混合式教學設計和實施效果分析

朱巍峰

摘要：以《工業機器人編程與控制》課程為載體，進行了混合式教學設計，并對實施后的教學效果進行了分析。通過教學實施，教學效果非常明顯，不論是操作熟練度還是程序的正確率都大為提升，主要體現在：學生操作熟練度提高;機器人運行效率提高;學生規范操作，杜絕碰撞事故。

關鍵詞：課程改革 混合式教學 信息化

中圖分類號：G724? 文獻標識碼：A? 文章編號：1009—5349（2019）17—0218—02

《國家職業教育改革實施方案》提出，要適應“互聯網+職業教育”發展需求，運用現代信息技術改進教學方式方法。其中明確地指出了高職課程改革中的信息化建設要求。課程的信息化建設和改革有很多方法，本文采用的是混合式教學設計。在過去的一年中，筆者對《工業機器人編程與控制》這門課程進行了混合式教學設計和實施。本文對課程內容、教學設計、實施效果等方面進行了分析。

一、課程基本情況

《工業機器人編程與控制》是工業機器人技術專業的核心課程，主要滿足工業機器人系統設計、工業機器人編程、工業機器人安裝調試等崗位中工業機器人編程能力的需要。課程的學習，能夠使學生掌握工業機器人基本操作與應用、工業機器人編程方法和能力。本課程能夠為學生的畢業綜合實踐、頂崗實習、技術創新、技能競賽等后續活動提供條件。

通過本課程的教學，學生能夠了解工業機器人的組成、分類;理解工業機器人的主要技術參數;理解工業機器人運動系統控制方法;熟悉工業機器人操作方式;掌握工業機器人的編程和調試方法。

在課程內容的具體安排上，采取了項目化教學。選用搬運、碼垛兩個實際案例作為載體進行教學，運用“做中學”的方式，以學生動手實踐為主，穿插必要的理論知識，充分發揮學生的主動性。

二、混合式教學設計

在本課程使用了混合式教學方法。在學習過程中，將面授教學與在線學習相融合，以達到有效學習。

相對于傳統教學模式，混合教學模式能夠更好地秉承“學生主體，教師主導”理念;以能力培養為主，注重將面授教學與在線教學的互補，發揮最大優勢;結合線上線下的教學資源，實現對學生的過程性評價。

使用混合式教學設計，將教學過程分為課前、課中和課后三個環節。

（一）課前環節

學生課前通過觀看教學視頻完成理論知識的學習;通過課前測試及時掌握自學的成效;通過討論和課前作業對課堂任務進行預習。教師通過網絡平臺的統計數據掌握學生對于課前內容的掌握程度，完善課堂教學內容和活動。

（二）課中環節

課中首先分析課前任務的完成情況，通過小組展示、分組討論等方法，解決課前的問題。然后引入課堂的任務。

學生通過游戲教學、仿真練習、實操訓練等方式完成課堂任務。在課堂上注重學生之間的交流，讓學生的思想碰撞，解決課程的重點問題。通過游戲教學，激發學生的學習興趣，在游戲中對于錯誤操作的快速反饋，幫助聚焦任務中的關鍵問題。

在實操訓練中，教師引導學生使用網絡資源自主解決問題;使用網絡平臺進行組間交流。通過成果展示，在討論中發現存在的問題，修改和完善任務實施方案。通過實操訓練先分析任務，再確定任務實施方案，最后任務實施。反復實施然后再修改的過程，培養了學生的工程意識。在反復的操作訓練中培養了學生的職業素養和工匠精神。

（三）課后環節

課后完成課堂任務的總結以及拓展任務。其中必做的是對課堂活動的歸納和總結。課后的拓展提高任務是選做的。提供企業實際的案例和技術文檔，學習能力強的學生可以在仿真工作站中進行仿真操作，完成后提交仿真文件。

