機器人工作站安裝與調試翻轉課堂教學模式改革探索

趙佳萌

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對機器人工作站安裝與調試教學中存在的問題，進行了翻轉課堂教學模式的改革。在云課程教學平臺、教學資源庫和虛擬仿真平臺的基礎上，經過分析、設計、開發、實施和評價五個步驟，實施翻轉課堂教學模式的改革。經過一年的實踐，課堂效率和教學效果得到了提高。

[關? ? 鍵? ?詞]? 翻轉課堂;平臺建設;教學改革

[中圖分類號]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）30-0090-02

為了提高教學質量，各高校都在對課程進行信息化改革。借助信息化，產生了翻轉課堂的教學模式。翻轉課堂的教學模式改變了傳統課前預習、課堂講授、課下寫作業的方式，變成學生通過視頻、課件、電子書、網絡討論等信息化方式學習新知識，教師在其中只起輔助作用。

一、翻轉課堂教學模式改革的必要性

機器人工作站安裝與調試是我院自主開發的一門特色課程。課程內容基于柔性生產線開發平臺上的機器人焊接工作站。該生產線有點焊、弧焊工作站，還有搬運機器人、視覺檢測設備、智能料倉和AGV小車等設備，是一條真實的能生產汽車零件的生產線。但是由此帶來的問題是實訓工位不夠，學生需要分散在整條生產線上完成不同的任務。如果教師采用集中講授的方法，對一部分學生來說，就有可能導致這節課講到的內容實訓用不上，等用到這部分知識的時候，又遺忘得差不多了。因此，集中講授的方法實施起來效果并不理想。本課程的教學需要使用翻轉課堂的教學模式，教師課前線上布置不同的學習任務讓每個小組自行學習，學生線下完成實訓，提高課堂效率。

本課程為專業核心課程，基于工業機器人應用基礎、PLC應用技術、傳感器與檢測技術等先導課程。但是學生對這些先導知識的掌握程度并不相同，如果教師在課堂上把大部分時間花在講授這些先導知識上，對那些基礎好的學生來說沒有必要。但是如果不講授這些知識，基礎差的學生聽不懂，就會打擊他們的積極性，從而產生厭學情緒。因此，本課程的教學需要針對不同層次的學生設計不同的學習任務。

二、翻轉課堂教學模式改革的基礎

（一）云課程平臺的搭建

翻轉課堂的教學，離不開云課程平臺的搭建。在云課程平臺上，不僅有微課、操作視頻、動畫、課件等豐富的教學資源，還能完成課程導學、課堂練習、課后討論、作業提交等線上活動，通過監控這些活動的完成情況，教師能掌握每個學生的學習情況。通過云課程平臺，教師也能完成備課、作業批改、成績統計、課后答疑等教學活動。目前，本門課程的云課堂平臺已完成了教學資源上傳和練習題庫的建設，并已經完成了一輪課程的教學，三個班的學生在平臺上進行了一千多次的學習。可以說，云課程平臺在翻轉課堂教學模式改革的過程中占有很重要的地位，沒有云課程平臺，很多線上的教學活動無法進行。

（二）教學資源庫的建設

建設教學資源庫就是開發多媒體教學資源，主要有PPT課件、微課、動畫、操作視頻等，這些教學資源覆蓋了本課程全部知識點。不同的知識，所開發的教學資源的形式也各不相同。例如，在講到點焊工作原理和點焊參數設置時，由于知識比較抽象，難以理解，通過微課呈現效果會比較好。在講到建立機器人與PLC的通訊鏈接時，由于步驟較多較復雜，教師要拍攝一個詳細的操作視頻，把每一個步驟的要點和需要注意的地方通過視頻手把手地教給學生，效果會比閱讀說明書好得多。因為翻轉課堂的教學模式需要學生自學大量的知識，所以豐富的教學資源可以作為教材的補充，從而降低學生自學新知識的難度。

（三）虛擬仿真平臺的建設

由于本課程的教學要求學生具有很強的實踐性，需要學生有一定的基礎，同時實訓操作也存在一定的危險性，需要學生在一定程度掌握了操作技能的基礎上再進行實踐，因此，虛擬仿真平臺的建立就顯得很重要了。利用機器人供應商開發的虛擬仿真軟件（如ROBOGuide）或市面流行的虛擬仿真軟件（如UG/NX）開發逆序仿真平臺，在該平臺上可以對PLC編程或者機器人示教的結果進行仿真，確定無誤后再到工作站上實際操作。這樣既減少了設備的損耗，又在一定程度上保證了實訓教學的安全。

