基于“金课”背景下的《工业机器人离线编程与仿真》课程改革

蔡丽娟 蔡佳丽 杨谋 白梅

摘要：本文基于《工业机器人离线编程与仿真》课程教学优化的目标，针对该课程教学模式陈旧、考核评价标准难以真实反映学生的综合能力、课程内容实际应用性不够的问题，对照“金课”的“两性一度”标准，最后给出改革课程教学模式，转变课程的考核与评价方式，重新构建课程教学内容等相应的优化方案，以图消灭“水课”，打造“金课”。

关键词：工业机器人;金课;课程体系;改革

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）26-0204-02

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2018年6月，陈宝生部长在教育部召开的第一次中国高等学校本科教育工作会议上提出，要消灭“水课”、建设“金课”。同年11月，教育部高教司司长吴岩在第11届中国大学教学论坛上给“水课”和“金课”做了精确的定义——“水课”就是低阶性、陈旧性的课，是教师不用心上的课;“金课”的本质归纳为“两性一度”，即高阶性、创新性和挑战度[1]。

《工业机器人离线编程与仿真》是工业机器人技术专业的一门核心专业课程，这门课程主要介绍如何通过软件模拟创建工业机器人工作站，模拟工业机器人的运动轨迹，使用smart组件创建动态效果等内容。

随着时代的进步，以及我国教育改革的推进，传统的教学方式在《工业机器人离线编程与仿真》该门课程的教学上已显现出很多的弊端，教学改革刻不容缓。而如何快速有效地找准传统课程教学中存在的问题与弊端，并且有针对性地提出改革方案，成为该门课程教学改革中最重要的内容。教育部关于“金课”建设的指导性文件的出台，则为《工业机器人离线编程与仿真》课程的教学改革给出了明确目标，指明了方向。

1 《工业机器人离线编程与仿真》课程建设现状

1.1 传统的填鸭式教学模式

《工业机器人离线编程与仿真》是一门软件课程，作者所在的学校在教学时引入的是ABB的RobotStudio软件。传统的教学模式下的流程是，学生们坐在机房里，老师在讲台电脑上演示操作过程，然后学生们在电脑上进行练习，最后进行考试以检验学生们的掌握情况。这种模式下学生大多不会在课前预习，在课堂上也仅限于完成老师布置的任务，在课后也只有极少数的同学愿意去继续研究软件功能。并且，这种模式下老师花费太多的时间来讲解基本操作，或者解答同学们的基本操作问题，忽视了不同学生的个性化教学需求，以及学生高阶思维训练的需求。

1.2 评价标准难以反映学生综合能力的水平

“水课”的产生原因有两点：一是教师本身教学方法和教学能力存在不足，二是学生评价体系不完善，学生只想着如何应付考试，没有真正从课堂中学到真本领。目前该课程由教师采用50%（平时成绩）+50%（期末成绩）的评价模式评定学生成绩。看上去学生总成绩中的50%考虑了过程学习，但在实际教学中仅仅依靠课堂上布置的任务来评定学生平时成绩是完全不够的。因为给学生们布置的任务往往是一样的，经常出现一人会，人人会的现象，没有考虑到学生的真实掌握情况，也无法做到对学生们进行高阶知识、高阶能力与高阶思维的训练。所以学生获得的成绩并不能体现学生的真实能力。

1.3 教学内容实际应用性不够

作者所在学校的工业机器人离线编程软件采用的是ABB的Robotstudio软件，该软件可以做到在离线的情况下对工业机器人的轨迹进行规划，即工业机器人离线编程功能，该功能可以让使用者在实际创建工作站之前提前直观、清楚地了解到工业机器人的应用场景，在新产品生产之前对生产线进行调试和编程，有非常强大的实用性。所以在该门课程的教学中，我们的授课本应该与相应的专业岗位工作内容相对应，但在传统的教学中，该门课程充斥大量的软件基础操作讲解，在实际应用性方面内容非常少，这使得学生无法从软件教学衔接到工业机器人的实际应用上去，学生的理论与实际应用能力脱节。

2 对照“金课”标准，《工业机器人离线编程与仿真》课程的改革

既然要对课程进行改革，首先就要明确金课的标准。金课的标准就是要培养学生具有解决复杂问题的高级思维和综合能力，在教学内容上要体现前沿性和时代性，在教学形式上要体现互动性和多样性，最后的学习结果也要体现探究性和个性化[2]。在课程的实施过程中学生需要跳一跳才能达到标准。

