淺析《工業機器人技術》課程教學改革

陳漢微

【摘? 要】隨著科學技術的不斷發展，以及產業結構的優化升級，我國對于技術型人才的需求日益高漲。因此，為滿足社會發展需要，大多理工類學校機電專業都開設了《工業機器人技術》課程。但是，該課程不僅理論知識繁多、復雜，而且學科綜合性也十分強，導致在實際教學中也出現了一些問題。本文將基于《工業機器人技術》課程的特點，有針對性地提出了一系列的教學改革措施，從而進一步激發學生的學習興趣，培養其自主創新能力，為相關教學者提供參考借鑒。

【關鍵詞】工業機器人;課程教學;改革

一、引言

《工業機器人技術》課程的實踐性比較強，知識覆蓋面也比較廣，涵蓋了機械原理、機械設計、電路技術、自動控制原理、線性代數等多方面的內容，而且知識點比較復雜、抽象，這使得教育工作者在進行《工業機器人技術》課程教學時遇到許多困難。因此，如何激發學生的學習興趣，不被抽象難的理論所困，如何對該課程教學進行改革，是每位任課教師需要思考的問題。

二、《工業機器人技術》課程教學中存在的問題

（一）涉及內容廣泛且零散

《工業機器人技術》課程包括：機器人的機械本體、關節機構設計、機器人的運動學方程、動力學方程、各種傳感器的應用，以及對所有內容的綜合控制方法等。這些內容實質上是屬于不同的課程的，這就要求了學生要掌握《工業機器人技術》的內容，就必須先有一定的基礎，或者需要另外花時間去復習。而且，這些知識點也比較零散，這使得在教學過程中，學生容易感到混亂，未能形成整體的認識。

（二）概念抽象且公式復雜

對于《工業機器人技術》課程的學習，離不開D—H空間坐標系的建立以及空間坐標的變換。但就算有機器人的圖片等信息，也只能讓學生看到實體的部分，很難直觀地展現虛擬抽象的坐標系、工作空間、關節空間等概念。還有類似于動力學方程的推導、微分運動的分 析、雅可比矩陣的分析等都是該課程的重點，但是由于復雜、枯燥的數學推導，使得很多學生都無法理解，失去學習的興趣，制約到教學的開展。

（三）缺乏適合教材且條件缺乏

《工業機器人技術》課程的學習，要求學生要具有一定的理論素養，才能滿足科技創新 的需要，同時也要求學生掌握本專業相關技術，擁有較強的實踐能力。但是，目前工業機器人的教材有的偏重理論講解，有的教材流于產品說明或用戶指南，難以適應學生的特點與教學需求。另外，由于機器人目前造價比較貴，受資金以及場地等的限制，大多學校的相關實驗設備還不夠完善，使得該課程的實踐環節難以展開。如果沒有實際的操作機會，單靠上機模擬，難以獲得預期的效果，也很難調動學生的積極性。

三、《工業機器人技術》課程教學改革措施

（一）重構教學內容，教學連貫課程主線

學科教師要在有限的教學時間內，輸出更多有意義的教學內容。那么，這就需要教師對課程內容進行精選，保證學生在限定的學時內，最大化地掌握理論知識。同時，教師也應根據重構的教學內容對教學目標進行調整，教師應根據機械技術訓練內容，向學生下發具體的學習任務和目標，并結合聯系內容傳講相關的理論知識，加深學生對理論知識的認識，提升學生的機械分析、設計和構建能力。另外，由于該課程的內容比較零散，為讓學生有整體的認識，可先從機械專業學生比較熟悉的機械結構入手，通過講解機器人的機械、傳感、控制部分的關系，來進入控制系統和環境感知技術的學習，再以典型的機器人為主線，對運動學、動力學、軌跡規劃等進行講解，讓學生有一個較為明確的框架，再逐一地去分析，使整個教學連貫起來。

