混合式教學在工業(yè)機器人專業(yè)課程中的實踐與應用

李勝男

（大連電子學校 遼寧 大連 116101）

1.研究背景及課程特點分析

1.1 課程背景

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教育融合的不斷深入，線上教學呈蓬勃發(fā)展趨勢，特別是經(jīng)歷了新冠疫情，網(wǎng)課成為“停課不停學”的首選，但單一的線上教學存在很多問題，如無法面對面交流、學習的管控不到位、學習效果不明顯等。隨著疫情防控的常態(tài)化，目前的學校教學中大多數(shù)以線下教學為主導，經(jīng)歷了“網(wǎng)課”的沖擊，傳統(tǒng)課堂的對學生失去了許多吸引力，特別是對于如工業(yè)機器人技術(shù)應用等新專業(yè)新課程，傳統(tǒng)教學模式無法實現(xiàn)教學效果最佳化，迫切需要探索新的教學模式，將線上教學與線下教學有機結(jié)合，發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+教育”資源豐富的優(yōu)勢。本文以《工業(yè)機器人操作與編程》這一課程為例闡述了如何在工業(yè)機器人專業(yè)課程中開展線上線下混合教學。

1.2 課程特點

《工業(yè)機器人操作與編程》課程是我校“1+X”證書試點背景下開設(shè)的一門專業(yè)實踐課程，也是一門新開設(shè)的專業(yè)課。課程要求學生對工業(yè)機器人新的理論知識進行理解和應用，也有需要學生操作工業(yè)機器人示教器、設(shè)計和分析、完成編程和操作。課程具有如下特點。

（1）課程綜合學科較多，處理工業(yè)機器人方面的基本理論知識，還涉及PLC、電子技術(shù)、氣動技術(shù)、電氣控制技術(shù)。

（2）課程實操性性強，該課程要求學生掌握示教器的基本操作和工業(yè)機器人的基本編程，包括實操實訓和部分的仿真實訓，要求技能點能覆蓋“1+X”操作與運維初級證書中的技能點。

（3）課程實踐專業(yè)性強，理論知識的掌握和操作技能的實現(xiàn)都依賴于仿真軟件或機器人設(shè)備，且操作時間長、安全性要求高，對教師和學生的職業(yè)素養(yǎng)要求都較高。

課程教學需要教師完成新知識的傳授，能夠根據(jù)“1+X”證書鑒定中對職業(yè)技能的要求進行技能點開展針對性訓練，還要求教師在現(xiàn)場引導學生進行討論和實踐操作，并做好安全保障，從而使學生順利完成學習任務。但課程的課時和實訓室的工位以及師資力量都有限，綜合以上情況本課程采用線上線下混合教學模式。

2.線上線下混合教學實踐策略

2.1 線上線下混合教學內(nèi)容分配

該課程授課對象為我校19級電氣運行與控制專業(yè)學生，以ABB 120機器人為實訓對象，以典型工程案例為項目載體，對接“1+X”證書工業(yè)機器人操作與運維的職業(yè)技能標準要求，將教學內(nèi)容分為五個模塊：工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識、工業(yè)機器人的基本操作、軌跡工作站的操作與編程、搬運工作站的操作與編程、碼垛工作站的操作與編程。其中基本知識模塊采用線上教學，線下教學開展觀摩工業(yè)機器人教學活動；基本操作模塊中操作方法的講解采用線上教學，操作工業(yè)機器人基本運動、標定工具坐標、工件坐標、更新轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器以及示教器的操作開展線下教學；軌跡、搬運和碼垛工作站中涉及到工作站介紹、指令應用、I/O信號配置方法、程序設(shè)計流程和編程方法應用Robotstudio開展線上教學，通過線下教學開展示教器在線編程和調(diào)試。

2.2 線上教學實施方案

根據(jù)課程內(nèi)容和要求，工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識、基本操作方法、編程語言、設(shè)計原則類內(nèi)容適合在線上進行。

2.2.1 線上教學資源與要求

線上教學依托超星教學平臺開展，學生可使用電腦終端或手機等移動設(shè)備下載超星學習通，加入課程進行學習。教師上傳的課程資源包括教學視頻、教學PPT、章節(jié)測試、課堂作業(yè)、微課、視頻、等。

2.2.2 線上課程實施

線上教學實施步驟分為任務布置、自主學習、線上討論和總結(jié)評價等環(huán)節(jié)。

（1）任務布置，布置學習任務，設(shè)定學習問題和學習時間，進行課堂考勤。

（2）自主學習，線上直播課采用超星學習通進行直播，同步進行課堂實錄并發(fā)送到網(wǎng)絡，學生可以通過手機或電腦端登錄平臺進行觀看教學視頻。學生自主學習簡單知識，視頻中教師設(shè)置測試點，學生完成問題通關(guān)后才能進行后續(xù)學習。

（3）線上討論，師生線上解決問題，學習過程中根據(jù)教師根據(jù)測試結(jié)果分析學習的理解掌握程度，梳理出重點問題統(tǒng)一講解。

（4）總結(jié)評價，學習結(jié)束后，教師進行課堂總結(jié)與回顧。課后通過電子試卷進行質(zhì)量測評，教師可通過后臺數(shù)據(jù)實時監(jiān)控學生的學習情況和進度，并通過線上平臺督促學生完成相應的學習任務。通過課后問卷調(diào)研評估學生是否具備線下實訓任務完成能力，針對個別同學知識薄弱環(huán)節(jié)，有針對性的推送學習視頻進行強化補充學習，實現(xiàn)個性化教學。

