《工業機器人現場編程》課程教學研究與實踐

李光

摘?要：本文通過對教師、學生和設備三方現狀分析，以碼垛、搬運等典型工作站系統為載體，研究《工業機器人現場編程》課堂教學方式改革和考核方式改革。提高了學生上課積極性，增強了學生專業技能。

關鍵詞：現場編程;課程教學改革;考核方式

普通高等職業教育以教學為中心，課堂是關鍵，質量是生命線[1]。課堂教學是高等職業教育最基本的形式，其效果好壞對高職教學質量起著決定性的作用。然而，在實際教學過程中，往往存在重教學結果，而輕教學過程的現象，這是當前各高職院校教育教學工作過程中經常存在的問題[2]。因此，對課堂質量的有效監控與優化成為各高校面臨的一個重要課題，《工業機器人現場編程》教學質量的提高迫在眉睫。

一、課堂普遍現狀分析

《工業機器人現場編程》課程對工業機器人技術專業學生專業能力的培養具有極其重要的作用[3-4]。現階段《工業機器人現場編程》課程教學存在如下問題：

（一）教師方面

（1）部分教師從高校畢業后直接進入課堂傳授知識，自身缺乏實際的操作經驗，較注重知識的傳授，輕技能的培養。（2）傳統的課堂教學大多是以教師為主導，學生被動的接受知識，這種教學方式存在的主要問題是不能很好地發揮學生的主體作用。（3）對于《工業機器人現場編程》課程來說，一切都很新，且對于其他高職或者本科院校來說，優質的教學內容和方法并不多，現有的教學資源匱乏，因此教師也是摸著石頭過河，在實踐中慢慢的出經驗。

（二）學生方面

職業院校學生大多還未及時建立起學習目標。因此，導致學生學習缺乏主動性，對未來就業方向不明確，厭學玩游戲現象普遍[4]。特別是疫情期間網上授課對于學生的自覺性要求就更高了。

（三）設備方面

由于工業機器人造價高，盡管各校為了提高學生動手能力，購買相關教學設備，但是依然有限，再加上每班學生人數多，且上課課時有限，每位學生操作工業機器人的時間不能保證，導致學生積極性下降。

針對以上問題，為提高教學效果，從課堂教學方式及考核方式上對該課程進行了教學改革。

二、課堂教學方式改革

（1）采用小班教學。因為教學設備有限，為充分利用工業機器人基礎教學工作站教學設備資源，從而保證每位學生的實操時間，本門課程采用了小班教學的方式。一個班四十多個學生，拆分成兩組分開上實操課，每組上課時每個工作站將分配5至6名學生，這樣既保證了學生操作時間，也便于老師逐個指導學生。

（2）采用項目化教學方法。本課程依照教學設備將整個課程項目分為14個項目，其中KUKA8個項目，ABB6個項目，其具體安排見下表。每一次課程都布置給學生一個實訓任務。圍繞實訓任務，講解相關的理論知識，學生自主思考該如何完成本項目，而小班教學，老師可以觀察到每一個學生的實操狀態，有充足的時間和學生互動，讓每位學生深度參與到項目實操中。

（3）采用四節連上的形式。因為機器人的實操項目比較煩瑣，為了保證每一次課程的實訓任務能夠連貫完整的完成，根據時間安排保證每位學生每次平均至少20分鐘單獨操作的時間。

（4）充分利用信息化技術。利用選用課程配套教材上的二維碼，學生在實操過程中如果遇到問題，通過掃二維碼獲得相應的微視頻尋找問題，解決不了的再向老師求助，從而達到學生自主學習的效果。

（5）小組合作，互幫互助。每次的實訓任務，小組的3名學生相互探討，相互幫助，理解程度好做得快的學生要幫助知識技能掌握薄弱的學生，直到小組成員都能獨立完成本項目才算過關。

（6）充分利用仿真平臺。在設備資源不充足的情況下，分批錯開實操，一批學生利用離線編程軟件，熟悉現場編程工作流程及進行程序的編寫，另一批學生直接進行現場編程實操。實操結束后兩批學生互換，完成了現場編程實操任務的學生，利用仿真軟件進行仿真驗證。另一批進行現場編程實操的學生根據離線仿真情況進行現場編程，直至兩批次學生全部實操結束。

三、考核方式改革

由于《工業機器人現場編程》課程的特點，本課程采用實操考試的考核方式。實操考試分為兩個部分：KUKA實操和ABB實操。KUKA實操占總成績的70%，ABB實操占總成績的30%。

（1）KUKA實操：學生從以下三個實訓項目中，以抽簽的方式抽出一組題，進行實操考試，限時45分鐘，滿分為100分，要求獨立完成。3組實訓項目均由一個較易和較難的項目構成，較易項目總分40分，較難項目總分60分。教師根據學生的完成情況，依據評價標準給分。最終成績由任課教師和實訓教師共同給出。

項目1：外部固定工具坐標系和活動工件基坐標系的標定;弧形板輪廓的繪制。考核掌握知識點：外部固定工具坐標系的標定方法，用外部TCP添加程序，以外部TCP進行運動編程控制。

項目2：3D工作臺輪廓的繪制;子程序的調用。考核掌握知識點：基本指令的編寫，子程序的調用，程序的運行調試。

項目3：樣條曲線的繪制;用樣條觸發器完成以下任務：當5號開關和6號開關同時打開時，走三角形輪廓和圓形輪廓，同時，14號燈亮3S，14號燈滅，15號燈亮，圓形輪廓走完的同時，15號燈熄滅。考核掌握知識點：CP樣條組和PTP樣條組的創建方法，繪制樣條曲線。

（2）ABB實操：考試由兩個項目組成，一個較為容易，一個較為復雜。實操考試時間為30分鐘，滿分為100分。較易項目總分40分，較難項目總分60分。教師根據學生的完成情況和對機器人熟練操作的情況，依據評價標準給分。最終成績由任課教師和實訓教師共同給出。

項目1：在ABB的工作臺上實現畫三角形和圓形的功能。要求新建工具坐標和工件坐標。考核掌握知識點：工件和工具坐標系設定、建立程序模塊及例行程序，ABB工業機器人基本運動指令。

項目2：在ABB的工作臺上使用偏移功能完成碼垛。考核掌握知識點：機器人邏輯指令的使用，機器人TEST指令的使用，碼垛程序的編寫和調試運行。

四、結語

通過教學方式和考核方式的改革與實施，學生期末考試成績大部分在80到100分的分數段，學生對于知識點掌握程度顯著增加。同時，對基本問題的處理能力顯著增強，部分學生工業機器人的操作相當熟練，課程效果達到預期。

參考文獻：

[1]賈繼海，楊百梅.論大眾化階段我國高等職業教育質量觀[J].教育與職業，2005（35）：34-35.

[2]劉海浪，彭治國.普通高等院校本科課堂教學質量管理體系構建[J].當代教育實踐與教學研究，2019（13）：100-101.

[3]唐敏.基于學習投入度的高職工業機器人技術專業課程教學模式研究——以“工業機器人現場編程”為例[J].科技創新導報，2019，16（05）：227-228.

[4]靳晨聰，梁舒，梁曉琳.工業機器人現場編程工學結合課程開發[J].科技視界，2016（18）：166+173.

[5]林益宏.先學后教，構建職教高效課堂[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2016（07）：73-74.

基金項目：廣東科貿職業學院科研（教改）項目（GDKM2020-19）