吳海波 劉海龍

摘要： 《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》已經(jīng)逐步成為了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、焊接技術(shù)、汽車工程技術(shù)等眾多工科專業(yè)課程體系中一門極為重要的專業(yè)核心課程。但課程教學(xué)一直受到實(shí)訓(xùn)條件不足、課程教學(xué)資源參差不齊，課程學(xué)習(xí)者人數(shù)不斷激增等客觀因素的巨大影響。因此，本文試圖從基于MOOC的個(gè)性化學(xué)習(xí)研究的角度出發(fā)，探索使各類《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程學(xué)習(xí)者達(dá)成其個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)的有效方法。

關(guān)鍵詞： MOOC;個(gè)性化學(xué)習(xí);工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程

中圖分類號(hào)： TP242-4??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A??? 文章編號(hào)： 1672-9129（2018）09-0150-02

Abstract： "Industrial Robot Field Programming" has gradually become a very important core course in many engineering courses， such as industrial robot technology， electrical automation technology， Mechatronics technology， welding technology， automotive engineering technology. However， the teaching of courses has been greatly influenced by such objective factors as inadequate training conditions， uneven teaching resources and the increasing number of learners. Therefore， from the perspective of MOOC-based personalized learning research， this paper attempts to explore effective ways to enable learners of various "Industrial Robot Field Programming" courses to achieve their personalized learning goals.

Key words： MOOC， personalized learning， industrial robot field programming

1 引言

截止到2017年，全國范圍內(nèi)已有超過400所高職院校開設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)，并有眾多高職院校在相關(guān)專業(yè)內(nèi)引入了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程。其中，僅湖南省已有17所高職院校開設(shè)了此專業(yè)，另有21所高職院校在已有的電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、焊接技術(shù)、汽車工程技術(shù)等專業(yè)的課程體系中引入了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)類課程。與此同時(shí)，隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)和工業(yè)機(jī)器人的快速普及，工業(yè)機(jī)器人制造商原有的“點(diǎn)對點(diǎn)”式客戶培訓(xùn)模式，已經(jīng)不能滿足工業(yè)機(jī)器人用戶企業(yè)對人力資源的需要。

目前，《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程已逐漸成為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、焊接自動(dòng)化技術(shù)、汽車工程技術(shù)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程。同時(shí)，也是企業(yè)員工技能培訓(xùn)的一門必修課程。

綜上所述，由于受到課程學(xué)習(xí)者人數(shù)激增、不同類型學(xué)習(xí)者（在校學(xué)生、外校學(xué)生、企業(yè)員工、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)學(xué)生、相關(guān)專業(yè)學(xué)生、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)愛好者等）的學(xué)習(xí)需求差異明顯、課程內(nèi)容涉及技術(shù)領(lǐng)域廣、實(shí)訓(xùn)設(shè)備種類差異大等因素的影響。如何激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)成學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)，是《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程教學(xué)面臨的一個(gè)重大問題。

2 《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程教學(xué)現(xiàn)狀

《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》已經(jīng)逐步成為了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、焊接技術(shù)、汽車工程技術(shù)等眾多工科專業(yè)課程體系中一門極為重要的專業(yè)核心課程。目前，從全國范圍內(nèi)看，職業(yè)院校開設(shè)此課程時(shí)，一般采用理實(shí)一體化形式進(jìn)行課程教學(xué)。教學(xué)所需的實(shí)訓(xùn)設(shè)備主要選用Yaskawa、ABB、KUKA、Funac等國際品牌或沈陽新松、安徽埃夫特、華中數(shù)控、廣州數(shù)控等國內(nèi)品牌的工業(yè)機(jī)器人。

由于工業(yè)機(jī)器人價(jià)格不菲，考慮到采購數(shù)量對工業(yè)機(jī)器人價(jià)格的影響，當(dāng)前，全國范圍內(nèi)的職業(yè)院校一般只會(huì)選擇單一或兩種主流品牌的工業(yè)機(jī)器人建設(shè)此類實(shí)驗(yàn)室。而上述工業(yè)機(jī)器人制造企業(yè)雖然都能提供其各型工業(yè)機(jī)器人的用戶手冊、維護(hù)手冊等技術(shù)文檔，但沒有直接應(yīng)用于《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》等課程的教學(xué)。為了解決以上問題，部分企業(yè)成立了專門的培訓(xùn)部門，但主要針對的是客戶企業(yè)的員工培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容針對性很強(qiáng)，并不適用于職業(yè)院校學(xué)生的普適性學(xué)習(xí)。同時(shí)，出于對企業(yè)自身利益的考慮，也沒有全面開放其培訓(xùn)資源。

