反芻式教學法在工業機器人仿真教學中的運用效果

李晶

摘? 要：ABB工業機器人仿真課程是中職學校工業機器人技術應用專業必修的核心課程。在該門課程的實際教學當中，筆者采用的是RobotStudio離線編程教學軟件，同時運用了反芻式教學法，并結合當代中職工業機器人技術應用專業學生特點和ABB工業機器人仿真課程的特點與課程要求，不斷進行著教學方法方面的探究和研究，并取得了一定的教學效果。

關鍵詞：ABB工業機器人仿真教學? 反芻式教學法? RobotStudio離線編程教學

ABB工業機器人仿真課程是工業機器人技術專業的核心課程，同時也是中職工業機器人技術應用專業必修課程之一。作為深入中職機器人專業學生學習工業機器人的基礎，在該門課程的教學當中所采用的是與ABB工業機器人相對應的有較強仿真效果的RobotStudio軟件。此款軟件可以真實工業機器人所能完成的絕大部分功能在軟件當中實現。仿真軟件的靈活運用，可以使得學生的編程能力及靈活性有更大的提高，且提高了設備的使用效率。在此學期的《工業機器人仿真技術》教學工作當中，針對如何使工業機器人仿真教學能夠取得更好的教學效果這個問題，筆者在教學方法及教學手段上進行了部分內容的適當調整。

現從以下幾個方面談一談在此學期《工業機器人仿真技術》教學工作中所進行的反芻式教學。

1? 專業學生情況及教學需求現狀

職專一年級工業機器人技術應用專業的學生與一年級下學期開設該課程。經過前一個學期的專業教學，學生已經基本具備了一定的機械基礎知識、單片機（C語言）、電工基礎、電子技術基礎等專業課的基礎知識，但對于工業機器人的了解相對較少，且學生對專業基礎知識的掌握能力參差不齊。

機器人仿真技術課程始于職專一年級下學期，止于職專二年級上學期。學生所學的主要內容是仿真軟件RobotStudio的使用方法。該校的機器人技術應用專業人才培養方案具體要求與需要，工業機器人的發展現況需要，學生技能競賽對學生工業機器人仿真技術專業知識的需要，社會對機器人技術應用專業學生的人才需要，這一系列的需要引出了我們對機器人仿真這門課程的教學效果的需要。中職機器人專業學生的培養，就要培養符合工業需求現狀及企業需求現狀的學生。脫離需要的教學，且學生不知道自己所有何用，最終只會讓學生有厭學的狀態產生。機器人仿真這門課程，是中職工業機器人技術應用專業學生學生深入學習工業機器人技術的基礎課程，對學生基本功的要求非常高。因此，在機器人仿真技術教學當中，需要注意狠抓學生的基本功，且在教學當中進行一定量職業意識與職業精神的滲透，在教學當中全面提高學生的綜合素質。

2? 原有的教學方法及教學效果

在原先的機器人仿真技術教學當中，筆者主要采用的教學流程為：“學生分組”—“教師展示實訓教學效果”—“實訓過程示范”—“實訓過程中應注意事項”—“學生小組練習”—“實訓輔導”—“實訓小結”。在這種傳統的實訓教學模式下，學生在課堂上都能較快地根據每堂課的任務提示模仿教師的操作進行對應的實訓操作，掌握對應的基本知識。但這種傳統教學模式的弊端較為凸顯，學生的實訓學習當中處于一種被動的狀態，教師教學生學，教師停學生懵，在專業實訓課堂當中學生只能夠被動地跟著教師和操作提示完成相應的任務，脫離了提示就不能獨立完成。且在經過1～2周的教學周后，學生會將之前的教學內容忘卻，此時的學生得不到成就感，很難再次完成原先的實訓目標與實訓任務。

機器人仿真技術這門課程當中，我們的教學目標是要求學生能夠使用RobotStudio這款軟件獨立完成對應的實訓操作任務，具備獨立的ABB機器人編程能力，掌握ABB機器人的基本操作技巧，且能進行離線編程操作。上述的教學模式基本上能達成這樣的教學目標，但課堂教學上偶爾也非常吃力，特別是在課堂知識點較多的情況下教學效果非常不理想。

3? 反芻式教學方法的應用及教學實例

機器人仿真技術的教學內容，是一個螺旋式上升的內容，需要學生在原有舊知識的基礎上進行突破與加深，是一個由淺入深的過程。在平常的教研活動及教學探索當中，筆者發現有一種教學法非常值得一試，即反芻式教學。教學中的反芻是通過對舊有知識的反芻產生新的知識，然后我們會對新的知識進行再反芻進而獲得更新的知識，如此不斷螺旋式循環向上，進而達到知識的不斷更新與提高并成為某一知識體系。

比如，在機器人運動軌編程當中，筆者先教學生MoveL、MoveJ、MoveC指令，因此學生基本上初步掌握了直線，曲線、圓弧的軌跡編程基礎。在這個基礎上，筆者引導完成星型軌跡的繪制，此時學生對直線軌跡編程有了一個更加深刻的了解。另外，也讓他們認識到運動指令編程的連接。再由直線的基礎上加入圓弧的繪制，學生對橢圓的繪制完成非常出色。在直線與曲線都能完成的基礎上，加入曲面的概念，引導學生使用MoveC指令理解機器人在曲面上繪制的軌跡。在這個過程中，學生有可能會出現機械碰撞的現象，以及奇點的產生、機械臂超出工作范圍區域、路徑不能完成等具體問題，此時可以引導學生如何使用原有的知識點去解決這個問題，當學生在解決這個問題的同時發現使用圓弧指令或者增加示教點數量可以解決這一問題，提高了他們的成就感。學生在理解了原先的知識點后能夠通過教師的引導來解決操作過程中產生的實際問題，大大地提高了學生學習的成就感，教學效果非常理想，同時學生學習的積極性也得到了相應的提高。

4? 不同教學方法的運用總結

在原有的教學方法當中，對于教師的演示操作及直接講解都有很高的依賴性及要求，要求學生進行機械性的記憶與提高。比如，在機器人的操作軌跡中直接展示程序，與學生講解實際操作步驟及操作過程當中可能遇到的實際操作問題與解決方法，讓學生照搬全抄、死記硬背，此時學生往往不能真正地理解程序的含義，不懂得如何如調整機器人的姿態與示教點，解決機器人出現的奇點、超出單一軸的工作范圍等小問題。在課堂上教師往往需要對同樣的問題一提再提，很是被動，且占用了大部分的課堂時間。

在反芻式教學方法的指導下，學生充分理解程序的含義，學生與課后對指令進行充分的了解，課堂中對知識點具體運用。遵循了“認識—理解—消化”的自然法則和規律，得到了學生的歡迎與認可，同時能夠有效地抵制了學生的死記硬背和被動的學習模式。

當然，在這個學期的機器人仿真技術教學當中，“反芻式”教學法還有待進一步地完善和提高，使之趨于完善，發揮更大的作用。

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