混合式教学设计和实施效果分析

朱巍峰

摘要：以《工业机器人编程与控制》课程为载体，进行了混合式教学设计，并对实施后的教学效果进行了分析。通过教学实施，教学效果非常明显，不论是操作熟练度还是程序的正确率都大为提升，主要体现在：学生操作熟练度提高;机器人运行效率提高;学生规范操作，杜绝碰撞事故。

关键词：课程改革 混合式教学 信息化

中图分类号：G724  文献标识码：A  文章编号：1009—5349（2019）17—0218—02

《国家职业教育改革实施方案》提出，要适应“互联网+职业教育”发展需求，运用现代信息技术改进教学方式方法。其中明确地指出了高职课程改革中的信息化建设要求。课程的信息化建设和改革有很多方法，本文采用的是混合式教学设计。在过去的一年中，笔者对《工业机器人编程与控制》这门课程进行了混合式教学设计和实施。本文对课程内容、教学设计、实施效果等方面进行了分析。

一、课程基本情况

《工业机器人编程与控制》是工业机器人技术专业的核心课程，主要满足工业机器人系统设计、工业机器人编程、工业机器人安装调试等岗位中工业机器人编程能力的需要。课程的学习，能够使学生掌握工业机器人基本操作与应用、工业机器人编程方法和能力。本课程能够为学生的毕业综合实践、顶岗实习、技术创新、技能竞赛等后续活动提供条件。

通过本课程的教学，学生能够了解工业机器人的组成、分类;理解工业机器人的主要技术参数;理解工业机器人运动系统控制方法;熟悉工业机器人操作方式;掌握工业机器人的编程和调试方法。

在课程内容的具体安排上，采取了项目化教学。选用搬运、码垛两个实际案例作为载体进行教学，运用“做中学”的方式，以学生动手实践为主，穿插必要的理论知识，充分发挥学生的主动性。

二、混合式教学设计

在本课程使用了混合式教学方法。在学习过程中，将面授教学与在线学习相融合，以达到有效学习。

相对于传统教学模式，混合教学模式能够更好地秉承“学生主体，教师主导”理念;以能力培养为主，注重将面授教学与在线教学的互补，发挥最大优势;结合线上线下的教学资源，实现对学生的过程性评价。

使用混合式教学设计，将教学过程分为课前、课中和课后三个环节。

（一）课前环节

学生课前通过观看教学视頻完成理论知识的学习;通过课前测试及时掌握自学的成效;通过讨论和课前作业对课堂任务进行预习。教师通过网络平台的统计数据掌握学生对于课前内容的掌握程度，完善课堂教学内容和活动。

（二）课中环节

课中首先分析课前任务的完成情况，通过小组展示、分组讨论等方法，解决课前的问题。然后引入课堂的任务。

学生通过游戏教学、仿真练习、实操训练等方式完成课堂任务。在课堂上注重学生之间的交流，让学生的思想碰撞，解决课程的重点问题。通过游戏教学，激发学生的学习兴趣，在游戏中对于错误操作的快速反馈，帮助聚焦任务中的关键问题。

在实操训练中，教师引导学生使用网络资源自主解决问题;使用网络平台进行组间交流。通过成果展示，在讨论中发现存在的问题，修改和完善任务实施方案。通过实操训练先分析任务，再确定任务实施方案，最后任务实施。反复实施然后再修改的过程，培养了学生的工程意识。在反复的操作训练中培养了学生的职业素养和工匠精神。

（三）课后环节

课后完成课堂任务的总结以及拓展任务。其中必做的是对课堂活动的归纳和总结。课后的拓展提高任务是选做的。提供企业实际的案例和技术文档，学习能力强的学生可以在仿真工作站中进行仿真操作，完成后提交仿真文件。

