基于CBL和CBS雙軌教學(xué)法在工業(yè)機(jī)器人編程和操作中應(yīng)用研究

劉明 張衛(wèi)豐

摘要：本文通過以高職的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》為例，在教學(xué)現(xiàn)狀分析、課程特點(diǎn)以及企業(yè)人才需求的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)器人專業(yè)課程教學(xué)模式進(jìn)行革新研究，將CBL和CBS雙軌教學(xué)法應(yīng)用于《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程，建立以工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用為主線的課程教學(xué)體系，突出了實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)思路，為培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人技能應(yīng)用型人才提供教學(xué)參考。CBL和CBS雙軌教學(xué)法的教學(xué)效果較好地融入教學(xué)中，提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：CBL和CBS;雙軌教學(xué)模式;工業(yè)機(jī)器人;人才培養(yǎng);CBL和CBS的教學(xué)法

一、研究背景

隨著智能科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)走向自動(dòng)化生產(chǎn)，這與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。為了滿足市場(chǎng)的人才需求，開設(shè)《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》專業(yè)核心課是非常有必要的。該課程針對(duì)其工作崗位要求，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程以及調(diào)試維護(hù)的實(shí)際操作能力，為以后從事工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

CBL和CBS雙軌教學(xué)法主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、CBL和CBS雙軌教學(xué)法能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)習(xí)效果的源動(dòng)力，提高學(xué)習(xí)積極性。CBL和CBS雙軌教學(xué)法把握了學(xué)生希望早期接觸實(shí)踐這一心理特點(diǎn)，通過案例把要學(xué)習(xí)的知識(shí)傳導(dǎo)給學(xué)生。

2、CBL和CBS雙軌教學(xué)法有助于提高學(xué)生的操作技能、文獻(xiàn)搜索能力和思維能力。該教學(xué)法通過課前提問、學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)的精神。教師提供典型、代表性、知識(shí)點(diǎn)涵蓋廣的教學(xué)案例，深度逐層遞進(jìn)，最后通過技工典型病例的學(xué)習(xí)。

二、《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程教學(xué)分析

（一）企業(yè)人才需求分析

隨著智能制造行業(yè)快速發(fā)展，需要大量工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程、生產(chǎn)線維護(hù)、安裝調(diào)試以及售后服務(wù)等專業(yè)人才在各行各業(yè)中。高等職業(yè)院校最初將工業(yè)機(jī)器人專業(yè)課程納入機(jī)電專業(yè)體系教學(xué)，如今成為一個(gè)獨(dú)立的專業(yè)，開展對(duì)口專業(yè)教學(xué)，對(duì)于機(jī)器人專業(yè)的學(xué)生開展更全面的系統(tǒng)培訓(xùn)，提高他們的專業(yè)技能，為企業(yè)提供更多的機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)人才。

（二）課程特點(diǎn)分析

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程是工業(yè)機(jī)器人專業(yè)必修的專業(yè)核心課程，工業(yè)機(jī)器人組成的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備已經(jīng)發(fā)展成自動(dòng)化裝備制造的主流。本課程的先導(dǎo)課程為《傳感器技術(shù)》，《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》，《機(jī)械基礎(chǔ)》，《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》等。通過對(duì)先導(dǎo)課程的學(xué)習(xí)奠定本課程的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技能，通過本課程的繼續(xù)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生初步掌握機(jī)器人編程操作與安裝調(diào)試方法。

（三）課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程在以往的教學(xué)方法中，因?yàn)閷?shí)訓(xùn)條件的不允許，一般是將理論課與操作課分開的。在教學(xué)方法不斷革新中，教學(xué)設(shè)備不斷完善，提出了很多新的教學(xué)方法，如“項(xiàng)目式教學(xué)”、“做中學(xué)”教學(xué)等新型的教學(xué)方法。但由于機(jī)器人設(shè)備價(jià)格昂貴，設(shè)備品種、數(shù)量以及后期維護(hù)費(fèi)用等方面的問題，所以提出將CBL和CBS雙軌教學(xué)法結(jié)合形成雙軌教學(xué)方法，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。

三、CBL和CBS雙軌教學(xué)方式的設(shè)計(jì)

