基于數字化平臺的新形態課堂教學改革

尤光輝　蔣立正　王海濤

摘? 要：該文以《工業機器人操作、應用與維護》課程為研究對象，明確該課程課堂教學現狀，依托數字化平臺，引入新型教學手段，提出新形態課堂教學改革形式，并進行案例舉例。實踐表明，通過課程的課堂教學改革，改善效果顯著。

關鍵詞：工業機器人? 數字化平臺? 教學改革

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0123-02

1? 課程的概述

《工業機器人技術操作、應用與維護》課程是高等職業院校機械類專業的一門專業核心課程，使學生了解工業機器人的應用領域的發展，掌握工業機器人在實際工作過程中編程、操作、應用和維護的知識和方法，培養學生在機器人技術方面分析與解決問題的能力，為畢業后從事相關機器人應用和維護工作打下堅實的基礎[1]。

2? 教學現狀

該課程的教學現狀主要從兩個方面組成：一是學情問題，由于學習《工業機器人技術操作、應用與維護》課中有中職生也有高中生，中職后有一定專業軟件編程基礎，高中后專業基礎較缺乏，對編程相關知識沒有概念，學習動力不足，自主學習能力較弱，對實踐操作課的興趣較高，動手能力較強，是普遍存在的問題。二是該課程在教學過程中存在缺乏和實際工廠企業匹配的案例教學的問題，所以工業機器人相關課程教學方法以及課堂形式無法激起學生對課程的學習興趣，反而因為《工業機器人技術操作、應用與維護》課程的綜合性而退縮，失去學習主動性導致課堂教學效果較差[2]。基于目前存在的問題以及有限的資源，如何實現課堂教學改革，激發學生對在學習過程中的興趣，是我們現在所面臨解決的重要問題。

3? 新形態課堂的教學改革

3.1 引入新型教學手段，結合數字化平臺

如何在講解理論的同時讓學生增強感性認識，可以通過數字化平臺，利用軟件虛擬現實技術，通過教師自我開發相關教學資源或者網絡教學所需的資源，對工業機器人項目進行仿真模擬，增加學生對實際應用場景的直觀感受。該文將基于數字化平臺的新形態課堂教學模式進行設計，具體分為4個部分。

（1）課前的教學準備。

課前的教學準備是基于數字化平臺的混合式教學的關鍵，包括課程內容的設計以及教學資源開發等，比如，以柔性制造生產線為例，由于可分為車床、加工中心、機器人、輸送定位站、地軌、夾持交換臺6個部分組成。那么就設計工業機器人與車床的運動、工業機器人與加工中心的運動、機器人與輸送定位站運動、機器人與地軌的運動、機器人與夾持交換臺的運動5個教學項目，將每個教學項目拆成幾個模塊，每個模塊對應于教學知識點。如表1所示，以讓機器人與車床配合運動這一教學項目為例，來說明《工業機器人操作、應用與維護》課程教學知識點的過程。

（2）學生的課前預習。

教師每次上課前通過數字化平臺將教學需要的資源提前傳給學生，讓他們按照要求自主安排時間進行線上學習，在數字化平臺上完成學習內容，在學習的過程中按照老師提出的問題，將問題的結果在數字化平臺上進行反饋，也可以在線上與老師溝通，向老師提出問題以及對上傳的資料進行評價[3]。教師可以在數字化平臺上查看互動發言情況、回復情況，并監控學生的學習情況以及效果。

（3）學生教師互動課堂教學。

課堂教學不再是傳統的教師講授，學生吸收的形式，以數字化平臺為載體，形成學生主體，師生互動的一種課堂教學模式，可分為4個階段。

①復習與預習。

利用數字化平臺，以問題式的內容發放上一節課程復習內容和該節課預習內容，采用鼓勵式的教學方法，選取學生對內容進行總結和抽查，從而達到鞏固上節課的內容以及引出該節課的任務內容。

