用項目任務引領工業機器人實操教學

蔡凌云

近年來，有關工業機器人應用方面的專業在各中職和高職院校如雨后春筍般出現。針對工業機器人課程如何教，怎樣教，工作在教學一線的教師都在不斷地學習、嘗試、探索中。

項目教學法就是在教師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，都由學生自己負責。項目教學法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”。

筆者通過兩年的教學實踐，采用以項目任務為載體，將教學內容與生活實際相結合，取得了一定教學效果。

下面以汽車擋風玻璃涂膠任務為例，簡述項目任務的實施過程。

一、教材分析與處理

1.教材地位和作用

本課內容選機械工業出版社的《工業機器人實操與應用技巧》一書第2版的項目六之任務二掌握常用的RAPID編程指令中的工業機器人運動指令。本節課的任務難度適中，操作容易，效果明顯。學好本節課既要用到前面所學的知識，又為后面的學習打下基礎，在教材中起到很好的承上啟下作用。

2.教材處理

項目六是ABB機器人程序編寫實戰，但是課本主要介紹了四種運動指令的含義及基本操作，缺少真正意義的應用實例。這些內容相對枯燥，容易降低學生的學習興趣。于是，筆者對教學內容進行了處理：以實際的項目汽車擋風玻璃涂膠軌跡任務作為載體，將理論知識與生活實際有機結合。

二、學情分析及目標制定

本專業主要培養可以從事工業機器人的安裝調試、應用與操作、維護與保養、銷售與售后服務等一線工人。本課程要求學生懂得機器人的基本操作，學會常見工作站的示教編程及離線編程。

本節課的教學對象是中職機器人應用與維護專業二年級的學生。他們已經掌握了機器人操作的基本知識，并具備了一定的電工操作技能。他們喜操作，愛挑戰，樂于接受新知識，對機器人操作感興趣，但有時細心不夠，考慮問題欠周全。

根據教學內容、學生情況以及中職機器人應用與維護專業人才培養方案，筆者確定了以下三維目標。

知識目標：掌握MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令格式、使用方法及區別。

能力目標：會使用MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令完成直線、圓弧等圖形的繪制。

情感目標：在以小組為單位的教學活動中，體現競爭與合作;在編程過程中，培養學生認真、嚴謹的工作作風。

同時還把能正確使用MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令進行操作編程，繪制圖形作為教學重點;把圓弧的繪制及圓弧與直線連接點的平滑過渡處理作為教學難點。

三、教法學法制定

本著以項目為載體、理論聯系實際的教學理念，根據教學內容和學生特點，筆者采取了項目教學和理虛實（先理論教學，再虛擬仿真，最后動手實操）相結合的教學方法。在教學過程中，采取小班制教學，學生小組合作、自主探究。同時還使用了微信群、藍墨云班課、希沃助手等信息化手段輔助教學。整個過程，教師是主導，學生是主體。

四、教學過程及教學素材使用

教學過程由課前、課中、課后三部分組成。

（一）課前：項目設置，離線仿真

1.教師公布任務，學生制定計劃

教師利用微信群和云班課公布項目任務，用藍墨云班課上傳微課視頻等學習資源。學習資源主要包括下面一些內容：

機器人的應用視頻：①空調生產線上的機器人使用;②機器人配合機床加工操作視頻;③紙箱生產線上機械人涂膠視頻。這些視頻的使用，主要為了讓學生更好地了解機器人在工業生產中的作用，開闊學生的視野，提高學生對機器人操作的興趣。涂膠視頻則和本節課內容更加貼近，讓學生先從視覺上了解機器人的涂膠走軌跡情況。

示教器操作使用視頻：①虛擬示教器編程操作演示;②虛擬示教器仿真效果演示;③真實示教器編程操作演示;④示教點操作演示;⑤走矩形軌跡視頻。通過這些視頻的學習，學生容易掌握示教器的離線和在線編程方法，同時還可以學會如何示教點和走軌跡。

