結合《工業機器人操作與運維職業技能等級證書》考核的工業機器人教學

王倩 何國柱

【中圖分類號】G712【文獻標識碼】A【文章編號】1992-7711（2020）28-173-03

一、教學整體設計

（一）教學分析

1.課程概況

本課程是機器人應用與維護專業的專業核心課程。旨在提高中職工業機器人技術應用專業人才培養質量，通過產教融合、技能競賽等模式，力求培養出一批“熟操作，明理論”的，具有新時代職業教育“工匠精神”的技能人才。本課程貫徹《關于在院校實施“學歷證書+若干職業技能等級證書”制度試點方案》，完善職業教育和培訓體系、深化產教融合校企合作積極取得多類職業技能等級證書，拓展就業創業本領。

2.教學內容分析

教學內容選自哈爾濱工業大學出版社《工業機器人技術及應用》，該教材分為七個項目，本課選自項目四至項目六：工業機器人的手動操作、示教編程、與外圍設備的通信等三部分內容，實現工業機器人在物料搬運碼垛領域的技術應用。

3.學情分析

授課對象為機器人應用與維護專業二年級學生。在之前的課程學習中，學生已經能夠手動操作工業機器人線性運動、重定位運動。學生缺乏對機器人實際運用的操作訓練，實操中誤差較大、安全系數不高，非計算機專業的中職學生，對軟件編程中的程序結構，程序語句都缺少一定的認知，從而在程序的編寫方面遇到困難。工業機器人的通信設置，其理論內容較為枯燥，學生接受情況不佳，對物料搬運碼垛知識點了解不足，且學生未完成過完整的項目，缺少對機器人系統應用的全面認識。

（二）教學目標

依據《工業機器人技術及應用》課程標準，結合電氣運行與控制專業（工業機器人應用與維護）人才培養方案，以“1+X證書制度試點” 當中的“X”——《工業機器人操作與運維職業技能等級證書》考核技能點評價要點為參考標準，確立知識技能、過程與方法、情感態度與價值觀的三維教學目標。知識與技能目標：1）了解工業機器人的坐標系，并能夠口述各種坐標系之間的區別;2）掌握工業機器人坐標系的設定;3）掌握工業機器人簡單示教編程的運動指令;4）學會配置機器人I/O板并設置數字輸入輸出信號，且能通過通信板驅動外部元件。過程與方法：1）學會實現路徑軌跡程序的單周運行與連續運行的方法;2）通過示教器編程學習分別在不同的工件坐標系下完成機器人軌跡的運動;3）在實訓練習中學習配置機器人I/O板并設置數字輸入輸出信號;4）在拓展習過程中補充完整工業機器人的競賽項目——搬運和碼垛。情感態度與價值觀：1）培養細致，規范操作的習慣，增強安全意識，培養以工業機器人操作與運維職業技能等級證書評價體系為標準的操作規范; 2）培養團隊協作意識、提高溝通交流能力;3）培養一絲不茍、精益求精的職業教育“工匠精神”。

教學重點是：工業機器人坐標系的創建、工業機器人運動軌跡的示教編程、工業機器人I/O通信的設置。教學難點是：工業機器人工具坐標系的創建、工業機器人程序結構的認識、工業機器人通信的設置。

（三）理念與策略

（1）秉承“教育需求與產業需求結合”的職業人才培養理念。結合“1+X證書制度”試點專業的相關方案，配合《工業機器人操作與運維職業技能等級證書》考核技能點評價的要求，針對本模塊理實一體化課程的特點，為實現教學目標，在教學策略上，以任務驅動為主線，以技能證書評價要點為參考標準，以學生為主體，采用三個“結合”的模式（虛擬仿真與實踐操作相結合、教材知識點與考證技能點相結合、教師講解與學生分組探究相結合），采用的教法是分組討論教學法、項目驅動教學法。

（2）以任務驅動為主體的教學模式。對每一次課程單獨設立實操任務，堅持“以學習者為中心”的教育理念，以“任務”為線索、以“子任務”為模塊，精心組織教學內容，使其符合學生的認知特點。

在教學方法上，強調學生的自主發展，強調培養學生的自學能力，在教學過程中不斷 地用“任務”來引導學生自學，讓學生根據“任務”的需求來學習。

（3）“以賽促學、以賽促教”的教學方向。“以賽促學、以賽促教”既能夠充分調動學生的學習積極性，也能提高教師的教學水平，對學校的師資力量建設有益。在本門課程的學習中，學生通過比賽項目的模擬，為之后的學習工作打下了堅實的基礎，同時還增強了學生的學習自信心，提前經歷比賽的歷練和競爭。

（4）分層次教學考核。考慮學生個體差異，改變傳統考核標準單一的方式。在教學和考核中，提出不同層次的考核目標，指導學生根據實際水平自主選擇考核難度。減少理論考核比重，側重學生動手能力培養，力求考出滿意的成績，同時激勵了學生實踐和創新的熱情。

（5）多維評價。線上評價與線下評價相結合，常規評價、技能證書評價、企業評價相結合的多元評價模式。

（6）疫情期間網絡教學。疫情期間，課程選擇了線上、線下混合式教學，采用超星APP、微信小程序——班級小管家、微信群，等手段，學生使用虛擬仿真軟件進行進一步的自我練習。

實踐證明實施項目教學法，輔以信息化教學手段，進行分層次考核因材施教。使教師教學變得輕松，學生參與實踐主動性提高，動手能力增強，創新意識也得到培養。

（四）信息化手段

從教學內容與課堂活動的需求出發，選擇恰當的信息化資源、依一體化訓練實訓室和虛假仿真實訓室的教學環境，采用了多元化的信息化手段（譬如：微課、超星學習通APP、虛似仿真軟件RobotStudio、三維動畫、TC投屏、微信小程序——班級小管家等）來開展教學，增添學習的樂趣，減少實操的安全隱患，最終達到提升課堂效率的目的。

二、教學過程

采取任務驅動式教學法和分組討論教學法進行。

1.環節一：導情境。播放工業機器人搬運碼垛的視頻，創設情境問題，引入上課的內容：機器人的方向感從何而來？引導學生思考坐標的作用。活躍課堂，思考回答問題，學生開始討論，問題初步涉及到本課要點機器人的坐標系創建。