基于数字化平台的新形态课堂教学改革

尤光辉　蒋立正　王海涛

摘  要：该文以《工业机器人操作、应用与维护》课程为研究对象，明确该课程课堂教学现状，依托数字化平台，引入新型教学手段，提出新形态课堂教学改革形式，并进行案例举例。实践表明，通过课程的课堂教学改革，改善效果显著。

关键词：工业机器人  数字化平台  教学改革

中图分类号：G642    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（b）-0123-02

1  课程的概述

《工业机器人技术操作、应用与维护》课程是高等职业院校机械类专业的一门专业核心课程，使学生了解工业机器人的应用领域的发展，掌握工业机器人在实际工作过程中编程、操作、应用和维护的知识和方法，培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，为毕业后从事相关机器人應用和维护工作打下坚实的基础[1]。

2  教学现状

该课程的教学现状主要从两个方面组成：一是学情问题，由于学习《工业机器人技术操作、应用与维护》课中有中职生也有高中生，中职后有一定专业软件编程基础，高中后专业基础较缺乏，对编程相关知识没有概念，学习动力不足，自主学习能力较弱，对实践操作课的兴趣较高，动手能力较强，是普遍存在的问题。二是该课程在教学过程中存在缺乏和实际工厂企业匹配的案例教学的问题，所以工业机器人相关课程教学方法以及课堂形式无法激起学生对课程的学习兴趣，反而因为《工业机器人技术操作、应用与维护》课程的综合性而退缩，失去学习主动性导致课堂教学效果较差[2]。基于目前存在的问题以及有限的资源，如何实现课堂教学改革，激发学生对在学习过程中的兴趣，是我们现在所面临解决的重要问题。

3  新形态课堂的教学改革

3.1 引入新型教学手段，结合数字化平台

如何在讲解理论的同时让学生增强感性认识，可以通过数字化平台，利用软件虚拟现实技术，通过教师自我开发相关教学资源或者网络教学所需的资源，对工业机器人项目进行仿真模拟，增加学生对实际应用场景的直观感受。该文将基于数字化平台的新形态课堂教学模式进行设计，具体分为4个部分。

（1）课前的教学准备。

课前的教学准备是基于数字化平台的混合式教学的关键，包括课程内容的设计以及教学资源开发等，比如，以柔性制造生产线为例，由于可分为车床、加工中心、机器人、输送定位站、地轨、夹持交换台6个部分组成。那么就设计工业机器人与车床的运动、工业机器人与加工中心的运动、机器人与输送定位站运动、机器人与地轨的运动、机器人与夹持交换台的运动5个教学项目，将每个教学项目拆成几个模块，每个模块对应于教学知识点。如表1所示，以让机器人与车床配合运动这一教学项目为例，来说明《工业机器人操作、应用与维护》课程教学知识点的过程。

（2）学生的课前预习。

教师每次上课前通过数字化平台将教学需要的资源提前传给学生，让他们按照要求自主安排时间进行线上学习，在数字化平台上完成学习内容，在学习的过程中按照老师提出的问题，将问题的结果在数字化平台上进行反馈，也可以在线上与老师沟通，向老师提出问题以及对上传的资料进行评价[3]。教师可以在数字化平台上查看互动发言情况、回复情况，并监控学生的学习情况以及效果。

（3）学生教师互动课堂教学。

课堂教学不再是传统的教师讲授，学生吸收的形式，以数字化平台为载体，形成学生主体，师生互动的一种课堂教学模式，可分为4个阶段。

①复习与预习。

利用数字化平台，以问题式的内容发放上一节课程复习内容和该节课预习内容，采用鼓励式的教学方法，选取学生对内容进行总结和抽查，从而达到巩固上节课的内容以及引出该节课的任务内容。