2.1 改革教学模式

采用多样化的教学模式能体现课程“创新性”。《工业机器人离线编程与仿真》课程主要以线上线下混合模式来开展教学。课程依托于学校的在线教学平台，学生在上课前通过线上学习掌握本节课的基本操作内容，上课时老师可以专注于答疑和对学生进行针对性练习，真正做到把课堂交给学生，以学生为中心，让老师“讲”转变为老师“导”，学生“听”转变为学生“演”[3]。如在学习手动操纵工业机器人这一内容教学中，老师把原来在课堂上讲解操作的内容放在线上让同学自主学习，在课堂中则采用开放式的教学形式，设计各种实际操作问题，探究式学习，有效调动学生学习积极性，促进学生学习能力发展，具体步骤如图1所示。

由于在robotstudio软件中虚拟操纵机器人动作简单，对于同学们来说操作起来挑战度不够，但是经过教学改革，将虚拟操纵机器人放在线上让学生自主学习，老师在课堂教学中通过设计不同的实训任务，让同学们分组把在线上学到的示教器操作運用到实际的机器人上，通过手动操纵将机器人摆放到指定位置，然后通过各组互相指定位置来实现学生互评。这样的教学方式既能检验同学们的学习情况，又能激发同学们的学习热情和探索能力，更能将软件应用和实际机器人应用相结合。

2.2 改革评价体系

针对以往的课程考核无法真实反映学生的真实水平这一问题，我们对照“金课”要求，改革课程评价体系，重视学习过程，注重培养学生解决问题的能力，建立了金课评价体系，如图2所示。我们将以往的50%（平时成绩）+50%（期末成绩）的学生成绩评定模式转变成20%（课堂出勤）+30%（线上平台学习）+30%（课堂表现）+20%（期末考试）。学生的考勤和基本知识的学习都通过学校线上平台统计，而学生在课堂上的表现，如参与课堂讨论、师生互动、提出问题与解决问题、团队协作等表现都可以通过教学管理系统计入课堂表现成绩。

2.3 重构教学内容

RobotStudio软件的功能是非常强大的，软件中几乎涵盖了ABB工业机器人的所有型号，在教学中完全可以通过创建机器人系统来虚拟操作示教器，达到现场操作机器人运动的效果。针对我院《工业机器人离线编程与仿真》课程教学内容的实际应用性不够的问题，经过调研与实践之后，教学团队达成共识，在原有内容上增加一些具有实际应用性的内容，见表1。

例如在原有创建工业机器人基本仿真工作站的内容上增加实际工业生产常用的焊接、搬运、喷涂、激光切割等工业机器人工作站，而我校实训室正具备这些工业生产中常见的工业机器人工作站，学生可以实际测量工作站中工业机器人、工件的位置，按实际位置去RobotStudio仿真软件中摆放，这样让枯燥的软件操作与实际应用连接起来，调动学生的学习积极性。在工业机器人工作站系统模型的创建中，优先采用实际企业工作需要的焊枪、夹具等三维模型进行操作。在创建工业机器人搬运码垛工作站的动画效果时，需要用到很多信号连接，学生在学习该项目时常常表现很吃力，在教学内容上增加用简单的事件管理器创建搬运码垛动画效果，然后再深入到用smart组件去创建动画效果。

3 结束语

本文对照“金课”标准，分析现有《工业机器人离线编程与仿真》课程存在的问题，并针对问题重新对课程做出相应调整。未来的课程建设将以“金课”建设为指导，以学生个性化发展为核心，强调过程化教学和个性化教学[4]。我们要改变传统的“填鸭式”教学模式，充分利用信息化教学手段，采用线上线下混合式教学模式，重视学生的创新思维和综合能力的培养，消灭“水课”，打造“金课”。

参考文献：

[1] 吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9.

[2] 陆国栋.治理“水课” 打造“金课”[J].中国大学教学，2018（9）：23-25.

[3] 宇晓明，张斌，胡朝斌，等.“机械制图”金课式课程体系研究与实践路径[J].教育现代化，2019，6（65）：108-110.

[4] 慕陈喆.高职“机械制造与自动化”专业“金课”式课程体系研究[J].智库时代，2018（52）：174，178.

【通联编辑：光文玲】