工業機器人雙語模塊化系統教學研究

譚華 付小全 張玉勛 劉延星

摘 要 工業機器人雙語模塊化系統教學結合特色學院學生科技英語和專業基礎知識參差不齊的現象，將“工業機器人”復雜多樣的專業知識模塊化，使得學生能夠依據自身興趣和基礎自主選擇學習的側重點。同時教學改革融入雙語學習環境，從而激發學生學習興趣，提高學習效率和增強自主學習能力。教學改革后期再通過制定系統學習方案掃除學生前期根據自身興趣和基礎選擇留下的學習漏洞。

關鍵詞 工業機器人 雙語教學 模塊化教學 系統教學

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.07.069

Abstract Systematic teaching on bilingualism and modularization of industrial robot， combining with the phenomenon of more gaps are found in students' scientific English and professional foundation knowledge of characteristic colleges， complex and diverse professional knowledge of industrial robot has been modularized. Students independently choose their learning focuses depend both on the students' interests and bases. The teaching reform blends students in a bilingual learning environment simultaneously， which promoting learning interest， improving learning efficiency and enhancing self-study ability of students. At the end of the teaching reform， systematic learning plan was made to clear the previous remaining holes caused by the choices based on students' interests and bases.

Keywords industrial robot; bilingual teaching; modularized teaching; systematic teaching

0 引言

目前我國基本掌握了工業機器人的軌跡規劃和運動學、結構設計和制造、控制系統硬件和軟件等技術，形成了工業機器人部分關鍵元器件的規模化生產能力。焊接、裝配、搬運和噴涂等機器人已在多家企業的自動化生產線上獲得了規模應用，其中，弧焊機器人也已廣泛應用于汽車制造廠的焊裝線上。雖說我國在工業機器人研發方面取得了一定進展，但其工程應用水平和技術開發與國際相比差距仍較大。主要體現在：（1）創新能力弱，核心技術和核心關鍵部件受制于人，尤其是高精度的減速器長期需要進口，缺乏自主研發產品，影響機器人總體產業發展;（2）產業規模小，市場滿足率低，相關基礎設施服務體系建設明顯滯后。中國工業機器人企業雖然形成了自己的部分品牌，但不能與國際知名品牌形成有力競爭;（3）行業歸口，產業規劃需要進一步明確。因此，融入國際化工業機器人開發大環境，學習行業領先技術，成為培養工業機器人人才的核心要領。[1]

國際化工業機器人人才培養首先要提升學生專業英語能力。從我國英語人才的現狀來說，基本都是單一的普通英語人才，同時具備相關專業和技術的英語人才甚少，此種情況對學習國際先進技術及交流帶來了極大盲區。而現代企業正處于激烈的市場競爭中，競爭的國際化日趨明顯。國內外企業在專業技術交流中，大都帶著英語專業人員做翻譯，盡管翻譯人員外語很熟練，但因不懂技術，涉及到技術細節時便無能為力;而往往這成為技術的核心、談判的關鍵，如果把握不當，將會使得企業錯失良機、造成經濟損失。[2-5]因此，實施工業機器人雙語化教學，使學生更好的學習工業機器人國際前沿知識，開拓國際視野，快速有效的吸收國際先進科技與創新理念，為我國培養工業機器人專業國際化人才成為工業機器人教學改革的核心方向之一。[6-10]

其次，傳統的“工業機器人”課程主要講授工業機器人的運動學和動力學，同時涉及到力學、矩陣理論、計算機軟硬件等多學科知識，內容繁多。大多數高校在“工業機器人”課程教學過程中采用多媒體教學，這種教學方式雖在一定程度上減輕了授課教師理論推導和公式書寫負擔，但并沒有從本質上解決學生學習“工業機器人”課程的困難：繁瑣的數學公式推導、內容抽象的講解、傳統的填鴨式教學;側重知識傳授，忽略自主能力培養，使得學生的學習僅局限于理論推導與設計方法學習，沒有注重應用能力和綜合分析問題能力的提升，容易造成學生逐漸失去學習興趣。為解決上述問題，本課程改革在雙語的基礎上，同時采用模塊化系統教學，將傳統的理論知識先模塊化，分組激發學生學習興趣;然后系統綜合學習。模塊化系統教學更貼合特色學院學生水平參差不齊的情況，模塊化交流討論有利于提高學生學習興趣，好生帶動差生，好生相互促進，增強學生的自主學習能力，做到學生自己發現問題，提出問題，解決問題。系統學習又可教學后期掃除學生前期模塊化學習留下的漏洞和不足。

1工業機器人雙語環境培育

在教改進行前配備了具有精通科技英語的“工業機器人”教師，讓老師留足了充裕時間進行教學準備和備課，提升了教師熟練運用科技英語對學生進行通俗易懂教學的能力。課堂上教師通過專業英語及漢語相結合的方式對學生進行面對面授課并交流。同時考慮到學生英語水平參差不齊，首先對學生的科技英語水平進行了調查與初步了解，然后科學合理的排課和分班，防止學生由于英語水平不同而產生的厭學情緒，及學生學習過程中出現的兩極分化現象，為課程后期教學排除了隱患。