三、信息化的教學環境

（一）線上環境

線上環境為學校的網絡教學平臺和慕課手機平臺。在線上學生觀看課前教學視頻，參與討論，完成課前測試和作業。為混合式教學設計的課前和課后環節提供支持。

（二）線下環境

線下環境為工業機器人實訓室。擁有9套工業機器人實訓臺以及9套仿真工作站。在實訓室中學生通過虛擬仿真和實操相結合的方式進行技能訓練。教師引導學生利用線上環境中的資源，自主解決遇到的實際問題。在實操過程中培養學生的職業素養和工匠精神。

（三）仿真工作站

1.自主開發的仿真工作站

在課程中，按照實訓室中工業機器人實訓臺的設備功能，在RobotStudio軟件中進行二次開發，制作了工業機器人仿真工作站。學生可以在仿真工作站中操作訓練，能夠完成實際設備中90%的編程和調試任務。

2.仿真工作站滿足學生課外的操作需求

在混合式教學設計中使用仿真工作站，將以前只能在課堂中通過操作設備學習的操作技能放在課前環節完成，比如各類編程指令的使用。學生通過自學教學視頻，在仿真工作站操作驗證，理論聯系實踐，實現做學一體。學生通過自主完成仿真任務，從中獲得成就感，從而激發學習興趣。

3.虛實結合解決課程難點

本課程的難點之一就是路徑的規劃問題，在實操中無法解決。主要問題在于機器人的運行路徑不直觀，只能依靠肉眼區分。這就導致學生對于路徑規劃只能作出大致的判斷，教師也很難量化地評價其好壞。使用了仿真工作站以后，可以實時顯示機器人的運動軌跡，學生每次調整參數后，都能夠直觀地看到運行軌跡的變化。這種直觀且實時的反饋，有效地激勵了學生的學習動力。學生愿意花費更多的精力進行程序調試，嘗試獲得最佳的運行效果，然后將優化后的程序導入實際設備進行調試。

四、課改實施效果

通過教學實施，教學效果非常明顯，不論是操作熟練程度還是程序的正確率都大為提升，主要為以下幾點。

（一）學生操作熟練程度提高

從期末的實操考核情況來看，完成考核任務所用的時間大為減少。往屆學生平均用時約50分鐘，本屆學生減至35分鐘。以往學生由于操作不熟練，時間大多用在調整機器人位置上。而現在將工作重點放在程序的設計和調試上，對能力的提高更有幫助。

（二）機器人運行效率提高

本課程內容包括三個任務，分別為工業機器人手動操作、工業機器人搬運任務、工業機器人碼垛任務。比較本屆和往屆學生的信息，看出采用現行教學模式后，學生任務完成的質量大幅提高。和往屆學生相比，三個任務中機器人的運行效率都得到了明顯的提高。學生在完成工作任務的基礎上，能夠有更高的要求。學生會仔細規劃機器人的路徑和節拍，追求更高的效率。可以看出學生具備了一定的職業素養。

（三）學生規范操作，杜絕碰撞事故

在教學中注重學生的安全教育，通過電腦游戲將不方便演示的錯誤操作直觀地展示給學生。學生在操作訓練時為了避免這些問題，必須遵守正確的操作規范。通過課程的學習活動，最終形成了正確的操作規范。在期末的實操考核中，沒有發生一起機器人碰撞事故。操作和編程都是基本功，在期末時不應該出現錯誤，可見往屆的教學并不能完全達到預期的教學目標。而在本屆學生中通過實施混合課改，真正達成了教學目標。

五、結語

這次混合式教學改革的實施，取得了很好的教學效果。多種形式的教學活動設計，受到了學生的歡迎，學生的課堂積極性很高。通過混合式教學改革，實現了“學生為主體、教師為主導”的教學理念。實踐證明，混合式教學改革對于《工業機器人編程與控制》這門課程是有效的，而且效果明顯。應當繼續實施和研究這個方法，在今后的教學中可以進一步優化課程設計，以取得更好的成效。

參考文獻：

[1]張玉榮.混合式教學中學習參與對線上學習平臺持續使用意愿影響研究[J].高教學刊，2019（7）.

[2]張雁芳.基于微課的混合式教學在應用技術型高校數學建模課程中的應用探索[J].中國農村教育，2019（6）.

責任編輯：趙慧敏