②任务分析。

创设任务情境，通过观看应用场景视频，激发对新知识、新任务产生期待，通过对课前的预习情况，发布任务书，阐明任务要求。

③知识讲解。

对学生在线上的学习的提问以及在线反馈的问题，有重难点区分，首先，对重难点以及疑问知识点进行讲解，并通过小组探讨，组织学生分组讨论任务中的知识要求，指导学生讨论的问题，进一步明确知识点。在教师的指导下，学生分进行组讨论，制定工业机器人运动的方案，并阐述其方案的合理性。其次，再通过现场实操来加深所学知识，必须引导学生积极动手，利用实训设备，分析工业机器人工作站的关键问题，在操作过程中，教师检查指导学生系统调试过程，在学习过程中特别注意学生操作过程中的问题，及时排除错误，随机找一组学生的操作进行点评，在学生操作过程中巡视、监督实施过程，对共性问题进行班级集体讲解。

④考核评价和总结。

采用鼓励式教学方法，鼓励学生对此次课程的任务完成情况进行自我考核、组内及组间考核并进行总结，最后教师总结，布置作业及下一次课程的任务，通过课后总结，引导学生在学习的过程中对虚拟仿真的任务以及实际操作的过程中遇到的问题进行总结，并分析和讲解相关问题，使理论学习、仿真模拟和实际操作有机地结合起来，真正做到在学中做、做中学，学做结合的新课堂教学模式，改善课堂教学质量[4]。

（4）课后作业及批改。

通过数字化平台下发本节课程的知识作业，学生可以通过拍照以及视频的模式将作业上传到数字化平台上，教师会及时纠正学生提交的作业并对其进行评分，并对一些学生作业进行评论。学生可以通过数字化平台查看到自己作业结果，并知道自己哪里不足，并将这成绩作为期末总成绩中的平时成绩。

3.2 案例举例

笔者将以“工业机器人柔性制造生产线”为例，要求学生先在RB软件中先完成工具坐标、工件坐标以及载荷数据3个重要参数设定，通过IO信号配置、组件配置以及目标点示教来实现整个机器人运动过程。

课前将该节学习的PPT、视频以及Word参考素材等资源提前传给学生，让学生提前熟悉该次课程人任务，以及熟悉工业机器人的信号并提前布局好柔性制造生产线的工作站，如图1所示。

课堂上，向学生介绍该工作站机器人的型号，控制柜以及第六轴法兰盘上的工具，讲解柔性制造生产线各个部分之间如何协调来完成工件的制造任务。在对学生在课前预习中所提的问题在操作过程中进行重点讲解，由教师边讲解、边操作虚拟机器人来完成部分重要环节（如smart组件配置、重要点的示教等），之后让学生分组讨论，指定编程方案，完成虚拟机器人的操作调试，当对虚拟机器人调试达到无错状态时，在指导老师的帮助下，操作实际机器人设备的3个重要数据的设定，IO信号的配置、编程调试，最后完成整个柔性制造的任务，图2是柔性制造实训室。

课后，总结并引导学生总结在学习的过程中对虚拟仿真的任务以及实际操作的过程中遇到的问题。通过对问题进行分析和讲解，使得理论学习，仿真模拟和实际操作有机结合起来，真正达到学练一体的效果。

4  结语

该文以《工业机器人操作、应用与维护》课程为例，探讨了如何利用数字化平台课程的开展新形态课堂教学模式，主要从教师和学生的课前准备、学生教师互动课堂教学、课后作业及批改反馈等方面做了设计阐述，结果发现，与以往传统课程相比较，课堂教学上效果有所改善，学生对课程学习积极性也有所提高，但是由于高职院校学生在自我意识仍然较弱，一些学生学习的效果并未明显提升。因此，下一步将采取一些其他有效措施来完善基于数字化平台新形态课堂教学改革。

参考文献

[1] 王骏明.校企合作开发工业机器人基础型实训装置的探索与实践[J].计算机产品与流通，2017（7）：161.

[2] 邵军.对《工业机器人技术》课程教学改革的实践探索[J].科技资讯，2018，16（3）：196-197.

[3] 赵欣.翻转课堂模式下英语口语的教学方案设计[J].明日风尚，2017（5）：180.

[4] 李佳玉，彭见辉.基于“理虚实一体化”的“工业机器人技术”课程改革[J].新课程研究，2017（10）：18-19.