廖嘉歡

一、前言

《中國(guó)制造2025》是國(guó)家推進(jìn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略的行為綱領(lǐng)，智能制造是核心和主攻方向，工業(yè)機(jī)器人是重要的智能制造裝備，而工業(yè)機(jī)器人焊接是目前機(jī)器人智能制造最廣泛的應(yīng)用之一。 因此，在中職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)課中引入“八步雙循環(huán)”的教學(xué)方法，可以真正地把學(xué)生培育成適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的優(yōu)秀應(yīng)用型人才，從而可以更有效促進(jìn)中國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人領(lǐng)域的不斷發(fā)展壯大。基于此，本研究人員根據(jù)當(dāng)前“工業(yè)機(jī)器人焊接空壓機(jī)底座”實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課程體驗(yàn)感差、教師教學(xué)以及學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低下、教學(xué)模式內(nèi)容單調(diào)的狀況，在某中職院校實(shí)施了“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式，以此探索行之有效的中職“工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人操作與編程”課程教育的創(chuàng)新教學(xué)模式。

二、“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式的基本原理與體系結(jié)構(gòu)

以任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)施課堂教學(xué)。本研究構(gòu)建“八步雙循環(huán)”的課堂教學(xué)范式，基本遵循每次課的第一課時(shí)為理論探究，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)問題，研究解決方案，進(jìn)行“研后再改”的學(xué)習(xí)循環(huán)，第二課時(shí)為技能訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生錘煉技術(shù)技能，實(shí)行“練后再練”的實(shí)訓(xùn)循環(huán)。具體如圖1所示。

由圖1可以看出，“八步雙循環(huán)”的教學(xué)模式先是探究循環(huán)，然后再實(shí)訓(xùn)循環(huán)，目的是希望學(xué)習(xí)者能夠在練習(xí)中累積經(jīng)驗(yàn)，而學(xué)生的練習(xí)也是循環(huán)反復(fù)的過(guò)程，具體如下。

首先進(jìn)行導(dǎo)入任務(wù)：課前導(dǎo)入任務(wù)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師以學(xué)定教。接著課中定方案：第一學(xué)時(shí)進(jìn)行探究循環(huán)，主要探究解決任務(wù)的方案，重點(diǎn)分為以下四個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）第一步，探方案：小組探究解決方案，發(fā)散思維。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，尊重學(xué)生思想，鼓勵(lì)學(xué)生探究。

（2）第二步，研方案：全班研討小組方案，思維碰撞。借助信息技術(shù)與即時(shí)通訊軟件，搭建暢所欲言的場(chǎng)所，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)。

（3）第三步，修方案：師生分析修正方案，多元交互。企業(yè)導(dǎo)師與教師“雙導(dǎo)師”參與教學(xué)互動(dòng)，從企業(yè)與學(xué)校的不同角度與學(xué)生一起分析問題，優(yōu)化方案。

（4）第四步，驗(yàn)方案：仿真軟件驗(yàn)證方案，知行合一。借助仿真軟件模擬最終方案是否合理，為實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供理論支撐。

第二課時(shí)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)循環(huán)，首先進(jìn)行強(qiáng)技能：第二學(xué)時(shí)主要通過(guò)做中學(xué)，學(xué)中做，檢驗(yàn)學(xué)生新知，錘煉學(xué)生技能，強(qiáng)化技術(shù)操作，引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新。重點(diǎn)分為以下四個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）第五步，學(xué)操作：微課輔助學(xué)習(xí)操作，直觀明了。借助微課，學(xué)生可隨時(shí)學(xué)習(xí)操作技能，反復(fù)觀看操作細(xì)節(jié)，滿足不同層次學(xué)生的不同學(xué)習(xí)要求。

（2）第六步，練技能：動(dòng)手實(shí)訓(xùn)練習(xí)技能，內(nèi)化知識(shí)。突出實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，在動(dòng)手實(shí)操中培養(yǎng)學(xué)生技能，發(fā)現(xiàn)操作問題，提高職業(yè)素養(yǎng)。

（3）第七步，精技術(shù)：師生深究技術(shù)要點(diǎn)，精益求精。針對(duì)實(shí)操中遇到的難點(diǎn)，雙師出手破難點(diǎn)，口訣輔助學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。