三、信息化的教学环境

（一）线上环境

线上环境为学校的网络教学平台和慕课手机平台。在线上学生观看课前教学视频，参与讨论，完成课前测试和作业。为混合式教学设计的课前和课后环节提供支持。

（二）线下环境

线下环境为工业机器人实训室。拥有9套工业机器人实训台以及9套仿真工作站。在实训室中学生通过虚拟仿真和实操相结合的方式进行技能训练。教师引导学生利用线上环境中的资源，自主解决遇到的实际问题。在实操过程中培养学生的职业素养和工匠精神。

（三）仿真工作站

1.自主开发的仿真工作站

在课程中，按照实训室中工业机器人实训台的设备功能，在RobotStudio软件中进行二次开发，制作了工业机器人仿真工作站。学生可以在仿真工作站中操作训练，能够完成实际设备中90%的编程和调试任务。

2.仿真工作站满足学生课外的操作需求

在混合式教学设计中使用仿真工作站，将以前只能在课堂中通过操作设备学习的操作技能放在课前环节完成，比如各类编程指令的使用。学生通过自学教学视频，在仿真工作站操作验证，理论联系实践，实现做学一体。学生通过自主完成仿真任务，从中获得成就感，从而激发学习兴趣。

3.虚实结合解决课程难点

本课程的难点之一就是路径的规划问题，在实操中无法解决。主要问题在于机器人的运行路径不直观，只能依靠肉眼区分。这就导致学生对于路径规划只能作出大致的判断，教师也很难量化地评价其好坏。使用了仿真工作站以后，可以实时显示机器人的运动轨迹，学生每次调整参数后，都能够直观地看到运行轨迹的变化。这种直观且实时的反馈，有效地激励了学生的学习动力。学生愿意花费更多的精力进行程序调试，尝试获得最佳的运行效果，然后将优化后的程序导入实际设备进行调试。

四、课改实施效果

通过教学实施，教学效果非常明显，不论是操作熟练程度还是程序的正确率都大为提升，主要为以下几点。

（一）学生操作熟练程度提高

从期末的实操考核情况来看，完成考核任务所用的时间大为减少。往届学生平均用时约50分钟，本届学生减至35分钟。以往学生由于操作不熟练，时间大多用在调整机器人位置上。而现在将工作重点放在程序的设计和调试上，对能力的提高更有帮助。

（二）机器人运行效率提高

本课程内容包括三个任务，分别为工业机器人手动操作、工业机器人搬运任务、工业机器人码垛任务。比较本届和往届学生的信息，看出采用现行教学模式后，学生任务完成的质量大幅提高。和往届学生相比，三个任务中机器人的运行效率都得到了明显的提高。学生在完成工作任务的基础上，能够有更高的要求。学生会仔细规划机器人的路径和节拍，追求更高的效率。可以看出学生具备了一定的职业素养。

（三）学生规范操作，杜绝碰撞事故

在教学中注重学生的安全教育，通过电脑游戏将不方便演示的错误操作直观地展示给学生。学生在操作训练时为了避免这些问题，必须遵守正确的操作规范。通过课程的学习活动，最终形成了正确的操作规范。在期末的实操考核中，没有发生一起机器人碰撞事故。操作和编程都是基本功，在期末时不应该出现错误，可见往届的教学并不能完全达到预期的教学目标。而在本届学生中通过实施混合课改，真正达成了教学目标。

五、结语

这次混合式教学改革的实施，取得了很好的教学效果。多种形式的教学活动设计，受到了学生的欢迎，学生的课堂积极性很高。通过混合式教学改革，实现了“学生为主体、教师为主导”的教学理念。实践证明，混合式教学改革对于《工业机器人编程与控制》这门课程是有效的，而且效果明显。应当继续实施和研究这个方法，在今后的教学中可以进一步优化课程设计，以取得更好的成效。

参考文献：

[1]张玉荣.混合式教学中学习参与对线上学习平台持续使用意愿影响研究[J].高教学刊，2019（7）.

[2]张雁芳.基于微课的混合式教学在应用技术型高校数学建模课程中的应用探索[J].中国农村教育，2019（6）.

责任编辑：赵慧敏