另一方面，當(dāng)前市場上只有少數(shù)幾本主要由企業(yè)工程師編寫的《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》書籍，一般只針對其所在企業(yè)的工業(yè)機(jī)器人品牌，且內(nèi)容多是直接選取了工業(yè)機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用案例，并沒有過多考慮學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的特點(diǎn)，所以更適合作為教輔書籍使用。而眾多職業(yè)院校目前基本處于無教材可用、無教材可選的境況，課程教學(xué)所需的其它教學(xué)資源更是基本處于是空白狀態(tài)。

本課題組于2015年3月正式承擔(dān)“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)”國家教學(xué)資源庫《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程建設(shè)任務(wù)。但隨著工作的深入，一系列重要問題已經(jīng)浮現(xiàn)，即什么樣的資源適用于理實(shí)一體化的課程教學(xué)？教學(xué)資源的顆粒度如何界定？教學(xué)積件的規(guī)格如何設(shè)計(jì)？針對不同類型的學(xué)習(xí)者對本課程所學(xué)內(nèi)容要求的差異應(yīng)該怎么合理使用這些教學(xué)資源？線上線下學(xué)習(xí)形式如何真正實(shí)現(xiàn)？而這些問題在該教學(xué)資源庫的建設(shè)目標(biāo)中并沒有明確提出。

3 MOOC中的個(gè)性化學(xué)習(xí)

個(gè)性化學(xué)習(xí)指根據(jù)學(xué)習(xí)者的發(fā)展需求和個(gè)性特點(diǎn)， 采取適合的方法和手段來滿足學(xué)習(xí)者需求的學(xué)習(xí)。個(gè)性化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)因人而異， 突顯學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的主體獨(dú)特性、主動(dòng)性和進(jìn)取性，以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)興趣為中心。個(gè)性化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)體現(xiàn)在學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面。至今為止，并沒有一個(gè)公認(rèn)的權(quán)威定義，但大多數(shù)研究者認(rèn)為，個(gè)性化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者根據(jù)自身的心理特征、教育基礎(chǔ)、發(fā)展需要甚至生活背景等個(gè)性化特點(diǎn)，自主選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法、策略的一種學(xué)習(xí)模式。與此對應(yīng)，針對學(xué)習(xí)者個(gè)性特征為其量身定制教學(xué)內(nèi)容、方法、策略的教育方式就是個(gè)性化教育。個(gè)性化學(xué)習(xí)和個(gè)性化教育雖然視角與主體不同，但遵循的個(gè)性化理念是相同的。

傳統(tǒng)的“因材施教”是個(gè)性化學(xué)習(xí)的一種體現(xiàn)，但其更多地強(qiáng)調(diào)“教”，即教師的個(gè)性化指導(dǎo)，而個(gè)性化學(xué)習(xí)的根本目的是使不同類型的學(xué)習(xí)者達(dá)成其各自的個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)。在進(jìn)行MOOC中的個(gè)性化學(xué)習(xí)探究時(shí)，首先要對學(xué)習(xí)者進(jìn)行分析，美國一位教育技術(shù)領(lǐng)域咨詢顧問和分析師Phil Hill于2013年提出了MOOC的5種學(xué)習(xí)者類型：（1）隱身者：最大的MOOC學(xué)習(xí)者群體，此類學(xué)習(xí)者擁有MOOC賬號(hào)，但從不登錄任何課程;（2）完成者：指那些完成了大部分課程及評(píng)估的學(xué)習(xí)者，包括被動(dòng)參與者和積極參與者;（3）旁聽者：指那些只觀看教學(xué)視頻，但幾乎不參與測驗(yàn)與評(píng)估的學(xué)習(xí)者，基本能跟進(jìn)課程;（4）脫離者：在課程的前期會(huì)參與評(píng)估，但隨后參與度會(huì)有明顯下滑，其子類別包括“輟學(xué)者”，即停止一切學(xué)習(xí)活動(dòng);（5）嘗鮮者：這些人只觀看過一兩節(jié)教學(xué)視頻。這些特征幾乎涉及MOOC學(xué)習(xí)過程中的各環(huán)節(jié)。因此，只有在MOOC平臺(tái)中對在各環(huán)節(jié)滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化需求，提供個(gè)性化支持，才能實(shí)現(xiàn)MOOC個(gè)性化學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