（4）第八步，得技巧：再次實(shí)訓(xùn)強(qiáng)化技能，形成技巧。落實(shí)技能訓(xùn)練，針對(duì)難點(diǎn)，反復(fù)練，夯實(shí)技能，習(xí)得技巧。

最后是拓視野，通過(guò)課后發(fā)布拓展任務(wù)，開展企業(yè)調(diào)研活動(dòng)等拓寬學(xué)生視野，了解新工藝、新規(guī)范，并在線完成多元評(píng)價(jià)、反思總結(jié)。

三、中職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式的應(yīng)用

根據(jù)“八步雙循環(huán)”教學(xué)方法的基本思想和方法，該實(shí)驗(yàn)在某中職院校開展過(guò)多次，把基于以任務(wù)驅(qū)動(dòng)下開展學(xué)習(xí)的“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式，運(yùn)用到發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人焊接空壓機(jī)底座的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課程中，并分析其效果。

（一）基于“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)器人焊接是目前機(jī)器人智能制造最廣泛的應(yīng)用之一，本組課立足人才培養(yǎng)方案與課程標(biāo)準(zhǔn)，參照1+X職業(yè)技能要求，全面分析學(xué)情，根據(jù)分層遞進(jìn)、螺旋提升的教學(xué)原則，將機(jī)器人典型焊接工作站操作與編程的16學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容重組為“四層三階”7個(gè)任務(wù)，通過(guò)焊接底座支撐腳，學(xué)習(xí)平焊與焊縫連接，通過(guò)焊接底座加強(qiáng)板，學(xué)習(xí)立焊與參數(shù)調(diào)整，掌握技能后完成空壓機(jī)底座的綜合加工，最后通過(guò)優(yōu)化批量生產(chǎn)案例學(xué)習(xí)技術(shù)創(chuàng)新，逐步培養(yǎng)學(xué)生“強(qiáng)基礎(chǔ)、會(huì)技能、能創(chuàng)新”三個(gè)階層的能力，如圖2所示。

以工業(yè)機(jī)器人焊接空壓機(jī)底座實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為例，本項(xiàng)目課程以任務(wù)驅(qū)動(dòng)開展教學(xué)，將“機(jī)器人弧焊空壓機(jī)底座”分解為四層遞進(jìn)式的7個(gè)教學(xué)模塊任務(wù)，構(gòu)建“八步雙循環(huán)”課堂教學(xué)范式，每次課的第一學(xué)時(shí)主要為理論探究，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)問題研究解決方案，進(jìn)行“研后再改”的探究循環(huán)。第二學(xué)時(shí)主要為技能訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生錘煉技術(shù)技能，實(shí)行“練后再練”的實(shí)訓(xùn)循環(huán)。

機(jī)器人立焊空壓機(jī)底座加強(qiáng)板是學(xué)習(xí)立焊程序的編制，并完成空壓機(jī)底座加強(qiáng)板的編程與立焊。本次課是在機(jī)器人平焊的基礎(chǔ)上，通過(guò)空壓機(jī)底座加強(qiáng)板的編程與立焊，掌握立焊編程指令的運(yùn)用，繼續(xù)筑牢焊接技能，為完成整個(gè)項(xiàng)目打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其教學(xué)目標(biāo)，具體如表1所示。

（二）基于“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容

學(xué)生在本節(jié)課學(xué)習(xí)之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)器人基本指令，掌握了機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)的編程與示教、完成了機(jī)器人弧焊的平焊編程，但是對(duì)于使用弧焊指令進(jìn)行機(jī)器人立焊的編程與操作還缺乏學(xué)習(xí)與訓(xùn)練?；凇鞍瞬诫p循環(huán)”教學(xué)模式的“機(jī)器人立焊空壓機(jī)底座加強(qiáng)板”課程教學(xué)內(nèi)容，具體如表2所示。

2.教學(xué)流程設(shè)計(jì)

本節(jié)課是基于“八步雙循環(huán)”的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)，圖3為教學(xué)流程。具體而言，教學(xué)流程設(shè)計(jì)包含課前、課中、課后三個(gè)部分，其中課中部分包含十二個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容。

