天津市機電工藝技師學院 竇以紅

工業(yè)機器人離線編程與仿真技術(shù)是計算機圖形學的成果，該技術(shù)將虛擬現(xiàn)實作為高端的人機接口，不影響真實機器人正常工作完成工程的建立，節(jié)約了時間成本，提高了工作效率，是當代自動化生產(chǎn)中工業(yè)機器人技術(shù)應用人員必備的技能。工業(yè)機器人離線編程與仿真課程作為電氣自動化專業(yè)和工業(yè)機器人應用與維護專業(yè)的必修專業(yè)課程，在課程體系建設中具有重要地位?！白屆恳惶谜n都精彩，讓每一名學生都受益?！惫P者以學本位為指導思想，積極進行該課程的探索與研究，以混合式教學模式來實現(xiàn)學生對專業(yè)知識的鞏固和掌握，思考針對本課程教學過程中如何實現(xiàn)思政融入、進行學生思想素質(zhì)的提高。本文接下來從學情分析、教學內(nèi)容、教學方法、教學過程和教學效果進行闡述。

一、學情分析

該課程根據(jù)教學大綱及課程體系建設安排學生在四年級上學期學習。學生已經(jīng)掌握電氣類專業(yè)知識，并已經(jīng)系統(tǒng)地學習了“工業(yè)機器人技術(shù)及應用”課程，具有一定的C語言及PLC編程能力。學生初次操縱真實的工業(yè)機器人時，往往因為不熟練而發(fā)生機體碰撞，造成設備的受損，同時容易產(chǎn)生退縮心理而影響正常學習。該課程所使用的離線編程仿真軟件，簡潔明了易操作，通過建立虛擬的三維環(huán)境，讓學生能在仿真軟件中學習規(guī)范操作，踏實練習，減輕心理負擔，為學生之后操作真實機器人及就業(yè)后的實際生產(chǎn)使用打下知識及能力基礎。

二、教學內(nèi)容

本課程的校本教材包括五個項目共十八個任務，囊括了離線編程軟件在實際使用中用到的所有基礎操作。內(nèi)容有了解和如何安裝工業(yè)機器人離線編程仿真軟件、建立基本的機器人工作站、工具建模及標定、機器人程序語言學習、機器人程序的調(diào)試和功能編輯、機器人原點數(shù)據(jù)設定和監(jiān)視、文件的備份與還原、Solidworks軟件的基礎學習等。每個任務都包含工作任務布置、實踐操作和練習三個環(huán)節(jié)，內(nèi)容配有詳細的操作步驟講解，以及筆者制作和錄制的配套課程文件及微課視頻，方便學生進行課上學習和課下復習及自我提升。

三、教學方法

本課程主要采用項目教學法，以學本位為主要思想，以學習通等信息化手段為依托，實現(xiàn)因材施教。該課程在學習通平臺已經(jīng)建立了網(wǎng)上課程，做好線上線下教學內(nèi)容的相輔相成。

線上教學主要內(nèi)容包括以下三方面。①操作演示視頻展示，方便學生通過平臺實現(xiàn)重復觀看，節(jié)約課上時間。學生能提前預習，利于課上操作時對重難知識點的掌握，發(fā)揮學生主觀能動性。②平臺上學生可上傳制作完成的任務動畫視頻，便于線上及線下討論，實現(xiàn)課堂教學翻轉(zhuǎn)。③學生完成線上作業(yè)，以及課程內(nèi)容學習及學習成果反饋，平臺的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計及個性化分析有助于教師掌握每位學生的學習情況。任課教師可以根據(jù)學生掌握的實際情況，發(fā)布拓展課題及資源共享，為學生提供專業(yè)提升的空間。

線下教學主要內(nèi)容有以下三方面。①解讀任務書，明確本節(jié)課學習重點難點。任課教師通過分析任務書，進行操作過程中重難點的講解，尤其是易忘步驟，可在文件中note小貼士標注進行提醒，學生在完成任務過程中便于掌握及熟記。②學生自主完成項目及團隊協(xié)作。學生通過任務書及線上視頻先獨立完成，之后由組長進行組內(nèi)匯總和討論點評，及時發(fā)現(xiàn)問題并改正，通過獨立完成及分組討論相結(jié)合，充分發(fā)揮學生主觀能動性，有助于學生自信心的樹立及知識點的鞏固。③對學生上傳的視頻進行課上多方位點評。任課教師及學生通過線上觀看學生上傳視頻，在課上對典型案例進行點評，指出得分點及不規(guī)范處，幫助學生對知識點進行鞏固。

