“工業機器人操作與編程”一體化教學改革與實踐

周冬妮 王睫

摘 要：文章根據社會發展的現狀和趨勢，結合近年教學改革要求、發展趨勢、學院實訓條件及這幾個學期教學實踐經驗，將“工業機器人操作與編程”這門課程進行一體化教學改革，包括教學方式、教材講義，并進行一體化教學的初步實踐，以便總結經驗加以改進。

關鍵詞：工業機器人;一體化;教學改革

中圖分類號：TP242.2?文獻標識碼：A?收稿日期：2018-10-15

基金項目：2018年福建電力職業技術學院科研項目“工業機器人操作與編程一體化教學改革與實踐”（2018XM023）。

作者簡介：周冬妮（1982—），女，福建泉州人，講師，本科，研究方向：機電一體化。

我國已經成為世界的制造業中心，國內裝備制造業正處于由傳統裝備向先進制造裝備轉型的時期。沿海的眾多制造企業由于用工成本不斷提高，用工荒日益凸顯，工業機器人逐步走進公眾的視野，加上國家在機器人產業政策上給予傾斜和支持，用機器人技術改造傳統產業，是提高企業的市場競爭力的有效方法之一。

工業機器人是一門綜合學科，學生學習需要多學科的基礎。之前的課程設置為單純的實踐，缺乏相關的理論指導。而工業機器人的理論課程對于高職學生來說較為枯燥，因此，對“工業機器人應用”這門課程進行一體化教學改革勢在必行。近年來，我國有不少職業院校已開設機器人相關專業，或者開設相關課程，但設立的時間并不長，或缺乏相應的師資，或缺少實訓設施，或教師缺少相關的教學經驗，且為了符合高職院校的教學特點，將這門課程進行一體化教學，是十分必要也將會是十分有效的。

一、教學現狀及存在問題

考慮到高職教育“必需、夠用”的特點和要求，課程設置的初衷是直接以實訓課程的形式開展，以方便學生更快地掌握技能。這種形式下，學生是能較快掌握基本操作的，但由于缺少理論支持，想要進一步提升有較大困難。同時，因為沒有足夠的基礎知識打底，且實踐練習時間明顯不足，這就造成了理論和實踐都沒有掌握好。

目前，教材采用的是與實訓設備配套的教材，采用項目式驅動，內容與編寫都不錯，但在實際使用過程中，由于條件所限，并不能充分發揮教材的作用，需要對部分內容進行刪減，而其他的需要另做補充。

二、一體化教學的整體設計

本課程按照“以技能訓練為本位，以企業實際典型工作任務為主線，以實際生產設備為載體”的總體設計要求進行教學設計，以培養工業機器人設備操作、編程、維護的技能為目標，圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容，采用理實一體化，既體現了工作任務與知識的緊密性，又突出了實踐性教學重要性。課程一共設計了三個大項目的教學環節：認識工業機器人、搬運編程與操作、碼垛編程與操作，每個項目里面又分為若干個任務內容，任務難度逐漸增加，將學生需要掌握的理論與技能知識融入其中，并與生產實際相結合，保證了教學內容的針對性和實用性。

三、一體化教學條件保障

（1）一體化實訓中心。為了更好地推進一體化教學的開展，目前福建電力職業技術學院（以下簡稱我校）已在清源實訓基地建成工業機器人一體化實訓中心。實訓中心擁有華中數控HSR-JR612工業機器人5臺及相關的用于維修維護的配件、鉗工工作臺、工具箱等，同時將可容納40人進行教學的多媒體教室建設在設備區旁，方便一體化教學的實施。后續將根據課程建設情況再進一步完善實訓室建設。學校計劃將多媒體教室進一步改進，建設為多媒體機房形式，每個位置增添電腦，并采購軟件，方便后續離線編程及仿真的學習。