4 基于MOOC的《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程個(gè)性化學(xué)習(xí)研究

結(jié)合上述分析，為了達(dá)成各類學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)，《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程個(gè)性化學(xué)習(xí)研究采用的技術(shù)路線如圖1所示。

（1）在自適應(yīng)性課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，考慮到不同類型學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)，首先將行業(yè)典型應(yīng)用轉(zhuǎn)化為適應(yīng)教學(xué)需求的學(xué)習(xí)情境，再歸納并劃分出《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程的一、二、三級(jí)知識(shí)技能點(diǎn)，最后選取不同層次的學(xué)習(xí)任務(wù)對三級(jí)知識(shí)技能點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)載體支撐。

（2）在學(xué)習(xí)資源開發(fā)與整理環(huán)節(jié)，首先制定課程標(biāo)準(zhǔn)、課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案，再針對三級(jí)知識(shí)技能點(diǎn)設(shè)定資源的顆粒度和冗余度，最后將不同類型的教學(xué)資源進(jìn)行分類與整理以保障個(gè)性化學(xué)習(xí)所需資源的豐富性。

（3）在MOOC平臺(tái)建設(shè)環(huán)節(jié)，首先針對每一個(gè)三級(jí)知識(shí)技能點(diǎn)開發(fā)多個(gè)以微課、虛擬項(xiàng)目或仿真訓(xùn)練系統(tǒng)為核心的教學(xué)積件，再采用刪減法、替代法、重組法等方法對教學(xué)積件進(jìn)行網(wǎng)上組課，以面向不同類型的學(xué)習(xí)者確定學(xué)習(xí)內(nèi)容的基本框架，并允許學(xué)習(xí)者在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行企業(yè)化學(xué)習(xí)內(nèi)容的調(diào)整，以保障各類學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的靈活性。

（4）在基于MOOC的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，首先分別針對在校學(xué)生，采用進(jìn)階式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與翻轉(zhuǎn)課程教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)模式進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo);針對其它類型的學(xué)習(xí)者，采用階段式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與同步在線答疑相結(jié)合的混合式教學(xué)模式進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo);再利用個(gè)性化學(xué)習(xí)的《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程教學(xué)模型，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者完成課程注冊、微課學(xué)習(xí)、虛擬訓(xùn)練、在線交流、個(gè)性化評(píng)價(jià)、參加考試等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)完成個(gè)性化學(xué)習(xí)，以達(dá)成其各自的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（5）在MOOC平臺(tái)優(yōu)化環(huán)節(jié)，通過對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)挖掘，優(yōu)化個(gè)性化學(xué)習(xí)的《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課程教學(xué)模型及MOOC平臺(tái)建設(shè)指標(biāo)，指導(dǎo)平臺(tái)后續(xù)優(yōu)化工作。

5 MOOC平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用情況

課程團(tuán)隊(duì)于2018年在愛課程（中國大學(xué)MOOC）平臺(tái)開設(shè)了兩期在線課程，第1期選課人數(shù)3458人，第2期選課人數(shù)2327人，兩期總選課人數(shù)5785人，發(fā)帖總數(shù)21583帖，全程參與12個(gè)項(xiàng)目測試2736人，全部項(xiàng)目考核通過2055人。學(xué)習(xí)者主要來自21所本科院校（包括多倫多大學(xué)、漢諾威大學(xué)、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)、廈門大學(xué)等）和14所高職院校（包括淄博職業(yè)技術(shù)學(xué)院、深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院、咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院、河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院、廣州市技師學(xué)院等）的師生，以及部分企業(yè)工作人員和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)愛好者。

從課程教學(xué)實(shí)施及MOOC平臺(tái)應(yīng)用情況看，本文提出基于MOOC的個(gè)性化學(xué)習(xí)研究技術(shù)路線是科學(xué)而有效的，有利于MOOC平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用與管理，有利于解決個(gè)性化學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)與MOOC平臺(tái)優(yōu)化等方面的實(shí)際問題。本文的研究成果可以為建設(shè)符合個(gè)性化學(xué)習(xí)需求的“在線開放課程”提供理論及實(shí)踐參考依據(jù)。

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