中職工業機器人專業三維立體式教學構建與應用研究

薛瑜

[摘要]? 針對中等職業學校工業機器人專業課程教學模式單一的情況，引入三維立體式教學，教師利用線上課堂、仿真軟件和實訓工作臺等教學資源搭建立體式教學環境，將理論知識和現場實踐應用相結合，讓學生在理論及實訓課堂上從學、思、做三個維度共進并行。經過實際教學應用證明，三維立體式教學一方面可以促進教師有效利用教學資源設計課堂項目，提升教師教研能力，另一方面有利于學生對知識的掌握和運用，培養學生創新實操的能力，從而實現了教學雙贏的目的。

[關鍵詞]? 工業機器人教學;三維立體式;教學資源;教學雙贏

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）37-0234-03

中等職業學校工業機器人專業課程，對學生的實際操作能力要求較強，但沒有扎實的專業理論知識作為支撐卻又達不到教學目的。傳統的教學多采用灌輸的方法，在理論講解方面單調乏味，學生記不住也不理解，進而在實踐操作方面，學生在面對實驗平臺時不知如何動手操作，在理論和實踐兩個環節中產生了巨大的鴻溝。[1]為了使理論教學和實踐操作更好地銜接，本人將“三維立體式”教學法引入工業機器人教學應用中，為學生搭建了一套三維立體式教學環境系統，完善并充實了教學任務。

一、中職工業機器人單一教學模式的弊端

在中職教學中，教學模式普遍比較單一，理論課程以教師講授學生聽為主，實訓課以教師示范學生模仿為主，這樣的方式對于一些需要經驗積累的課程有效。然而，隨著網絡信息的發展及新的教育教學理念的更新，特別像工業機器人專業這類依托于信息技術的課程，單一維度的教學會出現一些問題。[2]現分析如下。

（一）單一維度理論教學，無法建立學生立體的知識系統

工業機器人是人工智能信息化發展下的產物，表明其理論知識體系具有時代性，離不開智能信息化。[3]傳統單一維度理論教學，按書本里的概念和知識點對學生進行滿堂灌的教學，無法建立有效的知識系統。

（二）單一維度實訓教學，培養不出學生創新實操能力

單一維度傳統實訓教學中，教師先進行示范操作，學生再按照布置的項目任務，進行模仿并完成實訓任務，造成學生實訓學習上生搬硬套，沒有創新思維，動手能力也沒有得到真正的提升。

（三）單一維度教學讓理實一體化較難實現，培養不出學生的職業素養

中職教學注重理實一體化，要求學生將學到的理論知識靈活應用到實踐過程中，一味地理實教學，卻割裂了二者。理實一體化難以實現，培養出的學生顯然達不到企業職業素養的要求。

二、工業機器人專業教學三維立體式教學的構建及應用

工業機器人專業是中職學校新興的專業，為了適應新專業的教學要求，教師需要整合線上線下課堂、仿真訓練平臺和現場工作站等教學資源，搭建一個“學、思、做”三個維度立體式教學環境。

（一）“學”維度教學構建

工業機器人專業課程的每個章節聯系緊密，保證了知識的連貫性。“學”維度教師是依托超星學習通平臺構建的。學習通平臺是超星公司開發推出的交互式信息平臺，便于教師搭建教學課程空間，進行課程內容創建和教學過程管理。教師一方面利用學習通信息平臺發布制作好的課件、微視頻、學習資料、學習任務，另一方面還能夠看到學生的學習情況統計，依照反饋的教學數據及時調整教學任務。[4]學生可以利用學習通App軟件，實現課前預習，課中與老師實現互動，課后練習及時解惑等。整個“學”維度中，教師引導學生主動預習、學習及復習，知識掌握效果很好。

（二）“思”維度教學構建

“思”維度教學的構建目的是把理論知識與實踐操作進行融合，學生學了知識要能夠真正理解，必須通過自主思考來實現。在“思”維度教學環節，教師可以借助RobotStudio工業機器人仿真軟件幫助學生思考，RobotStudio仿真軟件是ABB工業機器人公司推出的一款工業機器人虛擬仿真軟件，能夠滿足教學中大部分項目任務的設計及仿真。教師可針對課堂知識點設計出小項目，課上引導學生使用RobotStudio工業機器人仿真軟件搭建出虛擬項目任務，并進行模擬操作驗證。在項目任務仿真過程中，學生就會去思考項目如何合理地搭建，所學的知識如何應用到項目中，以及最終項目會達到一個怎樣的效果，使學生主動學習并掌握內容。

（三）“做”維度教學構建

工業機器人教學最終還是要落實到學生的實操動手上來。在“做”維度的構建上，提供給學生工業機器人實操訓練平臺，如圖1所示，該平臺上固定有工業機器人，配有如坐標建立、I/O設定、涂膠、碼垛和視覺分揀等模塊，學生可以分組按照任務需求選擇模塊，在教師的指導下自行安裝、調試、編程和操作完成教學項目任務。在“做”的維度教學中，學生感受到了學以致用，增強了實操能力。

（四）三維度立體教學在工業機器人專業教學中的應用

三維度立體教學在工業機器人專業教學中，筆者以工業機器人操作與編程教材第三章中“運動指令的構成與應用”教學為例，[5]進行介紹：

1.在“學”維度教學中的建立

教師使用學習通平臺發布“運動指令的構成與應用”的概念及編程格式等課件、微課視頻及預習測試，學生課前登入學習通移動終端做好預習作業，初步掌握線性運動指令的使用方法。具體分為兩步，方法如下：

第一步，信息平臺中學習資料的建立。在學習通App中建立好“工業機器人操作與編程”課程的章節樹，在對應的“運動指令的構成與應用”的課程中導入相應的課程資料，如圖2所示。