（2）教材與講義。 現有理論教材是《工業機器人操作與編程》，邢美峰主編，電子工業出版社出版。教材與設備有關，但是針對的型號不同，所以我們借鑒現有教材及設備的使用說明和維護維修手冊，結合之前的教學經驗，重新編寫《工業機器人技術應用一體化教材》。教材結合現代高等職業教育理念，充分對現代學生的學情進行分析，本著“必需、夠用”的原則，淡化知識講授，強化興趣培養，注重工程應用和“帶著問題進行學習”的指導思想，強調“教學做一體化”的教學模式。教材的整體框架和內容都是按照現在能夠開展的所有項目編寫的，由淺入深，由易到難，更容易被學生接受。

（3）信息化教學資源。工業機器人一體化實訓中心的多媒體教室配備有與實訓設備相關的微課資源，可以方便學生的學習使用。在分組教學時，不操作設備的學生可以通過微課學習鞏固相關知識。

四、一體化教學組織與實施

（1）學時安排。根據以往其他課程一體化教學實施的經驗，學校有兩種課程安排方式。一種是每周安排一天，每天上足6節課，或者4節課連排，一周兩天;另一種是按照實訓環節那樣集中安排在兩周內進行。兩種方法各有利弊，經過綜合考慮，選擇集中安排在兩周內進行，這樣教學過程更加連貫，學生能夠更好地投入學習。

（2）組織形式。在“教學做”一體化教學過程中，我們以任務為驅動，以工作團隊的形式，把學生分成若干小組（初步定為3人一組），每個小組產生一個組長，由組長統籌協調，小組成員分工協作完成工作任務。這樣不僅可以鍛煉學生通過自主學習、協作學習的方式掌握課程必備的理論知識和技能，也能提高學生團隊協作能力和分析、解決問題的能力，從而進一步培養學生的創新意識。

（3）實施方案。先對學生進行分組，3人一組，個別4人一組，設有組長一人。主要是方便在操作過程中，可以一人操作時，另兩人在旁邊觀摩并互相學習。每組人數如果較多，一則存在較大安全隱患，二則不方便其他學生的觀摩學習。教學過程則按照任務內容進行，本著“必須夠用”的原則，只針對任務實施需要，講解必備的理論知識，然后演示整個技能操作過程，并在操作過程中穿插講解，在技能操作學習過程中加深對理論知識的理解。由于每個班級學生較多，授課教師需要分多次進行技能操作演示，一般至少需要3～4次。在學生練習過程中，指導老師必須在旁邊指導及監護。其他學生則可以選擇在休息區自學、觀看微課，或者在旁觀摩同學操作，互相學習，互相監督。

（4）考核方式。本課程主要采用基于能力的過程考核方式。在課程行進過程中，學生本人、小組組長、指導老師根據學生平常教學過程中任務完成情況進行考核打分，分別占10%、20%、70%，若任務未完成則不能通過，即沒有掌握相應能力。每完成一項任務將視教學進度進行驗收并考核，過程和考核比例分別占70%和30%。

在這門課程開課之初，我們就在不斷地探尋合適的教學方法，從一開始只設置為實訓課程，到增設理論課程，再到一體化教學改革。這學期有兩個班級按一體化教學的方式進行教學活動，對比按實訓方式開展或者按理論課程教學方式開展的班級，學生對這門課程的接受能力和學習興趣，隨著教學方式的不斷改進有明顯提升，學習效果也有明顯的改善。

當然，由于時間及課程安排所限，一體化教學的效果還需要更多的班級實施后才能最終展現，但初步的效果已經向好。接下來，我們需要根據一體化實施過程中存在的一些問題，比如，工位不足、項目較少、任務單一等進行逐一改進，并不斷提升教師自身的業務水平，以更好地為教學服務，培養出符合社會發展特點、適合生產實際需求的人才。

參考文獻：

[1]吳 放.基于工作過程的工業機器人技術信息化教學的探索[J].信息周刊，2018（6）.

[2]黎 萍，劉保軍，于楚泓.《工業機器人技術》課程教學改革[J].教育教學論壇，2018（25）.