“互联网+”背景下在线开放课程混合式教学模式的探索与实践<br/>——以“工业机器人编程与调试”课程为例

“互联网+”背景下在线开放课程混合式教学模式的探索与实践
——以“工业机器人编程与调试”课程为例

2022-03-18冷雪锋任爱珍蒋正炎

机械职业教育 2022年1期

冷雪锋任爱珍蒋正炎

(常州工业职业技术学院，江苏常州 213164)

2020年9月，教育部等九部门关于印发《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》的通知(教职成〔2020〕7号)指出：“鼓励职业学校利用现代信息技术推动人才培养模式改革，满足学生的多样化学习需求，大力推进‘互联网+’‘智能+’教育新形态，推动教育教学变革创新。探索建设政府引导、市场参与的职业教育资源共建共享机制，服务课程开发、教学设计、教学实施、教学评价。”

随着互联网技术的高速发展，传统教学模式与信息化技术的融合越来越深入，教育信息化已成为“互联网+”时代的新趋势，线上线下混合式教学逐渐成为一种更符合认知规律的教学模式[1]。混合式教学融合了网络在线开放课与传统课堂教学的特点，实现了对二者的取长补短[2]，在线教学平台的重要作用就是拓展了“教”和“学”的时间和空间[3]。因此，本文以工业机器人技术专业的核心课程“工业机器人编程与调试”为例，探索以项目为载体，基于在线开放课程平台，通过任务驱动实现线上线下混合式的教学模式；将教、学、练相结合，使学生掌握工业机器人的操作、编程和调试，提升其专业能力和非专业能力。

一、“工业机器人编程与调试”课程分析

(一)课程分析

近年来，越来越多的高职院校开设了工业机器人技术专业，该专业对学生的实践动手能力要求高[4]，需要持续创新教学模式、教学方法和教学手段，提升教学质量。

“工业机器人编程与调试”课程是工业机器人技术专业的专业核心课，属于“理论+实践”一体化课程，该课程于2017年获江苏省高等学校在线开放课程立项，包含4个项目载体，共15个任务。如图1 所示，每个任务又按照工作流程和工作内容分成若干个子任务，由基于RobotStudio软件的仿真案例、来源于企业的真实案例组成，项目的安排由浅入深、循序渐进，符合学生的认知规律，以螺旋上升的方式逐步提升学生的专业能力和非专业能力。

图1 “工业机器人编程与调试”课程内容

(二)学情分析

“工业机器人编程与调试”课程以工业机器人技术基础、电工电子技术、电气控制技术、运动控制技术、工业机器人建模、可编程控制器技术等课程为基础，后续课程有机器人工装夹具设计与应用、工业机器人工作站系统集成与调试等。本课程涉及工业机器人系统的编写、调试、维护等操作技能，实践性比较强。

为了更好地因材施教，教学前，运用在线评测系统对学生进行学前测评，运用问卷星等实现学情分析。

(1)通过在线评测系统进行学前测评，测评学生对已学专业基础知识的掌握情况，按照学生的个体差异进行合理分组，形成若干个学习小组，实现优势互补、相互促进。

(2)通过对班主任、以往任课教师进行调研，结果表明学生普遍基础知识薄弱；大多数学生能独立思考，个别学生缺乏良好的学习习惯，学习积极性不高，上课注意力不集中，课后完成作业的质量不高，生源的多样化需要因材施教。

(3)通过对学生开展在线问卷调查，结果表明学生普遍认为专业课的知识点相对较难，学起来有一定难度，重点和难点较难掌握；喜欢动手操作、理论与实践相结合的授课方式，希望在课中和课后增加练习和实践的机会；对工业机器人的相关知识非常感兴趣，希望多接触企业案例，用仿真和工业机器人设备解决实际问题；希望教师在教学过程中多运用学做结合和信息化的教学手段，采用微课的形式讲解相关知识，在任务实施过程中，丰富专业知识，提高专业技能。

二、“工业机器人编程与调试”课程的教学策略

在对“工业机器人编程与调试”课程进行课程和学情分析后，制订本课程的教学策略。

“工业机器人编程与调试”课程教学采用基于省级在线开放课程的线上线下混合式教学模式，充分发挥线上和线下的优势，线上运用在线开放课程平台、互动教学平台以及QQ群或者微信群等，线下运用工业机器人教学平台实现理论与实践一体化教学；以学生为主体，以教师为主导，教、学、练相结合，实时关注每个学生的学习动态，及时给予肯定和鼓励。

采用基于项目的任务驱动式教学方法。以企业项目为教学载体，以基于RobotStudio的仿真工作站和基于企业真实项目的工业机器人工作站为操作平台，虚实结合，锻炼学生的动手能力，提高学生的操作技能。在任务实施过程中，以基本训练为学习途径，充分运用讨论、汇报，培养学生的独立思考、沟通表达能力；以拓展训练为巩固途径，加深学生学习记忆，培养学生的创新意识。

