移動機器人仿真技術信息化教學設計案例

張晶

摘要：本文主要介紹了實踐教學[1]優勢與缺點以及仿真技術[2]的意義，以機械設計制造類專業為例，以移動機器人[3]仿真技術課程中項目一的教學內容為案例， 詳細描述了該課程項目一采用信息化教學設計的全過程。

Abstract： This paper mainly introduces the advantages and disadvantages of practical teaching [1] and the significance of simulation technology [2]. Taking the mechanical design and manufacturing major as an example and the teaching content of item 1 in the simulation technology course of mobile robot [3] as a case， it describes in detail the whole process of the course item 1 adopting information-based teaching design.

關鍵詞：移動機器人;仿真技術;信息化;教學設計

Key words： mobile robot;simulation technology;informatization;the teaching design

中圖分類號：G434;TP242.2-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）23-0236-02

0? 引言

實踐教學在機械設計制造類專業學生的培養中占有極其重要的位置，但由于機器人價格昂貴，要想在機器人實驗室進行課程教學，需要大量的資金投入，且很多學校機器人實驗室在籌建中，這就導致學生的實操訓練機會有限;另外即使有機器人實驗室，學生在實際操作過程中不僅存在設備的損耗，還存在誤操作造成的人身傷害等問題。

仿真技術的興起，能避免學生在操作過程中，由于誤操作造成的傷害，從而保護學生的人身安全。仿真技術作為現代教學的重要組成和手段，在專業化教育教學中得到良好應用，成為開展信息化教學的重要支撐，能夠很好的解決理論與實際脫節的問題。將移動機器人仿真軟件應用到機械設計制造類專業課程體系中，與相關課程教學融合，作為教學的輔助手段，一方面提升學生應用機器人仿真技術的水平;另一方面較好地支撐和拓展了專業課程教學的內容，對于學生專業素質的養成以及創新精神的培育起到很好的輔助作用。

信息化教學[4]，是指以現代教學理念為指導，以信息技術為支持，應用現代教學方法促進“教與學”的一種教學模式。傳統教學模式多為“播放 PPT+講授知識點+實例演示”。這類的教學模式幾乎都是以“滿堂灌”的方式授課，留給學生討論思考的時間較少，學生只能被動接受，很難激發學生的學習興趣。信息化教學與傳統教學有很大差別，其教學模式主要借助于慕課平臺，學習者可隨時隨地登錄平臺進行學習，教師可以在課前上傳相關知識點，課中發布知識點考核以及課后發布作業測試等不同環節來了解學生對知識點的掌握，并可以通過學生答題及反饋情況，及時總結經驗，做出動態調整，實時更新教學內容，以適應學習者需求。

下面我們以云班課平臺為載體，詳細介紹移動機器人仿真技術課程中，機器人繪圖這一項目的信息化教學設計案例。

1? 教學分析

1.1 教學內容

本課選用移動機器人仿真技術應用中項目一移動機器人繪圖，本次課首先學習機器人三個基本指令，再在此基礎上強化學習移動機器人繪圖指令，最終實現移動機器人靈活繪制多種圖形。

1.2 教學對象

本課程的授課對象為五年制高職機械設計制造類數控專業四年級的學生，他們對機器人的相關課程有著極大的興趣，在前期的課程中他們學習了機器人技術應用這門課，有一定的編程基礎;且他們具備獨立性思考能力和解決問題的能力， 具有一定的創新精神。

1.3 教學目標

根據移動機器人仿真技術的課程標準確定了以下三個目標：

知識目標：了解移動機器人仿真的基本指令，并掌握其畫圖指令;

技能目標：能夠靈活運動運用所學指令繪制不同的圖形;

素養目標：發揮學生的主動性，培養學生的創新能力。

1.4 教學重難點

根據教學目的，結合學生實際，確定教學重難點。

重點：繪圖指令的含義;

難點：繪圖指令的具體應用。

2? 教學策略

移動機器人繪圖，比較抽象，學生不能理解移動機器人合適下筆如何繪制，針對這一問題，可以借助視頻以及仿真等形式加以解決。

3? 教學實施過程

3.1 課前預習

在云班課平臺上上傳本節課的相關知識點，如圖1所示，學生在手機端自行學習。

3.2 課堂教學

為了幫助學生鞏固知識點，便于學生的理解，將知識點運用到實例中進行講解。為了了解學生的掌握情況，在云班課平臺添加形式多樣的活動，如頭腦風暴、投票、問卷、討論等，如圖2所示，分析學生的作答情況，根據反饋，及時調整知識點。對于大多數學生都存在的問題，可以有針對性地再著重講解。

3.3 課后實踐

上傳課后測試題目作為課后作業，并設置學生完成的時間節點，督促學生盡快完成，用以檢查本節課的授課效果。

4? 教學小結

本次課的教學設計借助云班課教學平臺，建立以知識點為教學單位，構建自主學習，平臺將給出科學的評價，如圖 3 所示;采用仿真軟件，為學生提供更多尋求解決問題的辦法，提高學生學習機器人課程的興趣，突破教學難點;通過整合教學素材，增強了教學效果，結合我國機械設計制造類專業建設方向的具體實踐，優化并完善機器人課程教學，推動和促進機器人創新實踐課程的改革。

參考文獻：

[1]鄭飛杰，晉芳偉.應用型人才培養視角的機器人技術課程教學改革探索—以三明學院機械設計制造及其自動化專業為例[J].榆林學院學報，2016，26（2）：86-88.

[2]姚鋼.仿真技術在高職工業機器人專業教學中的應用[J].時代農機，2017，44（9）：172-175.

[3]譚民，王碩.機器人技術研究進展[J].自動化學報，2013，39（7）：963-972.

[4]李嫚.信息技術背景下機械設計制造及其自動化研究[J].數字技術與應用，2018，36（12）：69-71.