《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革探索

蔡紅健

摘要：針對(duì)《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》課程傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改革，以學(xué)生為中心，以工作過程為導(dǎo)向，運(yùn)用“六步法”開展教學(xué)，充分利用信息化教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生的綜合能力和職業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù);項(xiàng)目化;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）01-0254-02

0? 引言

《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》是高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的一門重要的必修課程，通過學(xué)習(xí)該課程，不僅要求學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的概念、原理及應(yīng)用等理論知識(shí)，還要求學(xué)生具備一定的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維修與保養(yǎng)的技能水平。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師通常在課堂上借助PPT灌輸知識(shí)點(diǎn)，開設(shè)幾次相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示教學(xué)，由于教學(xué)內(nèi)容缺乏吸引力，學(xué)生參與度低，很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

項(xiàng)目化教學(xué)是通過實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)[1]，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)主體由教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為中心，教學(xué)內(nèi)容由課本知識(shí)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目任務(wù)為中心，教學(xué)形式由課堂講授為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際操作為中心[2]。本文將探討項(xiàng)目化教學(xué)在《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》課程中的實(shí)際應(yīng)用，教學(xué)有效性得到了明顯提升。

1? 項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)

在《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》項(xiàng)目化教學(xué)改革前，該課程按學(xué)科體系設(shè)計(jì)，內(nèi)容按章節(jié)編排，如圖1所示。

由于沒有設(shè)計(jì)工作任務(wù)，學(xué)生被動(dòng)接受零散的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)效率低下，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)生學(xué)完以后還是不會(huì)維護(hù)工業(yè)機(jī)器人。

鑒于此，筆者組建課程教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行了項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)。選取“工業(yè)機(jī)器人”為載體，以工作過程為導(dǎo)向，用項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)。根據(jù)職業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，同時(shí)，對(duì)照1+X工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由易到難，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，設(shè)計(jì)了“保養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人”、“調(diào)試工業(yè)機(jī)器人”和“拆裝工業(yè)機(jī)器人”等3個(gè)學(xué)習(xí)情境，每個(gè)學(xué)習(xí)情境下又創(chuàng)設(shè)了2～3個(gè)工作任務(wù)，如圖2所示。

當(dāng)完成總體設(shè)計(jì)后，還要對(duì)每個(gè)工作任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，將各知識(shí)與技能點(diǎn)融入其中。

2? 項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施

在《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》課程實(shí)施過程中，必須充分利用各種信息化教學(xué)手段，才能保證項(xiàng)目化教學(xué)的順利開展。教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)依托“SPOC學(xué)院”和“金課坊”兩個(gè)教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)利用KUKA機(jī)器人仿真模型、仿真軟件KUKA.OfficeLite和KUKA工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)。每個(gè)工作任務(wù)的學(xué)習(xí)過程可分為課前準(zhǔn)備、課中學(xué)習(xí)和課后拓展等三個(gè)階段，如圖3所示。

項(xiàng)目化教學(xué)的主體是學(xué)生，而教師則成為了項(xiàng)目任務(wù)的引導(dǎo)者和促進(jìn)者。課前，學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)單，在學(xué)習(xí)平臺(tái)上瀏覽課件，觀看微視頻，完成課前測(cè)試，同時(shí)初步確定任務(wù)實(shí)施方案。課中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)一步明確任務(wù)，然后分組討論任務(wù)的實(shí)施方案，逐步完善方案。接著小組成員在組長(zhǎng)的指揮下分工協(xié)作，共同完成任務(wù)。在任務(wù)實(shí)施過程中，還要記錄完成情況，檢查完成質(zhì)量，分析完成結(jié)果。然后，分組匯報(bào)學(xué)習(xí)情況，分享學(xué)習(xí)成果，完成學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。課后，學(xué)生領(lǐng)取拓展任務(wù)單，在學(xué)習(xí)平臺(tái)上參與討論，撰寫和完善討論報(bào)告，實(shí)施拓展任務(wù)。學(xué)生在課前通過自主學(xué)習(xí)完成了知識(shí)準(zhǔn)備，課中通過實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)，達(dá)到知識(shí)內(nèi)化的目的，課后完成拓展任務(wù)讓知識(shí)得到升華。下面以學(xué)習(xí)情境2“調(diào)試工業(yè)機(jī)器人”中的工作任務(wù)1“標(biāo)定機(jī)器人零點(diǎn)”為例，闡述項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施過程。

2.1 課前準(zhǔn)備

教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)采用行動(dòng)導(dǎo)向“六步法”[3]開展項(xiàng)目化教學(xué)，包括“資訊”、“計(jì)劃”、“決策”、“實(shí)施”、“檢查”和“評(píng)價(jià)”等6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。為了在線下課堂上能有更多的時(shí)間讓學(xué)生參與到項(xiàng)目實(shí)施中，課前的準(zhǔn)備必不可少。教師利用信息化技術(shù)手段，在線上學(xué)習(xí)平臺(tái)中上傳相關(guān)教學(xué)課件、微視頻、練習(xí)題等學(xué)習(xí)資源。圖4展示了工作任務(wù)“標(biāo)定機(jī)器人零點(diǎn)”在“SPOC學(xué)院”學(xué)習(xí)平臺(tái)上的教學(xué)資源。

學(xué)生登陸線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，按照任務(wù)要求瀏覽課件，觀看微視頻，完成課前測(cè)試，然后開展討論，初定實(shí)施方案。這樣，課前就將“資訊”和“計(jì)劃”環(huán)節(jié)提前完成了，從而保證了線下課堂中其他環(huán)節(jié)的順利開展。

2.2 課中學(xué)習(xí)