（二）優化教學模式，調動學生主觀能動性

為有效激發學生的自主思考能力，在進行 《工業機器人技術》課程教學時，必須要注重課堂的互動性。特別該課程的實踐性非常強，在每次涉及到新的知識點時，要避免一味的填鴨式教學，要提出問題引起學生的興趣，鼓勵學生進行課后的復習和相關資料的搜集，讓學生自主地思考問題、尋找答案。教師可通過現場演講的方式，與其他同學進行交流探討，也可以采用大作業的形式，鼓勵學生自己設計一套完整的機器人系統，充分調動學生的積極性。在過去的《工業機器人技術》課程教學中，教師都是占據著課堂的主體地位，這使得學生處于被動接受狀態，其主觀能動性難以被激發，在一定程度上影響了課程教學的效果。為此，任科教師要進一步優化的教學模式，凸顯學生的課堂主體地位，發揮學生的積極能動性。比如，在教學中引入任務教學法，讓學生根據任務要求來完成相對應的學習任務，整個過程中，教師只起到指導作用。這樣學生在任務完成的過程中，讓學生對工業機器人技術有更全面的系統了解。

（三）因材施教，創新教學手段

在《工業機器人》課程教學中，教師可以因材施教，對于深澀難懂的公式推導部分，進行概括性的介紹，而對于概念抽象的部分，同時條件允許的情況下，還可以利用實物進行教學。其次，還要創新教學手段，首先學校要根據《工業機器人技術》課程的教學要求，配置好相應的教學實物，為學生營造良好的教學環境。同時，教師應積極應用虛擬技術，構建課程教學所必備的數據庫，可通過虛擬樣機仿真軟件、多媒體課件等方式進行多角度的剖析，使學生在學習過程中，能夠利用動態仿真技術對機器人進行設計，還能有效觀察到所設計的機器人的具體結構形式，以及各個零部件的運作狀態，加深學生對于工業機器人的直觀感受，進一步激發了學生的學習興趣，獲得更為理想的教學效果。

（四）注重實踐環節，培養實用型人才

《工業機器人》 課程的實踐性比較強，因此在教學過程中，要堅持理論與實踐相結合，提高學生的實驗能力、動手操作能力、觀察分析能力、自主創新能力，從而更好地適應社會的需求。

首先，在理論的學習上，就算學生記住了一些計算公式，但在實際應用中如果不會操作是沒有意義的。因此，在課后要進一步加強學生的實踐機會。在學生完成了一定量的驗證性實驗并具有一定的實驗基礎后，應該適當地加入設計性和綜合性實驗，讓學生自己完成實驗的總體設計、實施等，使得學生能夠充分體驗到學有所用，提高學生的整體實驗水平以及實際動手能力。

同時，充分利用現有的實驗教學設備，建立一個專門實訓基地，實驗室應對學生進行開放式管理，學生可根據自身得需求申請到實驗室實驗。而且，對于自行進行機器人設計的同學，若設計方案可行的，應給予一定的資金支持，鼓勵學生自主創新。另外，還要積極拓展校外實訓基地，建立產學研緊密結合的校外實習、實訓基地，形成教學、科研、生產、培訓一體化的綜合性教育培訓基地，讓學生可以直接參加到實際工作中，提高解決實際問題的能力。

最后，教師可以采用理論實踐相結合的課程考核方法，在對學生考核時，注重理論知識在實踐中的應用，增加實踐考核的比重，從而更好地激發學生學習的主動性，進一步提高學生自主學習、分析問題、解決問題的能力。

四、結束語

現代技術的不斷發展，使得勞動力市場對技術型人才的需求不斷旺盛，此時《工業機器人技術》課程顯得十分重要。但是由于該課程所涉及的內容十分廣泛且復雜，因此必須對《工業機器人技術》課程進行教學改革，重組教學內容，創新教學手段，注重學生實踐能力等，從而提升課程的教學效果。

參考文獻：

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（作者單位：臺山市培英職業技術學校）