“互聯網+”背景下在線開放課程混合式教學模式的探索與實踐
——以“工業機器人編程與調試”課程為例

冷雪鋒 任愛珍 蔣正炎

(常州工業職業技術學院，江蘇 常州 213164)

2020年9月，教育部等九部門關于印發《職業教育提質培優行動計劃(2020—2023年)》的通知(教職成〔2020〕7號)指出：“鼓勵職業學校利用現代信息技術推動人才培養模式改革，滿足學生的多樣化學習需求，大力推進‘互聯網+’‘智能+’教育新形態，推動教育教學變革創新。探索建設政府引導、市場參與的職業教育資源共建共享機制，服務課程開發、教學設計、教學實施、教學評價。”

隨著互聯網技術的高速發展，傳統教學模式與信息化技術的融合越來越深入，教育信息化已成為“互聯網+”時代的新趨勢，線上線下混合式教學逐漸成為一種更符合認知規律的教學模式[1]。混合式教學融合了網絡在線開放課與傳統課堂教學的特點，實現了對二者的取長補短[2]，在線教學平臺的重要作用就是拓展了“教”和“學”的時間和空間[3]。因此，本文以工業機器人技術專業的核心課程“工業機器人編程與調試”為例，探索以項目為載體，基于在線開放課程平臺，通過任務驅動實現線上線下混合式的教學模式；將教、學、練相結合，使學生掌握工業機器人的操作、編程和調試，提升其專業能力和非專業能力。

一、“工業機器人編程與調試”課程分析

(一)課程分析

近年來，越來越多的高職院校開設了工業機器人技術專業，該專業對學生的實踐動手能力要求高[4]，需要持續創新教學模式、教學方法和教學手段，提升教學質量。

“工業機器人編程與調試”課程是工業機器人技術專業的專業核心課，屬于“理論+實踐”一體化課程，該課程于2017年獲江蘇省高等學校在線開放課程立項，包含4個項目載體，共15個任務。如圖1 所示，每個任務又按照工作流程和工作內容分成若干個子任務，由基于RobotStudio軟件的仿真案例、來源于企業的真實案例組成，項目的安排由淺入深、循序漸進，符合學生的認知規律，以螺旋上升的方式逐步提升學生的專業能力和非專業能力。

圖1 “工業機器人編程與調試”課程內容

(二)學情分析

“工業機器人編程與調試”課程以工業機器人技術基礎、電工電子技術、電氣控制技術、運動控制技術、工業機器人建模、可編程控制器技術等課程為基礎，后續課程有機器人工裝夾具設計與應用、工業機器人工作站系統集成與調試等。本課程涉及工業機器人系統的編寫、調試、維護等操作技能，實踐性比較強。

為了更好地因材施教，教學前，運用在線評測系統對學生進行學前測評，運用問卷星等實現學情分析。

(1)通過在線評測系統進行學前測評，測評學生對已學專業基礎知識的掌握情況，按照學生的個體差異進行合理分組，形成若干個學習小組，實現優勢互補、相互促進。

(2)通過對班主任、以往任課教師進行調研，結果表明學生普遍基礎知識薄弱；大多數學生能獨立思考，個別學生缺乏良好的學習習慣，學習積極性不高，上課注意力不集中，課后完成作業的質量不高，生源的多樣化需要因材施教。

(3)通過對學生開展在線問卷調查，結果表明學生普遍認為專業課的知識點相對較難，學起來有一定難度，重點和難點較難掌握；喜歡動手操作、理論與實踐相結合的授課方式，希望在課中和課后增加練習和實踐的機會；對工業機器人的相關知識非常感興趣，希望多接觸企業案例，用仿真和工業機器人設備解決實際問題；希望教師在教學過程中多運用學做結合和信息化的教學手段，采用微課的形式講解相關知識，在任務實施過程中，豐富專業知識，提高專業技能。

二、“工業機器人編程與調試”課程的教學策略

在對“工業機器人編程與調試”課程進行課程和學情分析后，制訂本課程的教學策略。

“工業機器人編程與調試”課程教學采用基于省級在線開放課程的線上線下混合式教學模式，充分發揮線上和線下的優勢，線上運用在線開放課程平臺、互動教學平臺以及QQ群或者微信群等，線下運用工業機器人教學平臺實現理論與實踐一體化教學；以學生為主體，以教師為主導，教、學、練相結合，實時關注每個學生的學習動態，及時給予肯定和鼓勵。

采用基于項目的任務驅動式教學方法。以企業項目為教學載體，以基于RobotStudio的仿真工作站和基于企業真實項目的工業機器人工作站為操作平臺，虛實結合，鍛煉學生的動手能力，提高學生的操作技能。在任務實施過程中，以基本訓練為學習途徑，充分運用討論、匯報，培養學生的獨立思考、溝通表達能力；以拓展訓練為鞏固途徑，加深學生學習記憶，培養學生的創新意識。

多種信息化教學手段相結合，運用在線開放課程平臺、互動教學平臺、QQ群或者微信群等線上平臺實現預習、測驗、課堂練習和討論等，提高學生的學習積極性；運用企業案例或者三維動畫進行任務導入，提高學生的學習興趣；運用RobotStudio軟件搭建仿真工作站，實現虛擬示教、軌跡規劃和離線編程，解決教學重點和難點。