多种信息化教学手段相结合，运用在线开放课程平台、互动教学平台、QQ群或者微信群等线上平台实现预习、测验、课堂练习和讨论等，提高学生的学习积极性；运用企业案例或者三维动画进行任务导入，提高学生的学习兴趣；运用RobotStudio软件搭建仿真工作站，实现虚拟示教、轨迹规划和离线编程，解决教学重点和难点。

三、基于在线开放课程平台的混合式教学模式的构建和实施

以项目为载体，构建基于在线开放课程的混合式教学模式，在任务实施过程中，促使学生向主动学习转化，充分发挥教师监控教学过程以及主导性的作用[5]。

以“工业机器人编程与调试”课程的“项目四：工业机器人综合训练”中的“任务1 搬运工作站编程与调试”为例，按照工作流程和工作内容将任务1分解为“子任务1 搬运工作站的轨迹规划”“子任务2 搬运工作站的编程设计”“子任务3 搬运工作站的系统调试”“子任务4 搬运工作站的拓展练习”，使学生掌握工业机器人搬运的工作过程，熟练示教目标点，熟练掌握工业机器人常用编程指令的使用方法，能够根据搬运方式编写和调试工业机器人搬运程序。

在任务实施前，教学团队集体备课，准备教学材料，研讨教学方法和教学手段。任务实施分课前自主预习阶段、课中互动学习阶段、课后拓展巩固阶段共三个阶段，见表1。

表1 任务实施过程

(一)课前自主预习阶段

教师引导学生完成网络预习，预习完成后，通过课前小测验，测评预习的效果。

(二)课中互动学习阶段

教师引导学生进行思考、讨论、汇报，确定各个子任务。学生在分组练习过程中，教师巡回指导、示范答疑，完成基本任务的相应阶段目标点后，通过学生自评、组内组间互评，以及教师评价，运用慕课堂、雨课堂等互动教学平台发布课堂练习，分阶段测评学生的掌握情况。基本任务完成后，学生到在线开放课程平台进行随堂测验，测评学生对基本任务的掌握情况，教师对任务进行总结，指出在操作过程中的要点，学生分组汇报，进行任务的反思。

(三)课后拓展巩固阶段

学生利用课后的业余时间以小组为单位认真讨论和查阅资料确定工作方案，到开放实验室的工业机器人教学平台上完成拓展任务的操作练习，教师根据任务的完成情况和创新程度进行评价，对于典型任务，邀请企业工程师进行点评。通过拓展练习，引发学生更深层次思考，促进知识、技能迁移能力进一步提高[6]。

考核评价贯穿整个任务实施过程，构建线上与线下相融合、过程性评价与总结性评价相结合的全过程多元化的考核评价体系，检查学生是否积极参与学习，是否具备了教学目标规定的相应能力及技能[7]。

任务完成后，教师通过自评、互评、学生满意度调查以及学生座谈会对教学进行全方面多维度教学反馈，使教学形成闭环，持续改进，稳步提升教学质量。

四、教学效果与教学反思

(一)教学满意度

对2020级机器人331班的26名学生分别从教学资源、教学模式、教学方法、教学手段、学习成效五个维度进行满意度调查。其中，92% 的学生对线上和线下教学资源非常满意，认为通过采用PPT课件、微课视频、三维动画、企业案例、练习和测验题库以及教材、讲义等教学资源，能提高学习积极性，8% 的学生对线上和线下教学资源满意；100% 的学生对混合式教学模式非常满意，认为运用线上线下的混合式教学模式，通过课前、课中和课后三个阶段，有效解决了教学重点和教学难点，提高了学习质量，熟练掌握了工业机器人的操作技能；96% 的学生对基于项目的任务驱动式教学方法非常满意，认为通过讨论和汇报的方式能提高职业核心能力，提升了动手操作能力，提高了分析问题与解决问题的能力，4% 的学生对所采用的教学方法满意；100% 的学生对采用多种信息化教学手段非常满意，对工业机器人产生了浓厚的学习兴趣；96% 的学生对学习成效非常满意，认为通过课程的学习丰富了专业知识，培养了自主学习能力、沟通表达能力和创新能力,4%的学生对学习成效满意。从以上问卷调查结果来看，学生整体上对这门课程的满意度比较高。

(二)学习目标达成度

对近三年的教学效果进行分析，2018级选取线下教学模式的班级2018级机器人331班、2019级选取线上教学模式的班级2019级机器人331班、2020级选取混合式教学模式的班级2020级机器人331班，三个班级考核评价的方式和难度接近，从过程性评价、总结性评价以及总评成绩来看，2020级混合式教学模式的班级，学习目标达成度最好，优秀率、良好率均高于线下教学模式和线上教学模式的班级，如图 2 所示。