課前發(fā)布任務(wù)并引導(dǎo)學(xué)生在線討論后，第一課時(shí)課中首先是小組探究。

（1）組織教學(xué)：教師利用超星平臺(tái)考勤，接著由學(xué)生代表分享工匠故事，做到思政為先，強(qiáng)化職業(yè)素養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（2）數(shù)據(jù)反饋：分析平臺(tái)數(shù)據(jù)，反饋學(xué)生課前自學(xué)情況，引出本節(jié)課主要內(nèi)容：空壓機(jī)底座加強(qiáng)板的其中一條直線的程序編制。教師反饋預(yù)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和在預(yù)習(xí)中展現(xiàn)的個(gè)人核心素養(yǎng)進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)。量化評(píng)價(jià)展示學(xué)生自學(xué)情況，做到以學(xué)定教。通過(guò)知識(shí)預(yù)習(xí)及線上調(diào)研，學(xué)生為開展課中任務(wù)學(xué)習(xí)做好充分的前期準(zhǔn)備，充分發(fā)揮自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的作用。

（3）解決重點(diǎn)：基于“八步雙循環(huán)”中的“探究循環(huán)”，學(xué)生按修改后的程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證：空壓機(jī)底座加強(qiáng)板的其中一條直線的立焊仿真驗(yàn)證。

（4）反饋難點(diǎn)：學(xué)生通過(guò)軟件仿真對(duì)比，發(fā)現(xiàn)問題：路徑方向不一致。接著思考問題：路徑方向不一致對(duì)焊接有什么影響？

（5）突破難點(diǎn)：“雙導(dǎo)師”參與教學(xué)互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生分析路徑不同會(huì)有什么影響的原因。教師協(xié)助企業(yè)導(dǎo)師引出正確路徑：在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中選擇：A點(diǎn)到B點(diǎn)（從上至下）：“推焊”。接著企業(yè)導(dǎo)師示范操作、教師講解，雙師教學(xué)，為解決立焊路徑問題提供方法指引，實(shí)現(xiàn)本節(jié)課學(xué)習(xí)任務(wù)的難點(diǎn)突破。

（6）評(píng)價(jià)小結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本節(jié)課自評(píng)、互評(píng)，接著歸納總結(jié)相關(guān)知識(shí)以及反思本節(jié)課表現(xiàn)。確定了方案后，第二課時(shí)將通過(guò)做中學(xué)，學(xué)中做，錘煉學(xué)生技能。

（7）組織教學(xué)：學(xué)生模擬6s上課儀式，溫習(xí)安全口號(hào)，接著整理工裝儀容，做好上機(jī)實(shí)操準(zhǔn)備。規(guī)范課堂紀(jì)律，強(qiáng)化職業(yè)素養(yǎng)，落實(shí)職業(yè)精神面貌 教育常規(guī)化，樹立敬業(yè)的勞動(dòng)觀念。

（8）游戲鞏固：利用希沃游戲，鞏固立焊程序的編制。通過(guò)小組競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)造競(jìng)爭(zhēng)氛圍，寓教于樂，培養(yǎng)學(xué)生“樂學(xué)”信念。

（9）解決重點(diǎn)：教師發(fā)布立焊操作步驟的微課至平臺(tái)，并適當(dāng)講解，引導(dǎo)學(xué)生利用微課學(xué)習(xí)立焊操作，完成工藝步驟填寫。

（10）反饋難點(diǎn)：學(xué)生分小組完成空壓機(jī)底座加強(qiáng)板的其中一條直線的立焊操作，在操作過(guò)程中記錄重點(diǎn)步驟，利用平板隨時(shí)回看微課立焊操作步驟，最后上傳視頻、圖片以及問題至平臺(tái)。

（11）突破難點(diǎn)：“雙導(dǎo)師”參與教學(xué)互動(dòng)，教師引導(dǎo)分析原因，企業(yè)導(dǎo)師示范操作：如何調(diào)整焊接速度，成功焊接空壓機(jī)底座加強(qiáng)板的其中一條直線。學(xué)生分小組再次實(shí)操，完成立焊直線，重點(diǎn)調(diào)整焊接速度，鞏固內(nèi)化知識(shí)。

（12）評(píng)價(jià)總結(jié)：教師對(duì)于學(xué)生的實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)，學(xué)生彼此之間討論關(guān)于本節(jié)課的學(xué)習(xí)思路，如立焊程序編制的細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)、焊接路徑的選擇（從上至下）、匹配焊接速度（提高10%至15%）等。