CBL和CBS雙軌教學(xué)方式在理論課講授中引入虛擬仿真教學(xué)，通過計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件熟悉機(jī)器人實(shí)際操作內(nèi)容，進(jìn)行對(duì)所學(xué)知識(shí)的加固，熟練后在通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)，。針對(duì)《工業(yè)機(jī)器人編程與操作》課程，以“案例引導(dǎo)”、“理論講解”、“虛擬仿真”、“實(shí)際操作”、“展示與成果”和“評(píng)價(jià)”六個(gè)環(huán)節(jié)開展CBL和CBS雙軌教學(xué)實(shí)踐。

（1）在“案例引導(dǎo)”環(huán)節(jié)，主要核心為工業(yè)機(jī)器人編程操作能力的培養(yǎng)，主要載體為機(jī)器人應(yīng)用具體案例設(shè)計(jì)，主要目標(biāo)選取編排教學(xué)內(nèi)容為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域職業(yè)崗位能力培養(yǎng)，課程內(nèi)容以涂膠裝配、搬運(yùn)、碼垛、焊接等實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。

（2）在“理論講解”環(huán)節(jié)，因?yàn)檫x取企業(yè)中實(shí)際項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容，其必定是各種知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用，對(duì)于初學(xué)者來說，需要進(jìn)行多次的嘗試。因此，教師需根據(jù)自身理論實(shí)踐結(jié)合能力，對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行知識(shí)分解與儲(chǔ)備學(xué)習(xí)。

（3）在“虛擬仿真”環(huán)節(jié)，通過使用虛擬仿真軟件，根據(jù)分解任務(wù)進(jìn)行仿真操作并展示課程仿真結(jié)果，讓學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)課程項(xiàng)目，然后再布置具體的練習(xí)任務(wù)。

（4）在“實(shí)際操作”環(huán)節(jié)，教師在課程中起到引導(dǎo)、咨詢和指點(diǎn)的作用。教師利用理論實(shí)踐結(jié)合能力對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析解讀，將任務(wù)分解成知識(shí)點(diǎn)和操作規(guī)范，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)際操作機(jī)器人設(shè)備完成任務(wù)，提醒學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、尋找操作規(guī)律，并幫助總結(jié)歸納知識(shí)點(diǎn)。

（5）在“展示與成果”環(huán)節(jié)，學(xué)生完成虛擬仿真搭建和實(shí)際操作機(jī)器人設(shè)備等任務(wù)后，向老師和同學(xué)展示實(shí)驗(yàn)成果。

（6）在“評(píng)價(jià)”環(huán)節(jié)，通過學(xué)習(xí)過程和項(xiàng)目完成情況主觀表現(xiàn)完成教師評(píng)價(jià)與組內(nèi)互評(píng)。

四、結(jié)論

CBL和CBS雙軌教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生通過虛擬仿真軟件操作、實(shí)際設(shè)備操作與理論課知識(shí)相互聯(lián)系，使理論知識(shí)學(xué)習(xí)、虛擬軟件仿真和實(shí)際設(shè)備操作互相促進(jìn)、相輔相融。CBL和CBS雙軌教學(xué)突破了理論和實(shí)踐分離的分段式教學(xué)模式，可以整合理論講解、虛擬模擬操作以及實(shí)際動(dòng)手操作訓(xùn)練，真正實(shí)現(xiàn)了做中學(xué)的教學(xué)理念，創(chuàng)新教學(xué)方法，改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生技能操作能力。

五、結(jié)束語

綜上，文中對(duì)CBL和CBS雙軌教學(xué)策略，分析討論技工學(xué)校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)改革中的實(shí)際應(yīng)用，闡述對(duì)CBL和CBS雙軌教學(xué)策略的實(shí)際應(yīng)用效果，CBL和CBS雙軌教學(xué)理念應(yīng)用的可行性與可靠性進(jìn)行闡明，未來技工學(xué)校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)改革時(shí)，需不斷優(yōu)化對(duì)CBL和CBS雙軌教學(xué)模式，挖掘出CBL和CBS雙軌教學(xué)潛在優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：

1、校級(jí)第七批校級(jí)教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2019jgqn04）

2、深圳市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃課題（項(xiàng)目編號(hào)：SZ2020D029）

作者簡(jiǎn)介：劉明（1986-），男，山東日照人，講師，博士，研究方向：集成電路設(shè)計(jì);E-mail：lm_hit_1986@126.com