基于云教材的工業機器人校本教材的開發與探索*

楊再恩

臺州科技職業學院 浙江 臺州 318020

引言

2019年2 月，國務院發布《國家職業教育改革實施方案》，明確提出了“三教”（教師、教材、教法）的改革任務[1]。“三教”改革中，教材作為傳道授業的重要載體，是“三教”改革的重要環節，直接影響到教學質量的好壞。在當前5G時代以及互聯網+的時代背景下，移動互聯網技術在各行各業的應用逐漸深化普及，其作用已經逐漸覆蓋到工作、生活和學習中的方方面面。新技術的應用在教育教學變革上對教材形式的多元化和載體的多樣化，也提出了新的要求和方向，而云教材這種新型形態教材的出現更是一個必然的產物，當下積極開展新型云教材的開發應用，是響應國家“三教”改革的迫切需要，是進一步推進信息化改革的必然舉措。本文探討將藍墨云教材（以下簡稱云教材）應用到工業機器人課程的教材設計開發中，變革教學模式，豐富教材呈現形式，全面提高課程教學質量。

1 工業機器人課程概況

隨著傳統制造業的改造提升，以及人力成本的逐年攀升，企業生產在不斷轉型升級，智能裝備產業也迎來了前所未有的重大發展機遇，其中工業機器人技術得到了越來越廣泛的應用，目前已廣泛應用于汽車生產制造行業、機械零配件加工制造行業、鑄造行業、物流運輸行業、電子電氣行業、食品加工行業、木材與家具制造行業等多個領域。隨著未來我國制造業的不斷發展，對工業機器人崗位的人才需求也愈加緊缺，然而依賴一般的工業機器人培訓難以達到實際崗位需求，工業機器人應用人才的結構性矛盾顯得尤為明顯[2]。《工業機器人操作與現場編程》課程作為我校智能控制技術專業一門必修的專業基礎課，是工業機器人課程體系的核心課程，后續相關工業機器人的進階課程都是以該課程為基礎，不同于一般的理論性課程，該課程既有理論性又有較強的實踐性，要求工學結合，緊密結合當前工業機器人技術的發展及市場的需求，以培養適應社會需要的工業機器人技術應用能力為目標，既要讓學生掌握一定的理論知識，又要能熟練掌握工業機器人的現場操作與程序開發設計能力。因此，順應時代發展潮流，應用現有的移動互聯網技術以及多媒體技術，開發設計一個適用于高等職業教育的工業機器人配套教材，對于提高高職課堂教學質量，提升學生專業技能，為我國培養工業機器人方面的人才，促進我國未來智能制造的發展，具有十分重要的意義。

2 傳統教材與云教材區別

2.1 傳統教材

傳統教材都是紙質的書本形式，自有其一定的意義價值，讀者翻閱紙質書頁更有實體感，并且具有一定收藏紀念價值，閱讀中還可以直接寫下筆記隨想，同時燈光在紙質材料上的反射對人眼比較溫和不傷眼[3]。但是隨著信息社會的快速發展，各項新興技術的發展日新月異，產品不斷迭代更新，傳統的紙質教材也暴露了一些問題與不足，首先紙質教材取材于樹木，大量伐木造紙不利于環保；其次紙質書本占用空間，攜帶與存儲都不便利，而且閱讀體驗比較單一，不能滿足多樣化需求；更關鍵的是紙質教材內容更新不及時，教學內容與當前的生產實際有一定的滯后脫節，等學生畢業后真正走上工作崗位后才發現其動手實踐能力跟不上企業生產實際的需求[4]。隨著移動互聯網技術的進一步發展，數字化資源越來越豐富，相信對傳統紙質教材的依賴將會逐漸降低。

2.2 云教材

云教材是一款由北京智啟藍墨信息技術有限公司開發的智能立體化教材，是一種移動交互式電子書的閱讀學習終端應用，基于移動互聯環境，有手機/平板移動端，支持Android以及iOS操作系統，以及PC電腦網頁（開發端）。該軟件平臺可以在傳統紙質書籍的基礎上，重新設計并編排內容，并以更加靈活的多媒體素材形式，以及豐富精彩的表現形式，立體化呈現教材知識，包括文字、圖片、畫廊、氣泡、鏈接、動畫、視頻、音頻、交互練習等，其優秀的多媒體教學方式、獨特的交互式學習通道、舒適的閱讀學習體驗，更加適合于幫助學生在移動終端設備上進行學習，協助教師開展線上線下互動教學，創新變革教學模式。

3 云教材建設思路

3.1 內容整合建設

采用將傳統紙質教材的文字教材與數字化教材相結合的方式，實現教學資源從文本形式向數字形式的轉化，利用現代多媒體技術，制作成文本、圖片、動畫、音頻、視頻等為一體的數字化立體教材。原本傳統紙質教材中以圖片呈現出來的效果圖，可以利用動態圖更加美觀地呈現，圖片可以點擊放大后拖動查看細節，還可以加上具體文字描述；另外特別是工業機器人的操作步驟圖較多，直接使用視頻播放的效果更加直觀。本項目的《工業機器人操作與現場編程》云教材分為五大章節，具體內容及需要掌握的技能如表1所示。