在線下課堂中，教師首先選取課前測(cè)試中出錯(cuò)率較高的題目，回答學(xué)生課前學(xué)習(xí)中的疑問，從而進(jìn)一步明確本次課的具體任務(wù)：“采用帶負(fù)載校正法，標(biāo)定機(jī)器人零點(diǎn)”。在“決策”環(huán)節(jié)中，分組討論零點(diǎn)標(biāo)定的實(shí)施方案，在教師的引導(dǎo)下逐步完善方案。

由于零點(diǎn)標(biāo)定的操作具有一定的危險(xiǎn)性，使用的零點(diǎn)標(biāo)定裝置是精密儀器，價(jià)格較高，因此在“實(shí)施”任務(wù)前，需要再次強(qiáng)調(diào)人身安全與設(shè)備安全。由于工位大小的限制，零點(diǎn)標(biāo)定的操作需要分組進(jìn)行。教師演示A1軸的零點(diǎn)標(biāo)定，其余軸的標(biāo)定由現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生獨(dú)立完成。班級(jí)其他學(xué)生可通過“云視頻”觀看現(xiàn)場(chǎng)零點(diǎn)標(biāo)定的情況，還可以在“金課坊”討論平臺(tái)上與現(xiàn)場(chǎng)同學(xué)互動(dòng)。

在“檢查”環(huán)節(jié)中，不僅需要檢查零點(diǎn)標(biāo)定動(dòng)作的規(guī)范性，還要引導(dǎo)學(xué)生檢查零點(diǎn)標(biāo)定數(shù)據(jù)的合理性。通過查看零點(diǎn)標(biāo)定的日志文件Mastery.log和RDC卡中的CAL文件中的數(shù)據(jù)，比較標(biāo)定過程中記錄的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的一致性和工具負(fù)載對(duì)各軸的影響程度。當(dāng)零點(diǎn)標(biāo)定完成后，組織小組匯報(bào)，分享學(xué)習(xí)成果，鍛煉學(xué)生的溝通表達(dá)能力。

在“評(píng)價(jià)”環(huán)節(jié)中，教師課前在“金課坊”學(xué)習(xí)平臺(tái)中建立評(píng)價(jià)體系，如圖5所示。本任務(wù)的評(píng)價(jià)維度有“制定實(shí)施方案”、“零點(diǎn)標(biāo)定實(shí)操”和“小組成果匯報(bào)”等3個(gè)，分別占30%、40%和30%。評(píng)價(jià)方式有“組間互評(píng)”、“組內(nèi)互評(píng)”、“自評(píng)”和“師評(píng)”等4個(gè)，分別占20%、20%、20%和40%。在評(píng)價(jià)的過程中做到公平、公開與公正。

2.3 課后拓展

為了鞏固與升華課前和課中所學(xué)的知識(shí)，課后的拓展環(huán)節(jié)也必不可少。教師在“金課坊”中布置拓展任務(wù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺(tái)上針對(duì)“‘帶偏量’和‘無偏量’的負(fù)載校正的區(qū)別與應(yīng)用場(chǎng)合”、“單一負(fù)載時(shí)能否采用偏量學(xué)習(xí)”等課題開展討論，撰寫討論報(bào)告，根據(jù)教師的反饋意見逐步完善討論報(bào)告。學(xué)有余力的學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，探討高精度機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定。

3? 項(xiàng)目化教學(xué)成效

充分利用“SPOC學(xué)院”和“金課坊”等線上教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布任務(wù)單、課件、微視頻、練習(xí)題等豐富多樣的教學(xué)資源，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了線下課堂的效率。另外，利用“云視頻”實(shí)時(shí)傳遞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施任務(wù)的工作場(chǎng)景，利用學(xué)習(xí)平臺(tái)開展組間互動(dòng)，既拓展了教學(xué)空間，又延伸了教學(xué)時(shí)間。這些信息化教學(xué)手段的應(yīng)用，為項(xiàng)目化教學(xué)的順利開展提供了有力保障。采用項(xiàng)目化教學(xué)，學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)效果好。學(xué)生在完成項(xiàng)目任務(wù)的同時(shí)，真正掌握了工業(yè)機(jī)器人專業(yè)知識(shí)與技能，增強(qiáng)了分析問題和解決問題的能力，進(jìn)一步提升了人際交往能力和溝通表達(dá)能力。在項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過程中，還將思政元素潛移默化地融入課堂的每個(gè)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生形成積極的人生觀和價(jià)值觀。通過小組討論，相互溝通合作，共同完成一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，從而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在保養(yǎng)、調(diào)試與拆裝工業(yè)機(jī)器人的每個(gè)細(xì)節(jié)中追求卓越，逐步培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精的大國(guó)工匠精神。通過客觀公正的互評(píng)環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生誠(chéng)實(shí)守信的品格。

4? 結(jié)語

以生為本的教學(xué)理念為項(xiàng)目化教學(xué)改革指明了方向，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用為項(xiàng)目化教學(xué)鋪平了道路。教學(xué)改革團(tuán)隊(duì)運(yùn)用項(xiàng)目化教學(xué)方法，在《工業(yè)機(jī)器人機(jī)械維護(hù)》課程的教學(xué)中進(jìn)行了有益探索。學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)明確，學(xué)習(xí)積極性高。通過課前自學(xué)、課中實(shí)踐和課后拓展等環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，不僅有效獲取了工業(yè)機(jī)器人專業(yè)知識(shí)，提高了維護(hù)工業(yè)機(jī)器人技能水平，而且學(xué)生的方法能力、社會(huì)能力和職業(yè)素養(yǎng)得到了提升，學(xué)習(xí)效果明顯改善。

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