學生以小組為單位，制定項目計劃。學生制定的計劃大概分三步：①測量汽車擋風玻璃的尺寸;②按比例手工或電腦繪制擋風玻璃草圖;③用仿真軟件離線編程。

2.分組測量，明確任務

學生分組測量汽車擋風玻璃的尺寸，繪制擋風玻璃的草圖，并上傳至微信群。

通過微信群，師生互動，討論擋風玻璃的圖形特點。考慮到學生的基礎和項目任務的難易程度，最終教師和學生共同確定本次教學的核心任務是：用機器人繪制圓角梯形軌跡。

3.離線編程，仿真繪圖

任務明確后，學生根據之前的學習基礎和云班課的微課視頻，他們利用仿真軟件完成圓角梯形的仿真繪圖任務。并將繪圖的結果和程序上傳至云班課。

（二）課中：項目實施，完成任務

1.展示效果，區別不同

首先，教師先展示小組同學的仿真效果和編程語句，通過對比，讓學生再次明確四種運動指令的區別及使用時的注意事項，強調重點。

2.動手操作，繪制圖形

整個過程，組內同學相互合作，互相配合，同時學生還可以登錄云班課查看學習資源。教師則通過巡堂，發現學生存在問題，或現場指導，或利用希沃助手拍照上傳，為階段性評講積累素材。

3.階段評價，指出問題

第一次繪制結束后，教師集中學生，進行階段性評價，找出缺點和不足。問題主要集中在兩個方面：①使用MoveL指令的學生，圓角半徑設置不夠合理，走線不夠均勻;②使用MoveC指令的學生，圓弧和直線之間的連接不夠連貫。這兩點也是教學的難點。

4.討論解決，突破難點，評優鼓勵

針對各小組存在的問題，組內學生互相討論，自主探究，或查看微課資源，或訪問網絡，尋找答案。小組學生再次操作，修改完善。因為有了對問題的關注、分析和想辦法解決，他們第二次繪制的圖形比第一次更加美觀，線條更加均勻，圓弧和直線銜接連貫。通過評價，最終選出最優秀的小組，進行頒獎，鼓勵學生。

5.連線專家，解疑答惑

整個實操過程中，學生討論教學難點和突破教學難點花的時間最多。有部分同學對畫線均勻和銜接連貫存在疑問，于是連線工作在一線的專家，針對擋風玻璃的涂膠工藝進行介紹。

通過連線，學生了解到：汽車擋風玻璃自動涂膠系統是個很復雜的系統，它包括自動傳輸系統、氣動系統、供膠系統和機器人涂膠系統等。

學生還了解到：所有的涂膠，包括機器人涂膠都是有工藝要求的。在涂膠的過程中要求快速、一致、均勻，否則會出現涂膠不均勻現象。因此，用機器人模擬涂膠的時候，也希望他走軌跡的速度一致，粗細均勻。因為只有這樣才能有效防止涂膠時的大頭現象。

通過專家的介紹后，學生更加深刻地理解涂膠工藝的內涵，同時也理解了本節課攻克難點的必要性。

課尾，展示一塊圖形稍復雜的擋風玻璃，要求學生課后測量，并使用機器人按比例繪制涂膠軌跡，并將繪制的圖形上傳至云班課。

（三）課后：任務拓展，鞏固提高

課尾的拓展任務是課堂的延伸。將本任務作為課后拓展，其目的在于進一步深化本節課的教學知識點。學生有了課堂的實踐經驗，再來完成拓展任務，這樣更加有利于他們對知識點的理解和應用，同時也更有助于他們對教學的重難點的消化吸收和提高。

五、教學反思

首先，信息化手段的運用。信息化時代要想充分調動學生的學習積極性，離不開信息化手段的運用。

教師在教學過程中，利用藍墨云班課上傳各種學習資源，滿足不同學生的個性化學習需求，突破了學習的時空限制，為學生學習提供方便。教師還可通過后臺管理，及時掌握學生的學習情況，為課堂教學提供第一手資料。同時，藍墨云班課也為教學評價提供了方便。

教師通過微信群和學生實時互動，拉近了師生間的時空距離。希沃助手為教師及時采集學生繪圖情況，為教師評講提供準確而及時的素材，讓教師在評價時有的放矢。學生在仿真軟件中離線編程，為實際操作積累經驗，有效減少實際操作中安全事故的發生。

其次，教學效果。本節課將理論和實際相結合，用項目任務引領學生去嘗試、實踐、探索，有效突出了學生的主體地位，激發了學生的學習興趣和熱情，提高了學生動手操作能力。由于項目任務的難易程度適中，既承載了教材的知識點，又為學生完美繪制圖形設置了障礙。當他們通過自己的努力想辦法去跨越障礙，繪制出自己滿意的圖形時，他們收獲的不僅是成功后的喜悅和快感，更有自我價值的實現和職業素養的提升。

責任編輯何麗華