表1 《工業機器人操作與現場編程》云教材內容

3.2 加強行業對接

工業機器人作為一門實用的偏向實踐操作的應用型課程，教材內容應貼近行業企業實際，從技能、創新等角度建設教材，以崗位職業能力為導向，對標“1+X”職業技能等級的人才需求，依據《工業機器人應用編程職業技能等級標準》、《工業機器人操作與運維職業技能標準》、《工業機器人裝調職業技能等級標準》等職業技能標準要求，進行設置相應教學內容。

3.3 思政元素融入

提升工業機器人專業課程和思政課程的協同效應，以學生為中心，將教學與學生的個人成長、未來的就業崗位所必備的知識、能力、素養要求以及國家政策和社會發展時事熱點等緊密結合起來，結合該課程的教學目標內容，尋找專業課程與思政教育的融合點，深度挖掘工業機器人專業課程體系中所蘊含的思想價值和精神內涵，創建每個項目知識點相關的課程思政素材資源，潤物細無聲地融入思政教育元素在教材里，打造專業教育與思政教育的協同效應[5]。

3.4 增加閱讀樂趣

依托云教材提供豐富的多媒體呈現形式，改變傳統教材枯燥乏味的閱讀習慣，穿插形式不同的閱讀體驗，激發學生學習興趣。“氣泡”用于輔助閱讀，備注額外的知識注意點，還可以嵌入百度百科鏈接；“畫廊”用于同一主題下的多張圖片展示，每張圖片也可以單獨點擊查看；“外部鏈接”點擊可以跳轉到其他網頁閱讀或者觀看視頻學習，用于擴展內容的學習，幫助學生學習知識點的延伸；“交互練習”在某一小節內容后提供針對性練習活動，實現交互評測，即學即測，印象深刻，方便學生強化理解記憶。另外，云教材提供的筆記、百科、朗讀、字典等輔助支持功能，在閱讀中也可以增加樂趣。總之，通過云教材形態多樣的教材知識呈現形式，讓學生變被動學習為主動學習，提高學生的學習效果。

3.5 與時俱進更新

在當前技術發展日新月異的時代，教材的開發也應當是一個不斷打磨，持續更新的過程。教材內容也要與時俱進，時刻關注工業機器人行業的發展趨勢，把當前最新出現的技術、工藝等及時編寫進教材中去，緊跟時代步伐，這樣才符合高等職業教育教材的建設要求。不同于傳統的紙質教材，教材一旦印刷出版后，內容就確定很難變更，除非后續再版修正的時候修改內容。云教材作為一種智能化的數字教材，教材的發布與修改更新較為便捷，教師不僅可以分批逐章節發布教材內容，發布后還可以根據需要隨時修改更新內容。

4 教學實施應用

在教學實施中，云教材與藍墨云班課（以下簡稱云班課）一起配合使用效果更佳，云班課也是北京智啟藍墨信息技術有限公司開發的一款免費的智能互動教學平臺軟件，教師按照課程在云班課App上創建班課，并提供班課號給班級里的學生，學生使用班課號加入到該教師的該課程的班課里，云班課提供了豐富的教學互動工具，比如考勤簽到、測試活動、小組作業、投票問卷、技能考、云教材學習等[6]，學生參加這些教學活動的全過程學習行為可以被記錄下來，并導成學習報告提供給教師，方便教師對教學全方位的把控，進行教學反思與改進。教師可以將自己開發的云教材關聯到某幾個班課上，被關聯的班課學生就可以下載閱讀使用云教材，學生的云教材學習進度情況可以實時監控。基于云班課+云教材，開展線上線下混合式教學，分為課前、課中、課后三個階段。

4.1 課前預習階段

課前教師在云班課上發布“云教材學習”活動，指定具體要學習的章節內容，學生課前自主預習云教材知識，最后參加課前預習“測試活動”。云班課實時監測統計學生的云教材學習情況，教師既可以提前了解學生是否預習的情況，及時提醒督促沒有預習的學生，還可以通過課前測試活動的結果，了解學生對本節學習內容的預習掌握情況，為下階段的課中教學提供依據。

4.2 課中學習階段

課堂上，教師結合課前云教材預習的反饋情況，調整教學內容，優化教案設計，課上通過云班課提供的師生互動教學工具，開展豐富多彩的活動，例如小組任務、頭腦風暴、答疑討論等等，強化學生對工業機器人理論知識的理解以及實踐操作技能的掌握。課上注重發揮云教材的學習筆記、筆記分享等功能，引導學生把握課程內容的重點與難點。

4.3 課后鞏固階段

課后教師在云班課上布置作業，鞏固課上所學知識，依托云教材提供的個性化練習和交互評測，學生可以反復練習鞏固所學，完成相關任務后，教師給予相應經驗值鼓勵，激發學生的學習興趣，作業完成數據實時可監控，方便教師全面了解學生對知識的掌握情況。另外，課后引導學生尤其是學有余力掌握較好的部分學生，學習云教材的擴展內容，提升個人專業知識水平，更上一層樓。

5 結束語

基于藍墨云教材的《工業機器人操作與現場編程》校本教材的開發應用，一定程序解決了傳統紙質教材的一些問題，改變了教材學習模式，調動了學生的學習熱情，但是在應用實施過程中仍然存在一些問題，云教材的開發會持續進行下去，需要教師在日常教學過程中通過教學反饋，不斷調整完善教材內容，以教材改革推進“三教”改革，提高教學質量，促進高職教學信息化發展。