三、基于在線開放課程平臺的混合式教學模式的構建和實施

以項目為載體，構建基于在線開放課程的混合式教學模式，在任務實施過程中，促使學生向主動學習轉化，充分發揮教師監控教學過程以及主導性的作用[5]。

以“工業機器人編程與調試”課程的“項目四：工業機器人綜合訓練”中的“任務1 搬運工作站編程與調試”為例，按照工作流程和工作內容將任務1分解為“子任務1 搬運工作站的軌跡規劃”“子任務2 搬運工作站的編程設計”“子任務3 搬運工作站的系統調試”“子任務4 搬運工作站的拓展練習”，使學生掌握工業機器人搬運的工作過程，熟練示教目標點，熟練掌握工業機器人常用編程指令的使用方法，能夠根據搬運方式編寫和調試工業機器人搬運程序。

在任務實施前，教學團隊集體備課，準備教學材料，研討教學方法和教學手段。任務實施分課前自主預習階段、課中互動學習階段、課后拓展鞏固階段共三個階段，見表1。

表1 任務實施過程

(一)課前自主預習階段

教師引導學生完成網絡預習，預習完成后，通過課前小測驗，測評預習的效果。

(二)課中互動學習階段

教師引導學生進行思考、討論、匯報，確定各個子任務。學生在分組練習過程中，教師巡回指導、示范答疑，完成基本任務的相應階段目標點后，通過學生自評、組內組間互評，以及教師評價，運用慕課堂、雨課堂等互動教學平臺發布課堂練習，分階段測評學生的掌握情況。基本任務完成后，學生到在線開放課程平臺進行隨堂測驗，測評學生對基本任務的掌握情況，教師對任務進行總結，指出在操作過程中的要點，學生分組匯報，進行任務的反思。

(三)課后拓展鞏固階段

學生利用課后的業余時間以小組為單位認真討論和查閱資料確定工作方案，到開放實驗室的工業機器人教學平臺上完成拓展任務的操作練習，教師根據任務的完成情況和創新程度進行評價，對于典型任務，邀請企業工程師進行點評。通過拓展練習，引發學生更深層次思考，促進知識、技能遷移能力進一步提高[6]。

考核評價貫穿整個任務實施過程，構建線上與線下相融合、過程性評價與總結性評價相結合的全過程多元化的考核評價體系，檢查學生是否積極參與學習，是否具備了教學目標規定的相應能力及技能[7]。

任務完成后，教師通過自評、互評、學生滿意度調查以及學生座談會對教學進行全方面多維度教學反饋，使教學形成閉環，持續改進，穩步提升教學質量。

四、教學效果與教學反思

(一)教學滿意度

對2020級機器人331班的26名學生分別從教學資源、教學模式、教學方法、教學手段、學習成效五個維度進行滿意度調查。其中，92% 的學生對線上和線下教學資源非常滿意，認為通過采用PPT課件、微課視頻、三維動畫、企業案例、練習和測驗題庫以及教材、講義等教學資源，能提高學習積極性，8% 的學生對線上和線下教學資源滿意；100% 的學生對混合式教學模式非常滿意，認為運用線上線下的混合式教學模式，通過課前、課中和課后三個階段，有效解決了教學重點和教學難點，提高了學習質量，熟練掌握了工業機器人的操作技能；96% 的學生對基于項目的任務驅動式教學方法非常滿意，認為通過討論和匯報的方式能提高職業核心能力，提升了動手操作能力，提高了分析問題與解決問題的能力，4% 的學生對所采用的教學方法滿意；100% 的學生對采用多種信息化教學手段非常滿意，對工業機器人產生了濃厚的學習興趣；96% 的學生對學習成效非常滿意，認為通過課程的學習豐富了專業知識，培養了自主學習能力、溝通表達能力和創新能力,4%的學生對學習成效滿意。從以上問卷調查結果來看，學生整體上對這門課程的滿意度比較高。

(二)學習目標達成度

對近三年的教學效果進行分析，2018級選取線下教學模式的班級2018級機器人331班、2019級選取線上教學模式的班級2019級機器人331班、2020級選取混合式教學模式的班級2020級機器人331班，三個班級考核評價的方式和難度接近，從過程性評價、總結性評價以及總評成績來看，2020級混合式教學模式的班級，學習目標達成度最好，優秀率、良好率均高于線下教學模式和線上教學模式的班級，如圖 2 所示。

圖2 近三年學習目標達成度

(三)教學成效

學生通過“工業機器人編程與調試”課程學習，提高了對工業機器人的編程調試能力，提升了對工業機器人技術專業的興趣，鍛煉了溝通表達能力、團隊協作能力和創新能力。同時，學生也積極參加各類技能大賽、創新創業大賽，以賽促學，不斷提升專業技能和非專業能力。

課程教學團隊不斷更新教學資源，在教學中持續創新教學方法和教學手段，提升了教學能力和信息化教學水平;多次參加微課教學比賽、信息化教學大賽和教師教學能力大賽，指導各類學生技能大賽和優秀畢業設計，并多次獲得優異的成績，以賽促教，不斷積累教學經驗。

(四)教學反思

通過任務實施、考核評價和教學反饋，教師在教學中應不斷創新教學方法和教學手段，解決教學重點和教學難點，持續豐富并優化在線開放課程平臺上的教學資源，不斷完善考核題庫，激發學生的學習興趣；學校應加大教師培訓力度，提供師資保障。