基于“金課”背景下的《工業機器人離線編程與仿真》課程改革

蔡麗娟 蔡佳麗 楊謀 白梅

摘要：本文基于《工業機器人離線編程與仿真》課程教學優化的目標，針對該課程教學模式陳舊、考核評價標準難以真實反映學生的綜合能力、課程內容實際應用性不夠的問題，對照“金課”的“兩性一度”標準，最后給出改革課程教學模式，轉變課程的考核與評價方式，重新構建課程教學內容等相應的優化方案，以圖消滅“水課”，打造“金課”。

關鍵詞：工業機器人;金課;課程體系;改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）26-0204-02

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2018年6月，陳寶生部長在教育部召開的第一次中國高等學校本科教育工作會議上提出，要消滅“水課”、建設“金課”。同年11月，教育部高教司司長吳巖在第11屆中國大學教學論壇上給“水課”和“金課”做了精確的定義——“水課”就是低階性、陳舊性的課，是教師不用心上的課;“金課”的本質歸納為“兩性一度”，即高階性、創新性和挑戰度[1]。

《工業機器人離線編程與仿真》是工業機器人技術專業的一門核心專業課程，這門課程主要介紹如何通過軟件模擬創建工業機器人工作站，模擬工業機器人的運動軌跡，使用smart組件創建動態效果等內容。

隨著時代的進步，以及我國教育改革的推進，傳統的教學方式在《工業機器人離線編程與仿真》該門課程的教學上已顯現出很多的弊端，教學改革刻不容緩。而如何快速有效地找準傳統課程教學中存在的問題與弊端，并且有針對性地提出改革方案，成為該門課程教學改革中最重要的內容。教育部關于“金課”建設的指導性文件的出臺，則為《工業機器人離線編程與仿真》課程的教學改革給出了明確目標，指明了方向。

1 《工業機器人離線編程與仿真》課程建設現狀

1.1 傳統的填鴨式教學模式

《工業機器人離線編程與仿真》是一門軟件課程，作者所在的學校在教學時引入的是ABB的RobotStudio軟件。傳統的教學模式下的流程是，學生們坐在機房里，老師在講臺電腦上演示操作過程，然后學生們在電腦上進行練習，最后進行考試以檢驗學生們的掌握情況。這種模式下學生大多不會在課前預習，在課堂上也僅限于完成老師布置的任務，在課后也只有極少數的同學愿意去繼續研究軟件功能。并且，這種模式下老師花費太多的時間來講解基本操作，或者解答同學們的基本操作問題，忽視了不同學生的個性化教學需求，以及學生高階思維訓練的需求。

1.2 評價標準難以反映學生綜合能力的水平

“水課”的產生原因有兩點：一是教師本身教學方法和教學能力存在不足，二是學生評價體系不完善，學生只想著如何應付考試，沒有真正從課堂中學到真本領。目前該課程由教師采用50%（平時成績）+50%（期末成績）的評價模式評定學生成績?？瓷先W生總成績中的50%考慮了過程學習，但在實際教學中僅僅依靠課堂上布置的任務來評定學生平時成績是完全不夠的。因為給學生們布置的任務往往是一樣的，經常出現一人會，人人會的現象，沒有考慮到學生的真實掌握情況，也無法做到對學生們進行高階知識、高階能力與高階思維的訓練。所以學生獲得的成績并不能體現學生的真實能力。

1.3 教學內容實際應用性不夠

作者所在學校的工業機器人離線編程軟件采用的是ABB的Robotstudio軟件，該軟件可以做到在離線的情況下對工業機器人的軌跡進行規劃，即工業機器人離線編程功能，該功能可以讓使用者在實際創建工作站之前提前直觀、清楚地了解到工業機器人的應用場景，在新產品生產之前對生產線進行調試和編程，有非常強大的實用性。所以在該門課程的教學中，我們的授課本應該與相應的專業崗位工作內容相對應，但在傳統的教學中，該門課程充斥大量的軟件基礎操作講解，在實際應用性方面內容非常少，這使得學生無法從軟件教學銜接到工業機器人的實際應用上去，學生的理論與實際應用能力脫節。

2 對照“金課”標準，《工業機器人離線編程與仿真》課程的改革

既然要對課程進行改革，首先就要明確金課的標準。金課的標準就是要培養學生具有解決復雜問題的高級思維和綜合能力，在教學內容上要體現前沿性和時代性，在教學形式上要體現互動性和多樣性，最后的學習結果也要體現探究性和個性化[2]。在課程的實施過程中學生需要跳一跳才能達到標準。