②任務分析。

創設任務情境，通過觀看應用場景視頻，激發對新知識、新任務產生期待，通過對課前的預習情況，發布任務書，闡明任務要求。

③知識講解。

對學生在線上的學習的提問以及在線反饋的問題，有重難點區分，首先，對重難點以及疑問知識點進行講解，并通過小組探討，組織學生分組討論任務中的知識要求，指導學生討論的問題，進一步明確知識點。在教師的指導下，學生分進行組討論，制定工業機器人運動的方案，并闡述其方案的合理性。其次，再通過現場實操來加深所學知識，必須引導學生積極動手，利用實訓設備，分析工業機器人工作站的關鍵問題，在操作過程中，教師檢查指導學生系統調試過程，在學習過程中特別注意學生操作過程中的問題，及時排除錯誤，隨機找一組學生的操作進行點評，在學生操作過程中巡視、監督實施過程，對共性問題進行班級集體講解。

④考核評價和總結。

采用鼓勵式教學方法，鼓勵學生對此次課程的任務完成情況進行自我考核、組內及組間考核并進行總結，最后教師總結，布置作業及下一次課程的任務，通過課后總結，引導學生在學習的過程中對虛擬仿真的任務以及實際操作的過程中遇到的問題進行總結，并分析和講解相關問題，使理論學習、仿真模擬和實際操作有機地結合起來，真正做到在學中做、做中學，學做結合的新課堂教學模式，改善課堂教學質量[4]。

（4）課后作業及批改。

通過數字化平臺下發本節課程的知識作業，學生可以通過拍照以及視頻的模式將作業上傳到數字化平臺上，教師會及時糾正學生提交的作業并對其進行評分，并對一些學生作業進行評論。學生可以通過數字化平臺查看到自己作業結果，并知道自己哪里不足，并將這成績作為期末總成績中的平時成績。

3.2 案例舉例

筆者將以“工業機器人柔性制造生產線”為例，要求學生先在RB軟件中先完成工具坐標、工件坐標以及載荷數據3個重要參數設定，通過IO信號配置、組件配置以及目標點示教來實現整個機器人運動過程。

課前將該節學習的PPT、視頻以及Word參考素材等資源提前傳給學生，讓學生提前熟悉該次課程人任務，以及熟悉工業機器人的信號并提前布局好柔性制造生產線的工作站，如圖1所示。

課堂上，向學生介紹該工作站機器人的型號，控制柜以及第六軸法蘭盤上的工具，講解柔性制造生產線各個部分之間如何協調來完成工件的制造任務。在對學生在課前預習中所提的問題在操作過程中進行重點講解，由教師邊講解、邊操作虛擬機器人來完成部分重要環節（如smart組件配置、重要點的示教等），之后讓學生分組討論，指定編程方案，完成虛擬機器人的操作調試，當對虛擬機器人調試達到無錯狀態時，在指導老師的幫助下，操作實際機器人設備的3個重要數據的設定，IO信號的配置、編程調試，最后完成整個柔性制造的任務，圖2是柔性制造實訓室。

課后，總結并引導學生總結在學習的過程中對虛擬仿真的任務以及實際操作的過程中遇到的問題。通過對問題進行分析和講解，使得理論學習，仿真模擬和實際操作有機結合起來，真正達到學練一體的效果。

4? 結語

該文以《工業機器人操作、應用與維護》課程為例，探討了如何利用數字化平臺課程的開展新形態課堂教學模式，主要從教師和學生的課前準備、學生教師互動課堂教學、課后作業及批改反饋等方面做了設計闡述，結果發現，與以往傳統課程相比較，課堂教學上效果有所改善，學生對課程學習積極性也有所提高，但是由于高職院校學生在自我意識仍然較弱，一些學生學習的效果并未明顯提升。因此，下一步將采取一些其他有效措施來完善基于數字化平臺新形態課堂教學改革。

參考文獻

[1] 王駿明.校企合作開發工業機器人基礎型實訓裝置的探索與實踐[J].計算機產品與流通，2017（7）：161.

[2] 邵軍.對《工業機器人技術》課程教學改革的實踐探索[J].科技資訊，2018，16（3）：196-197.

[3] 趙欣.翻轉課堂模式下英語口語的教學方案設計[J].明日風尚，2017（5）：180.

[4] 李佳玉，彭見輝.基于“理虛實一體化”的“工業機器人技術”課程改革[J].新課程研究，2017（10）：18-19.