通過(guò)理論探究與實(shí)操訓(xùn)練的兩個(gè)八步雙循環(huán)，解決了教學(xué)體驗(yàn)感差、學(xué)習(xí)積極性低、教學(xué)方法單一等問題，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索與精益求精的工匠精神。

（三）中職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式分析

該研究項(xiàng)目已在某中職院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)開展了研究實(shí)驗(yàn)，以發(fā)那科工業(yè)機(jī)器人的工業(yè)機(jī)器人焊接空壓機(jī)底座實(shí)訓(xùn)課程為例，在實(shí)際教學(xué)中運(yùn)用“八步雙循環(huán)”教學(xué)方法時(shí)，學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性、參與度、體驗(yàn)性、動(dòng)手意識(shí)和發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力都大大提高。中職工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的“工業(yè)機(jī)器人操作與編程”課程“八步雙循環(huán)”的教學(xué)方法和常規(guī)教學(xué)方式并不相同，表3是對(duì)兩個(gè)不同教學(xué)方法的比較。

四、總結(jié)

從實(shí)訓(xùn)的效果及評(píng)價(jià)上看，學(xué)習(xí)者的積極性獲得明顯提高。因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人的應(yīng)用隨著環(huán)境的不同而有所變化，工業(yè)機(jī)器人的教學(xué)很難展示實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，而采用投屏技術(shù)，“雙導(dǎo)師”參與示范操作，解決了技能教學(xué)過(guò)程中“一對(duì)多”的難題，同時(shí)便于學(xué)生反復(fù)觀摩，助力難點(diǎn)突破，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

從課程的實(shí)施效果上看，學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境得到較大改善?！鞍瞬诫p循環(huán)”教學(xué)模式在中職工業(yè)機(jī)器人教學(xué)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)施課堂教學(xué)，基本遵循每次課的第一課時(shí)為理論探究，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)問題，研究解決方案，進(jìn)行“研后再改”的學(xué)習(xí)循環(huán)，第二課時(shí)為技能訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生錘煉技術(shù)技能，實(shí)行“練后再練”的實(shí)訓(xùn)循環(huán)。課前發(fā)布任務(wù)并引導(dǎo)學(xué)生在線討論后，第一課時(shí)課中首先是小組探究，例如設(shè)定工具坐標(biāo)系有三點(diǎn)法、四點(diǎn)法、六點(diǎn)法，哪種方法更適合呢？接著搭建暢所欲言的場(chǎng)所，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)，確定四點(diǎn)法的具體操作步驟。下一步，“雙導(dǎo)師”參與教學(xué)互動(dòng)，解釋操作時(shí)應(yīng)該如何精確控制平均誤差在合格范圍內(nèi)。最后借助仿真軟件模擬方案是否合理。確定了方案后，第二課時(shí)將通過(guò)做中學(xué)，學(xué)中做，錘煉學(xué)生技能。首先借助微課，學(xué)習(xí)具體操作。接著學(xué)生動(dòng)手實(shí)訓(xùn)，練習(xí)技能，內(nèi)化知識(shí)，并反饋實(shí)操中的難點(diǎn)。接下來(lái)借助移動(dòng)錄播系統(tǒng)，雙師出手破難點(diǎn)。最后學(xué)生再次實(shí)訓(xùn)，強(qiáng)化技能，形成技巧。

綜上所述，“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的中職實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)模式，能夠有效地促進(jìn)課程、教學(xué)設(shè)計(jì)、授課環(huán)境等領(lǐng)域的變革?；诖?，本課題提出了以理論與實(shí)踐相結(jié)合、學(xué)生進(jìn)行“八步雙循環(huán)”學(xué)習(xí)與教師主導(dǎo)的教學(xué)模式，并構(gòu)建了“八步雙循環(huán)”教學(xué)模式?！鞍瞬诫p循環(huán)”教學(xué)模式具有循環(huán)性、交互性等特點(diǎn)，有效避免了中職學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣較弱、自覺性不強(qiáng)的現(xiàn)象。本研究剖析了當(dāng)前中職學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)課程中遇到的難題，并根據(jù)上述難題制定了切實(shí)可行的實(shí)施方案。同時(shí)，以工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人焊接空壓機(jī)底座為例，對(duì)中職“工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人操作與編程”課程融入探究與實(shí)訓(xùn)“八步雙循環(huán)”模式，不但能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠增強(qiáng)其復(fù)習(xí)的有效性。

責(zé)任編輯陳春陽(yáng)