2.3 線下教學實施方案

《工業(yè)機器人操作與編程》線下教學內(nèi)容是在線上教學的基礎(chǔ)上完成的，以實訓操作為主。包括觀摩工業(yè)機器人、開關(guān)機操作、操縱和使用示教器控制工業(yè)機器人基本運動、標定工具坐標和工件坐標、更新轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器，提升操作的熟練度，利用Robotstudio 軟件仿真，軌跡工作站、搬運工作站和碼垛工作站的在線編程和調(diào)試。通過完成任務書中實訓任務，一方面對理論知識和設(shè)計方案進行驗證和實踐，另一方面提升實操熟練度和準確度。

2.3.1 線下教學資源與要求

線下教學在工業(yè)機器人實訓室開展，現(xiàn)場配有工業(yè)機器人本體和實訓裝置，多媒體設(shè)備及移動投影設(shè)備。實訓室應設(shè)有理論區(qū)、實操區(qū)和查詢區(qū)，可供學生小組討論、實訓操作和資料自主查詢。

2.3.2 實施過程

課程教學中應用超星學習平臺進行現(xiàn)場教學，分為任務分析、仿真訓練或?qū)嵅儆柧殹⒃u價和展示。

（1）課前學生線上領(lǐng)取任務書，根據(jù)任務制定計劃。學生進行小組分工，按操作員、安全員、記錄員明確崗位職責，并將任務計劃上傳平臺。課上師生共同進行計劃可行性分析，針對問題進行討論，確定具體方案。

（2）任務實施階段，小組協(xié)作完成任務，教師進行安全巡視和過程評價，操作過程中注重培養(yǎng)學生的安全操作意識和操作規(guī)范。

（3）問題解決，操作過程中遇到一般問題可以在查詢區(qū)利用課程資源查找答案，疑難問題組間互助或教師提供幫助。

（4）操作結(jié)束，將進行成果展示，記錄員將運行成果上傳至平臺，師生共同研討評價，學生作為評價主體既能認真評價他人、也能看到自身的不足，也會努力縮小差距不斷提升，實現(xiàn)共同進步。

3.混合教學實施效果及評價

3.1 實施效果

以“工業(yè)機器人軌跡工作站的操作與編程”項目為例，需要分析軌跡工作站功能、學習軟件仿真應用、指令語言和編程方法，還要進行工作流程圖設(shè)計、在線編程和現(xiàn)場調(diào)試。全部進行線下教學需要12個學時，教師講授6學時，學生仿真加實操6學時，由于工位、時間、學生個體差異等因素導致實踐操作不充分，導致項目任務完成度不高，從而降低學習積極性。采用線上線下混合式教學，2學時線上教學進行軟件操作演示、指令語言與編程方法、工作站功能演示；8學時線下理實一體化教學，進行仿真操作、在線編程、現(xiàn)場調(diào)試。采用混合教學模式，雖然該項目教學減少2學時，但學生實際的實操部分提升了2學時。

線上教學充分利用信息化手段和網(wǎng)絡教學資源，為線下任務實施做好充足的知識和技能儲備，也爭取了更多的實操時間。信息化技術(shù)和資源在線下教學中的應用，再現(xiàn)了各組的實施過程，課上解決教師不能及時指導的難題，課后也重復觀看對比標準操作視頻，提高了操作標準度，提升了學生自主解決實踐問題的能力，項目完成度和教學效果也大大提高。通過任務引導、小組協(xié)作、自主探究、教師指導，提升了學習主動性和責任意識，學生利用碎片化時間反復觀看微課視頻，鞏固知識和熟練操作要點，滿足差異性學習需求、提高了課堂學習效率。

3.2 教學評價

混合式教學成績包括線上學習成績30%、線上測試成績30%，線下實訓成績40%三部分組成，線上學習成績評定包括簽到、在線時長、參與討論、課堂測驗等，線上學習和測試根據(jù)后臺數(shù)據(jù)評定成績，線下實訓根據(jù)考核評價表進行評定，實現(xiàn)了學生學習的有效性、及時性和標準化評價，學生能根據(jù)自身學習情況及時調(diào)整學習策略，提升了學生學習主動性，體現(xiàn)了學生自主學習和教師課堂教學的雙向促進作用，也更利于教學診斷和改進。

結(jié)束語

混合式教學對教師的信息化素養(yǎng)和學生的自律能力、自主學習能力、解決問題的能力也有一定要求，同時混合式教學的有效實施與開展也能促進教師職業(yè)素養(yǎng)和學生綜合素養(yǎng)的提升，更能推進學校的專業(yè)、學科的信息化進程。

采用線上線下混合式教學還需要思考以下問題：

（1）在實際教學過程中，可以根據(jù)學期計劃彈性調(diào)整線上和線下教學的比例分配，要確保混合式教學具有可行性。需要前期調(diào)研，確保學校、教師、學生都具備開展線上教學的技術(shù)能力、軟硬件資源和環(huán)境條件。

（2）線下線上教學二者應相互融合，互為助力。教師要充分在進行教學計劃時要合理分配教學內(nèi)容和時間，也要注意教學實施中內(nèi)容的有效銜接。

（3）全方位保證混合教學的實施效果。教師要提升信息化技術(shù)水平，做不同教學模式下的角色轉(zhuǎn)換，以學生為主導，巧妙設(shè)計教學活動，做好線上學習監(jiān)督，考核方式多元化，保證學生線上的參與度和學習效果。