑相結合的混合式教學模式進行學習引導;再利用個性化學習的《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程教學模型，指導學習者完成課程注冊、微課學習、虛擬訓練、在線交流、個性化評價、參加考試等學習環(huán)節(jié)完成個性化學習，以達成其各自的學習目標。

（5）在MOOC平臺優(yōu)化環(huán)節(jié)，通過對學習者的學習效果進行評價與數(shù)據(jù)挖掘，優(yōu)化個性化學習的《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》課程教學模型及MOOC平臺建設指標，指導平臺后續(xù)優(yōu)化工作。

5 MOOC平臺建設及應用情況

課程團隊于2018年在愛課程（中國大學MOOC）平臺開設了兩期在線課程，第1期選課人數(shù)3458人，第2期選課人數(shù)2327人，兩期總選課人數(shù)5785人，發(fā)帖總數(shù)21583帖，全程參與12個項目測試2736人，全部項目考核通過2055人。學習者主要來自21所本科院校（包括多倫多大學、漢諾威大學、國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、同濟大學、西南交通大學、蘭州交通大學、北京理工大學、武漢理工大學、廈門大學等）和14所高職院校（包括淄博職業(yè)技術學院、深圳信息職業(yè)技術學院、上海應用技術學院、咸陽職業(yè)技術學院、河南職業(yè)技術學院、廣州市技師學院等）的師生，以及部分企業(yè)工作人員和工業(yè)機器人技術愛好者。

從課程教學實施及MOOC平臺應用情況看，本文提出基于MOOC的個性化學習研究技術路線是科學而有效的，有利于MOOC平臺建設應用與管理，有利于解決個性化學習效果評價與MOOC平臺優(yōu)化等方面的實際問題。本文的研究成果可以為建設符合個性化學習需求的“在線開放課程”提供理論及實踐參考依據(jù)。

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