通過雙語教學將學生的專業知識、英語水平進一步強化，相互滲透，促使了學生學習用英語模式思考“工業機器人”專業知識并解決相關問題的能力。

2模塊化系統教學

新教學模式將“工業機器人”復雜多樣的知識劃分為兩類模塊進行教學，相比之前的傳統教學模式對專業教師提出了更高要求。教改過程中教師不僅要熟悉教學新模塊，同時要練習對模塊進行相互銜接和快速轉換的能力。模塊化的教學方式有利于學生對復雜知識分散簡化學習，使學生能夠根據自身情況和個人喜好選擇適合自己的模塊學習，增強了學習主動性，提高了學生學習興趣。

針對課程前期的改革研究，學生因為選擇模塊側重點不同難免會在學習后期出現知識漏洞，對課程的學習產生不利影響。因此，改革研究后期針對前期可能出現的問題進行了查漏補缺，通過系統化教學，進行歸類、整理或加工，使學生從后期系統化學習中一目了然的找到了前期學習遺漏的知識點，通過取長補短，學生更加全面地掌握了“工業機器人”的系統知識。

通過課程模塊化及后期的系統教學，使學生更好地理解和吸收專業知識，提高了學生的自主學習能力。

3具體施教環節

3.1 實施方案

教改過程中先建立了若干個教學改革學科試點班級，優先選用“機械設計制造及其自動化”專業進行試點，初步形成了教學新模式案例。接著通過對案例的比較研究與探索、認真總結與改進，最后形成了以“提高學生學習能力，符合學生學習情況”為特征的高效課堂教學新模式。其中兩類模塊化教學方案如圖1所示。

3.2 實施步驟

3.2.1 籌劃準備階段

（1）成立教改研究小組，以項目團隊成員為主力，結合不同學院機械專業教學實際情況，制定了科學合理的教改實施方案;（2）組織了相關專業教師討論、分析，制定了合理的教學計劃大綱;（3）對實施教改的專業學生進行了興趣問卷調查，根據學生意向和基礎進行了分組排課教學。

3.2.2 實施發展階段

教師提前完成了每節課的備課任務，盡量做到良好處理突發事件。在教師上課期間教改研究小組不定時間進行了教學觀摩與考察。在課后教師記錄了課堂出現的及以后可能出現的問題，且每半個月進行了一次教學歸納總結。教改研究小組定期查看了教師課堂記錄和課程總結，并召開研討會討論交流了是否達到預期教學效果，做到了計劃與實施同步，實時了解了教師與學生教與學的實際情況。

3.2.3 總結提升階段

教改研究小組進行了階段性總結，做出了項目階段性成果的科學分析與統計，并作了總結報告。總結了已有的經驗、反思存在的問題，打造了特色學院“工業機器人”雙語模塊化系統教學新模式，形成了完善有效的教學管理體系，推動了教學活動的創新發展。同時開設了教師學生研討會，讓廣大教師學生暢所欲言。通過教師學生間的交流，探討了教改的成效及存在的問題，并形成成果，繼續推動了特色學院“工業機器人”教學改革向縱深方向發展。

3.3 實施方法

為了適應不同學生的專業基礎和英語水平，滿足不同層次學生的發展及未來更好的適應社會和國際環境，采用了雙語和國際化教學原則，兩類模塊因材施教，最后系統化查漏補缺，促進了“工業機器人”教學整體優化，構建了科學的、合理的、完善的工業機器人人才培養雙語模塊化系統教學新模式。

4結論

本改革面向特色學院機械工程系“機械設計制造及其自動化”專業學生，同時可拓展到機械工程學院相關專業。對“工業機器人”高校國際化人才培養展開了全面深入教改研究，所獲得的經驗和成果可在其他專業課的相關教學改革中全面推廣。

參考文獻

[1] 李成金.高等院校雙語教學探討[J].錦州師范學院學報（自然科學版），2003.24（04）：30-31.

[2] 程仙國，孫慧平，李占濤.《工業機器人技術》課程教學改革與實踐[J].寧波工程學院學報，2015.27（04）：104-108.

[3] 李慶齡.應用型本科工業機器人課程教學改革的探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2013（21）：93-95.

[4] LI Jing， TONG Shu-rong， LIU De-teng. Customer-oriented Configuration Model for Modular Mechatronic Products： Application in Industrial Robot Design[J]. International Journal of Plant Engineering and Management，2013（02）：66-73.

[5] 周宇，陳一峰，張晶. 高職院校《工業機器人技術》課程教學改革的探索[J].武漢船舶職業技術學院學報，2012（01）：98-100.

[6] 劉福秀，韋荔浦，陳宏. 淺談《工業機器人運行與維護》課程教學改革[J].當代教育實踐與教學研究，2016（10）：195.

[7] 高艷玲. 高等院校雙語教學存在問題及對策研究[J].北京城市學院學報，2014（04）：31-35.

[8] 雷靜桃，劉亮，張海洪.“機器人學”課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2013.32（05）：179-182，190.

[9] 王軍，耿其東，王福元.工業機器人課程教學改革[J].高校實驗室工作研究，2016（04）：16-17.

[10] R.Saravanan， S.Ramabalan，C.Balamurugan， A. Subash. Evolutionary Trajectory Planning for an Industrial Robot[J].International Journal of Automation & Computing，2010（02）：190-198.