三、翻轉課堂教學模式改革的實施

前述三大平臺的建設，是實施翻轉課堂教學模式的基礎。翻轉課堂教學模式的實施分為五個步驟，分別是分析、設計、開發、實施和評價。

（一）分析

在實施教學前，教師需要分析教學雙方的具體情況，特別是對學生已有的知識和技能基礎進行分析，確定教師和學生的角色和任務。翻轉課堂就是要把課堂的主導權交給學生，充分發揮學生的學習積極性，在學會知識和技能的同時學會思考、學會學習，教師需要起到引導的作用。教師在課前需要布置導學任務，引導學生在課下進行自學和思考，在上課時需要引導學生進行討論，解答學生的問題，在課后需要引導學生完成課后作業，完成對學生的評價。這樣的角色定位不同于以往學生被動接受知識的教學模式，學生需要改變一直以來習以為常的學習理念，因此在剛開始實施的時候，學生并不太能接受這樣的角色定位。如果教師能多鼓勵學生，在課程開始的時候多設置一些簡單的任務，提高學生的興趣和積極性，慢慢地學生也就習慣了這樣的定位。

（二）設計

在明確了教學雙方的角色和任務之后，教師就要對每次課的教學環節進行設計。一般來說，翻轉課堂的教學模式需要教師在課前通過云課堂平臺發布導學任務，確定學生將要學習哪些資料，這些學習資料可以是電子文檔、PPT課件、動畫、微課或者操作視頻。同時，為了檢測學生導學任務的完成情況，還可以設計一些練習題。教師根據課前導學的完成情況，上課時布置本次課的任務書。上課時，教師還需要設計好各教學環節，比如說什么時候實訓操作，什么時候討論，什么時候答疑解惑。課后，還需要設計好課后作業。

（三）開發

針對上一步驟已經設計好的課程框架，教師需要進行相應的課程內容撰寫、教學資源開發、測試等，其中最難開發的就是微課視頻。微課是以一種適合碎片化、個性化學習的微型視頻資源，其特點在于“課”，應該具有完整的教學環節，包括課題導入和課題總結，還要有問題和練習供學生思考和完成。因此，在確定了微課選題后，需要撰寫腳本。腳本中要設計微課每個環節需要展示的內容，認真推敲視頻中需要講解的文字，還要設計每一頁微課的畫面及展開敘述的過程。本門課程共開發了6個微課、10個操作視頻及11個動畫，基本上覆蓋了所有知識點。

（四）實施

實施就是對已經開發的課程進行教學實施。一般來說，教學的實施分為課前、課中和課后。課前，通過云課程平臺給每個小組布置導學任務，讓學生事先了解這節課需要完成的任務，通過讓學生閱讀文本、觀看課件、微課視頻和示范操作視頻等教學資源然后完成小測驗的方式，為課堂的實訓做知識儲備。課堂上主要發揮學生的學習能動性，各小組按照課前下發的任務書完成任務，以學生為主體，教師只起到輔助指導的作用。課堂上學生的活動有對導學內容進行提問、完成任務、提交成果等;教師的活動有答疑、點評、成果驗收等。課后，教師通過布置練習題或者讓學生寫總結的方式，了解學生知識掌握的情況并及時反饋給學生。

（五）評價

評價并不是單獨存在的，而是與每個教學環節都相互滲透，發揮著至關重要的指導與監督作用。同時，評價也是考查一種教學模式是否有效最直接的方式。翻轉課堂的教學模式適合使用過程性評價。具體的做法是在每個教學模塊結束后進行階段性測驗，考核對這個教學模塊的知識掌握情況，期末成績主要由這幾個成績構成，期末考試成績只占30%。另外，階段性測驗采用線上線下綜合評價，學生不但要完成線下實訓操作測驗，還要完成線上理論知識的測驗，作為掌握技能的補充。

四、總結

通過一年的實施，機器人工作站安裝與調試翻轉課堂教學模式的改革取得了良好的效果。學生由被動學習變成了主動學習，學習積極性得到了提高，學生有了更多的獲得感。課堂也不再混亂無序，得到了有效的管理，提高了教學效率。但是，改革才剛剛開始，教學平臺還有很多需要完善的地方，教學資源還需要進一步豐富，評價標準也需要在實踐中完善。可以相信，隨著科學技術的進步、教學理念的不斷更新，會有更多像翻轉課堂這樣以學生為主體的教學模式出現，人才培養質量將會得到進一步提升。

參考文獻：

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◎編輯 陳鮮艷