基于CBL和CBS双轨教学法在工业机器人编程和操作中应用研究

刘明 张卫丰

摘要：本文通过以高职的工业机器人专业课《工业机器人编程与操作》为例，在教学现状分析、课程特点以及企业人才需求的基础上，对传统的机器人专业课程教学模式进行革新研究，将CBL和CBS双轨教学法应用于《工业机器人编程与操作》课程，建立以工业机器人的实际应用为主线的课程教学体系，突出了实践能力与创新能力的培养思路，为培养工业机器人技能应用型人才提供教学参考。CBL和CBS双轨教学法的教学效果较好地融入教学中，提高学生实践能力和创新能力。

关键词：CBL和CBS;双轨教学模式;工业机器人;人才培养;CBL和CBS的教学法

一、研究背景

随着智能科学技术的飞速发展，传统工业走向自动化生产，这与工业机器人技术的发展密切相关。为了满足市场的人才需求，开设《工业机器人编程与操作》专业核心课是非常有必要的。该课程针对其工作岗位要求，培养学生对工业机器人现场编程以及调试维护的实际操作能力，为以后从事工业机器人领域相关工作奠定基础。

CBL和CBS双轨教学法主要有以下优点：

1、CBL和CBS双轨教学法能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，提高学习效果的源动力，提高学习积极性。CBL和CBS双轨教学法把握了学生希望早期接触实践这一心理特点，通过案例把要学习的知识传导给学生。

2、CBL和CBS双轨教学法有助于提高学生的操作技能、文献搜索能力和思维能力。该教学法通过课前提问、学生查阅文献资料的环节，激发学生的主观能动性和自主学习的精神。教师提供典型、代表性、知识点涵盖广的教学案例，深度逐层递进，最后通过技工典型病例的学习。

二、《工业机器人编程与操作》课程教学分析

（一）企业人才需求分析

随着智能制造行业快速发展，需要大量工业机器人现场编程、生产线维护、安装调试以及售后服务等专业人才在各行各业中。高等职业院校最初将工业机器人专业课程纳入机电专业体系教学，如今成为一个独立的专业，开展对口专业教学，对于机器人专业的学生开展更全面的系统培训，提高他们的专业技能，为企业提供更多的机器人应用技术人才。

（二）课程特点分析

《工业机器人编程与操作》课程是工业机器人专业必修的专业核心课程，工业机器人组成的自动化生产线设备已经发展成自動化装备制造的主流。本课程的先导课程为《传感器技术》，《液压与气动技术》，《机械基础》，《工业机器人技术基础》等。通过对先导课程的学习奠定本课程的基础知识和专业技能，通过本课程的继续学习培养学生初步掌握机器人编程操作与安装调试方法。

（三）课程教学现状分析

《工业机器人编程与操作》课程在以往的教学方法中，因为实训条件的不允许，一般是将理论课与操作课分开的。在教学方法不断革新中，教学设备不断完善，提出了很多新的教学方法，如“项目式教学”、“做中学”教学等新型的教学方法。但由于机器人设备价格昂贵，设备品种、数量以及后期维护费用等方面的问题，所以提出将CBL和CBS双轨教学法结合形成双轨教学方法，充分发挥各自的优点。

三、CBL和CBS双轨教学方式的设计

CBL和CBS双轨教学方式在理论课讲授中引入虚拟仿真教学，通过计算机虚拟仿真软件熟悉机器人实际操作内容，进行对所学知识的加固，熟练后在通过现场设备进行实际操作练习，。针对《工业机器人编程与操作》课程，以“案例引导”、“理论讲解”、“虚拟仿真”、“实际操作”、“展示与成果”和“评价”六个环节开展CBL和CBS双轨教学实践。

（1）在“案例引导”环节，主要核心为工业机器人编程操作能力的培养，主要载体为机器人应用具体案例设计，主要目标选取编排教学内容为工业机器人技术领域职业岗位能力培养，课程内容以涂胶装配、搬运、码垛、焊接等实际项目设计教学内容。

（2）在“理论讲解”环节，因为选取企业中实际项目作为教学内容，其必定是各种知识点的综合应用，对于初学者来说，需要进行多次的尝试。因此，教师需根据自身理论实践结合能力，对实践项目内容进行知识分解与储备学习。

（3）在“虚拟仿真”环节，通过使用虚拟仿真软件，根据分解任务进行仿真操作并展示课程仿真结果，让学生直观的认识课程项目，然后再布置具体的练习任务。

（4）在“实际操作”环节，教师在课程中起到引导、咨询和指点的作用。教师利用理论实践结合能力对任务进行分析解读，将任务分解成知识点和操作规范，指导学生实际操作机器人设备完成任务，提醒学生观察实验现象、寻找操作规律，并帮助总结归纳知识点。

（5）在“展示与成果”环节，学生完成虚拟仿真搭建和实际操作机器人设备等任务后，向老师和同学展示实验成果。

（6）在“评价”环节，通过学习过程和项目完成情况主观表现完成教师评价与组内互评。

四、结论

CBL和CBS双轨教学可以引导学生通过虚拟仿真软件操作、实际设备操作与理论课知识相互联系，使理论知识学习、虚拟软件仿真和实际设备操作互相促进、相辅相融。CBL和CBS双轨教学突破了理论和实践分离的分段式教学模式，可以整合理论讲解、虚拟模拟操作以及实际动手操作训练，真正实现了做中学的教学理念，创新教学方法，改进教学质量，提高学生技能操作能力。

五、结束语

综上，文中对CBL和CBS双轨教学策略，分析讨论技工学校工业机器人专业教学改革中的实际应用，阐述对CBL和CBS双轨教学策略的实际应用效果，CBL和CBS双轨教学理念应用的可行性与可靠性进行阐明，未来技工学校工业机器人专业教学改革时，需不断优化对CBL和CBS双轨教学模式，挖掘出CBL和CBS双轨教学潜在优势。

参考文献

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基金项目：

1、校级第七批校级教改项目（项目编号：2019jgqn04）

2、深圳市哲学社会科学规划课题（项目编号：SZ2020D029）

作者简介：刘明（1986-），男，山东日照人，讲师，博士，研究方向：集成电路设计;E-mail：lm_hit_1986@126.com