四、教學過程

在教學過程中，教師會遇到的常見情況是每位學生的學習進度不同，大部分學生能按時完成一節(jié)課的學習任務，有的學生能快速掌握和熟練使用軟件操作的技術(shù)要領(lǐng)，個別學生則不能按時完成。在進行下次課的學習時，課上又會布置新的任務，學習吃力的學生因完不成的任務過多容易產(chǎn)生挫敗感，而放棄學習。學習能力強的學生則提出希望增加學習內(nèi)容。隨著時間的推移，容易出現(xiàn)兩極分化的學習情況。

“授人以魚，不如授人以漁?！痹趯W生學習及教師教授過程中，要注重學生本位思想，發(fā)揮學生的主觀能動性，實現(xiàn)因材施教，培養(yǎng)學生自主學習的能力，既讓每位學生都不掉隊，又要滿足學生提升能力的學習需求。以工具建模及標定任務為例，進行教學過程的講解。

（1）任務確認及課前準備：工具建模及標定任務包含工具建模和工具標定兩個知識點，工具建模主要學習建立單個及組合模型，工具標定主要學習工業(yè)機器人工具標定的操作方法；課前，教師在學習通上發(fā)送預習作業(yè)，讓學生查閱常見的機器人工具類型和標定定義，學生在平臺上進行查詢資料提交和問題提出，教師進行匯總并選出典型的案例。

（2）任務分解及布置：在課上，選中的學生進行資料展示和講解，教師引入本節(jié)課的學習目標；由于中職學生大部分學生的學習能力較低，自主學習習慣還未能完全形成，教師需要以傳幫帶的形式進行教授，切記不可一開始就完全脫離講授過程；教師發(fā)放任務書并進行講解，對操作步驟進行演示，對重點及易忘步驟進行提示。

（3）自主練習及思政引入：學生在自主練習過程中，通常在組合建模時出現(xiàn)環(huán)節(jié)遺忘，可以用手機觀看教師錄制的微課，在實踐過程中實現(xiàn)對操作步驟的掌握；教師在學生練習過程中要實現(xiàn)走動管理，隨時發(fā)現(xiàn)學生操作中的建模問題，規(guī)范學生的操作行為，并對出現(xiàn)的問題進行階段性小結(jié)。

在進行工具標定練習時，由于標定精度由實際示教操作的精度和規(guī)范性決定，部分學生在進行四點示教時，因不能操縱機器人六軸實現(xiàn)大角度的變化，而不能獲得標定結(jié)果，需要進行標定四點的重新示教，此時學生就極容易出現(xiàn)挫敗感而放棄繼續(xù)練習。教師在該環(huán)節(jié)進行階段性總結(jié)時要做好心理輔導和思政內(nèi)容的引入，對能顯示標定結(jié)果并且誤差較低的學生提出表揚，強調(diào)“踏實做事、精益求精”工匠精神的重要性。對未能完成該任務點的學生進行鼓勵，并組成小組由教師及完成任務的學生進行過程指導和討論，指出造成問題出現(xiàn)的原因和解決辦法，鼓勵學生繼續(xù)完成任務點。

（4）課程總結(jié)和評價：最后，學生將完成情況錄制視頻上傳到平臺，班內(nèi)學生可以進行交流并提出問題，教師對課上完成情況進行總結(jié)和點評以及問題解答。課下，學生可以在平臺提交課程心得，并對下節(jié)課內(nèi)容進行預習。大數(shù)據(jù)平臺可形成任務進度條，對每位學生進行學習情況統(tǒng)計，便于教師記錄和分析。

五、教學效果

（1）專業(yè)知識方面：學生都能對知識點和操作步驟進行掌握，能熟練地完成教師布置的任務。

（2）能力提升方面：學生學會了查詢資料，在練習過程中善于總結(jié)，并能做到舉一反三，有想要繼續(xù)學習更多知識的主動性，學生在學習態(tài)度上獲得積極改變。

（3）思想素養(yǎng)方面：學生互幫互助的意識和踏實做事的工匠思想得到培養(yǎng)，為以后就業(yè)奠定思想基礎。

工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)課程對培養(yǎng)工業(yè)機器人智能制造技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員有著舉足輕重的作用。該課程線上線下混合式教學模式的實現(xiàn)不僅是信息化時代下學生學習所需，也滿足了當代多元化教學形式的需求，適應了時代發(fā)展。學生通過混合式教學模式學習該課程，既能實現(xiàn)對知識點的有效掌握，又能促進思想境界的提升，為以后成為國家生產(chǎn)制造領(lǐng)域的優(yōu)秀技術(shù)人才做好知識與思想的準備。