2.1 改革教學模式

采用多樣化的教學模式能體現課程“創新性”?！豆I機器人離線編程與仿真》課程主要以線上線下混合模式來開展教學。課程依托于學校的在線教學平臺，學生在上課前通過線上學習掌握本節課的基本操作內容，上課時老師可以專注于答疑和對學生進行針對性練習，真正做到把課堂交給學生，以學生為中心，讓老師“講”轉變為老師“導”，學生“聽”轉變為學生“演”[3]。如在學習手動操縱工業機器人這一內容教學中，老師把原來在課堂上講解操作的內容放在線上讓同學自主學習，在課堂中則采用開放式的教學形式，設計各種實際操作問題，探究式學習，有效調動學生學習積極性，促進學生學習能力發展，具體步驟如圖1所示。

由于在robotstudio軟件中虛擬操縱機器人動作簡單，對于同學們來說操作起來挑戰度不夠，但是經過教學改革，將虛擬操縱機器人放在線上讓學生自主學習，老師在課堂教學中通過設計不同的實訓任務，讓同學們分組把在線上學到的示教器操作運用到實際的機器人上，通過手動操縱將機器人擺放到指定位置，然后通過各組互相指定位置來實現學生互評。這樣的教學方式既能檢驗同學們的學習情況，又能激發同學們的學習熱情和探索能力，更能將軟件應用和實際機器人應用相結合。

2.2 改革評價體系

針對以往的課程考核無法真實反映學生的真實水平這一問題，我們對照“金課”要求，改革課程評價體系，重視學習過程，注重培養學生解決問題的能力，建立了金課評價體系，如圖2所示。我們將以往的50%（平時成績）+50%（期末成績）的學生成績評定模式轉變成20%（課堂出勤）+30%（線上平臺學習）+30%（課堂表現）+20%（期末考試）。學生的考勤和基本知識的學習都通過學校線上平臺統計，而學生在課堂上的表現，如參與課堂討論、師生互動、提出問題與解決問題、團隊協作等表現都可以通過教學管理系統計入課堂表現成績。

2.3 重構教學內容

RobotStudio軟件的功能是非常強大的，軟件中幾乎涵蓋了ABB工業機器人的所有型號，在教學中完全可以通過創建機器人系統來虛擬操作示教器，達到現場操作機器人運動的效果。針對我院《工業機器人離線編程與仿真》課程教學內容的實際應用性不夠的問題，經過調研與實踐之后，教學團隊達成共識，在原有內容上增加一些具有實際應用性的內容，見表1。

例如在原有創建工業機器人基本仿真工作站的內容上增加實際工業生產常用的焊接、搬運、噴涂、激光切割等工業機器人工作站，而我校實訓室正具備這些工業生產中常見的工業機器人工作站，學生可以實際測量工作站中工業機器人、工件的位置，按實際位置去RobotStudio仿真軟件中擺放，這樣讓枯燥的軟件操作與實際應用連接起來，調動學生的學習積極性。在工業機器人工作站系統模型的創建中，優先采用實際企業工作需要的焊槍、夾具等三維模型進行操作。在創建工業機器人搬運碼垛工作站的動畫效果時，需要用到很多信號連接，學生在學習該項目時常常表現很吃力，在教學內容上增加用簡單的事件管理器創建搬運碼垛動畫效果，然后再深入到用smart組件去創建動畫效果。

3 結束語

本文對照“金課”標準，分析現有《工業機器人離線編程與仿真》課程存在的問題，并針對問題重新對課程做出相應調整。未來的課程建設將以“金課”建設為指導，以學生個性化發展為核心，強調過程化教學和個性化教學[4]。我們要改變傳統的“填鴨式”教學模式，充分利用信息化教學手段，采用線上線下混合式教學模式，重視學生的創新思維和綜合能力的培養，消滅“水課”，打造“金課”。

參考文獻：

[1] 吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[2] 陸國棟.治理“水課” 打造“金課”[J].中國大學教學，2018（9）：23-25.

[3] 宇曉明，張斌，胡朝斌，等.“機械制圖”金課式課程體系研究與實踐路徑[J].教育現代化，2019，6（65）：108-110.

[4] 慕陳喆.高職“機械制造與自動化”專業“金課”式課程體系研究[J].智庫時代，2018（52）：174，178.

【通聯編輯：光文玲】